[发明专利]一种基于RUSLE的区域土壤侵蚀定量评价方法

权利要求书

1.一种基于RUSLE的区域土壤侵蚀定量评价方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：收集整理研究区域相关的多源数据；

S2：对多源数据预处理，并提取季节性降雨侵蚀力R_i因子、季节性植被覆盖与管理因子C_i因子和考虑坡度的水土保持措施P_SUSLE因子以及其他土壤侵蚀评价因子，并在ARCGIS软件中统一各土壤侵蚀评价因子的空间分辨率；

S3：基于各土壤侵蚀评价因子和RUSLE模型构建SUSLE模型，获取研究区各栅格单元土壤侵蚀量，并将研究区分为极低、低、中、高和极高等五个侵蚀等级，获取土壤侵蚀分级图。

2.根据权利要求1所述的一种基于RUSLE的区域土壤侵蚀定量评价方法，其特征在于：步骤S1中的多源数据包括研究区雨量站点的日降雨量矢量数据、土的物理性质矢量数据、数字高程模型(DEM)栅格数据和Landsat TM遥感影像。

3.根据权利要求1所述的一种基于RUSLE的区域土壤侵蚀定量评价方法，其特征在于：步骤S2中通过对多源数据进行预处理来提取季节性降雨侵蚀力R_i因子、季节性植被覆盖与管理因子C_i因子和考虑坡度的水土保持措施P_SUSLE因子以及其他土壤侵蚀评价因子，步骤如下：

1)通过对研究区雨量站点的日降雨量矢量数据进行预处理，根据Wischmeier等提出的基于多年月均和年均降雨量的降雨侵蚀力R值计算公式来得到各雨量站点下的各季节降雨侵蚀力R_i值，并在ARCGIS软件中通过反距离权重插值方法来得到各季节降雨侵蚀力R_i因子图；Wischmeier等提出的R值计算公式如下：

式(1)中：R为多年平均降雨侵蚀力因子；i是月份；p_i是第i月均降雨量；p为年均降雨量；此外，ARCGIS软件中反距离权重插值方法表示被评估单元块的属性与其周围一定距离内已知点的属性有关，并且这种关系与已知点到被估单元块中心点距离的n次幂成反比；相应的计算公式如下：

式(2)中：Z_o表示估计值；z_i为第i(i＝1，2，3···n)个样本的属性值；p为距离的幂，它显著影响内插的结果，它的选择标准是最小平均绝对误差；D_i为评估单元块到被评估单元块之间的距离；

2)通过对研究区Landsat TM遥感影像数据进行预处理，选取各季节代表性LandsatTM遥感影像，并在ENVI 5.3软件中获取各季节归一化植被指数(NDVI)图；之后，通过归一化植被指数(NDVI)图来得到各季节植被覆盖与管理C_i因子图；NDVI的计算公式如下：

NDVI＝(NIR-R)/(NIR+R) (4)

式(4)中：NIR和R分别表示Landsat TM影像的近红外波段和红波段；

植被覆盖与管理C因子的计算公式如下：

f_c＝(NDVI-NDVI_min)/(NDVI_max-NDVI_min) (6)

式(5)和(6)中：f_c为植被覆盖度；NDVI表示单位像元内植被的覆盖情况、植被的生长状况等；NDVI_min,NDVI_max分别表示裸露地表或无植被覆盖的NDVI值和完全覆盖植被的NDVI值；

3)通过对研究区Landsat TM遥感影像数据进行预处理，主要对获取的Landsat TM遥感影像进行几何精度校正和配准，并进行遥感分类提取和人工解译，获得研究区土地利用图；通过结合坡度与土地利用图来考虑坡度对水土保持措施的影响，并对土地利用图进行赋值，从而获取水土保持措施P_SUSLE因子图；

4)通过对研究区数字高程模型(DEM)栅格数据进行预处理，主要结合McCool缓坡和刘宝元陡坡的坡度因子(S)以及坡长因子(L)的计算公式来获取LS因子图；其表达式如下：

L＝(λ/22.13)^m (8)

式(7)、(8)和(9)中：S为坡度因子；θ为坡度值(°)；L为坡长因子；λ为坡长(m)；m为可变的坡长指数；

5)通过对研究区土的物理性质矢量数据进行预处理，根据侵蚀-生产力评价模型(EPIC)可计算土壤可蚀性K值，并利用ARCGIS软件中的反距离权重插值方法来得到土壤可蚀性K因子图；侵蚀-生产力评价模型(EPIC)的表达式如下：

式(10)中：SAN-砂粒含量(％)；SIL-粉粒含量(％)；CLA-粘粒含量(％)；C-有机碳含量(％)，为有机质含量除以1.724；SNI＝1-SAN/100。

4.根据权利要求1所述的一种基于RUSLE的区域土壤侵蚀定量评价方法，其特征在于：步骤S3中RUSLE模型如下：

A＝R×C×K×L×S×P_RUSLE (11)

考虑季节特征和坡度影响的SUSLE模型如下：

式(11)和(12)中：A为年土壤侵蚀量[t/(ha·year)]；R和R_i分别为年均和季度平均降雨侵蚀力因子[(MJ·mm)/(ha·h·year)]；C和C_i为年和季度植被覆盖与管理因子；K为土壤可蚀性因子[(t·ha·h)/(MJ·ha·mm)]；LS为坡长坡度因子；P_RUSLE和P_SUSLE分别为不考虑和考虑坡度的水土保持措施因子；其中LS、C_i、P_SUSLE因子无量纲。