[发明专利]基于GIS的喀斯特槽谷顺逆向坡自动识别方法

说明书

本发明公开了一种基于GIS的喀斯特槽谷顺逆向坡自动识别方法包括如下步骤：(1)建立斜坡单元划分标准，根据岩层倾向与坡面倾向的夹角绝对值、岩层倾角、坡角及岩层倾角与坡角之间的关系将待识别的喀斯特槽谷区划分为多个斜坡单元(2)提取坡角和坡面坡向(3)提取岩层倾角和岩层倾向(4)岩层产状空间插值(5)提取斜坡单元，利用步骤(2)获得的坡角和坡面坡向及利用步骤(3)获得的插值后的岩层倾角和岩层倾向，并根据步骤(1)中的斜坡单元划分标准在GIS软件里求得不同类型的斜坡单元；该方法实现了对喀斯特槽谷顺、逆向坡进行高精度自动化识别、制图的目的。

技术领域

本发明涉及生态修复领域，特别涉及一种基于GIS的喀斯特槽谷顺逆向坡自动识别方法。

背景技术

中国西南岩溶区是我国乃至世界面积最大、分布最广的喀斯特地区，其不同程度的石漠化面积约为564800km2。该地区地形条件复杂，生态系统脆弱，主要表现为水土流失快、土地退化严重、人地矛盾尖锐，区域发展可持续性差。

喀斯特槽谷顺、逆向坡土壤的水分含量差异会影响土壤的理化性质的空间变异，导致对植被恢复的响应也不一样。研究显示，顺向坡土壤的自然含水量、土壤的淋溶发育情况、硝化和反硝化能力、盐基离子交换量以及土壤基本养分均高于逆向坡，而pH低于逆向坡；顺向坡更有利于水分的入渗和保持，促进土壤的淋溶与发育，且土壤微团聚体结构稳定性比逆向坡好。除此之外，喀斯特槽谷区的顺、逆向坡面的坡面水动力学参数也有所不同。强降雨期间其坡面流、地下水的水文地球化学特征也具有显著差异，逆向坡坡面产生流滞后于顺层坡，且Ca2+、Mg2+、HCO3-浓度较顺层坡低。

因此在石漠化治理过程中应采取不同的保水保土措施，由此需区分顺逆向坡，传统的顺、逆向坡提取主要是靠实地地质地貌观测后由手工在地图上直接勾绘界线，此种方式耗费财力、物力、人力，工作量巨大，对于具体操作者要求有较高的地质专业素养，且对于大面积范围提取顺、逆向坡区域有难度，因此希望提供一种基于GIS的喀斯特槽谷顺逆向坡自动识别方法以达到对喀斯特槽谷顺、逆向坡高精度自动化识别、制图的目的，可为喀斯特槽谷分区石漠化治理打下基础。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于GIS的喀斯特槽谷顺逆向坡自动识别方法，以达到对喀斯特槽谷顺、逆向坡高精度自动化识别、制图的目的，可为喀斯特槽谷分区石漠化治理打下基础。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于GIS的喀斯特槽谷顺逆向坡自动识别方法，包括如下步骤：

(1)建立斜坡单元划分标准

根据岩层倾向与坡面倾向的夹角绝对值、岩层倾角、坡角及岩层倾角与坡角之间的关系将待识别的喀斯特槽谷区划分为多个斜坡单元；

(2)提取坡角和坡面坡向

待识别区坡角和坡面坡向由DEM数据在arcgis软件中利用3D Analyst工具下的栅格表面模块提取；

(3)提取岩层倾角和岩层倾向

待识别区岩层倾角由地质图直接提取；

待识别区岩层倾向由地质图通过以下Python表达式在arcgis软件中提取；

Python表达式为：

D＝90－math.degrees(math.atan2((！END_Y！－！START_Y！)(！END_X！－！START_X！)))

其中D代表产状短线与正北方向的夹角，即岩层倾向；START_X和START_Y为产状短线起点坐标；END_X和END_Y为产状短线终点坐标；

(4)岩层产状空间插值