太原市城乡规划设计研究院太原市土壤侵蚀NPP数据技术服务
详细信息
一．背景介绍
土壤侵蚀是指土壤及其母质在水力、风力、冻融或重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。土壤在外营力作用下产生位移的物质量，称土壤侵蚀量。单位面积单位时间内的侵蚀量称为土壤侵蚀速度（或土壤侵蚀速率）；土壤侵蚀量中被输移出特定地段的泥沙量，称为土壤流失量。在特定时段内，通过小流域出口某一观测断面的泥沙总量，称为流域产沙量。广泛应用的“水土流失”一词是指在水力作用下，土壤表层及其母质被剥蚀、冲刷搬运而流失的过程。
植被净初级生产力指数(NPP)反映的是植物固定和转化光能为化合物的效率，数值上与植物生长、发育、繁殖等自身生命活动相关，同时也为整个生态系统中其他生物成员的生命活动提供了不可或缺的物质基础。植被净初级生产力能够以统一的尺度标准来衡量区域土地利用/覆被变化过程对植被的影响程度,因此分析区域土地利用/覆被变化过程对植被净初级生产力NPP的影响是土地利用/覆被变化环境效应研究的重要组成部分。NPP作为地表碳循环的重要组成部分,不仅直接反映了植被群落在自然环境条件下的生产能力,表征陆地生态系统的质量状况,而且是判定生态系统碳源/汇和调节生态过程的主要因子,在全球变化及碳平衡中扮演着重要的作用。
地理遥感生态网平台应太原市城乡规划设计研究院的要求，对太原市2015年1:10万土壤侵蚀数据提供产品技术服务，以满足客户科研工作的需求。
二．案例详情
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服务单位 |
太原市城乡规划设计研究院 |
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服务时间 |
2020.04 |
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服务内容 |
太原市2015年1:10万土壤侵蚀数据及30米NPP数据 |
土壤侵蚀数据
1.土壤侵蚀快速调查作业流程
采用人机交互的目视判读分析方法，根据Landsat影像、土地利用、DEM模型或地形图，并参考其它相关资料及图件，直接分析土壤侵蚀类型、坡度、植被覆盖度、沟谷面积比例或沟谷密度等状况，并据此判定土壤侵蚀强度后，在ARCGIS软件上进行土壤侵蚀强度勾绘、制图。作业比例尺1∶10万。具体工作流程如图1所示。
2.建立土壤侵蚀分类系统，如表1所示
表1. 土壤侵蚀分类系统
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一级类型 |
强度等级 |
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1水力侵蚀 |
11微度 12轻度 13中度 14强度 15极强度 16剧烈 |
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2风力侵蚀 |
21微度 22轻度 23中度 24强度 25极强度 26剧烈 |
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3冻融侵蚀 |
31微度 32轻度 33中度 34强度 |
3.遥感信息源处理、资料制备与野外作业
1）遥感信息源及处理
主要采用夏半年的4、3、2（5、4、3）波段Landsat假彩色合成数字影像，这种影像对地表植被覆盖度和生长状况的反映十分清晰。一些影像反映模糊的地区，可采用其它波段和其它时相的Landsat影像数据。
图像处理的几何精校正采用最小二乘法计算。校正方程根据控制点选取情况采用2次到3次多项式进行。象元重采样采用最近邻点法或双线性插值法。校正后每个象元的分辨率为30米，其投影方式为等面积割圆锥投影。采用全国统一的中央经线和双标准纬线。中央经线为东经105°，双标准纬线为北纬25°和北纬47°，坐标原点为0。根据地物的影像特征，建立解译标志。如表2所示。
表2. 遥感解译标志
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一级类型 |
定性标志 |
二级类型 |
地貌形态、纹理特征、植被、土被及色调 |
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水力侵蚀 |
树枝状或网状平面结构，纹理细，色调变化和阴影相结合，形成明显立体感 |
微度 |
可分辨一级沟道和10%的沟道面积，线形影纹不明显。植被呈深红色，并面积大于50%，连续分布。植被差的乳白色斑块可辨认。 |
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轻度 |
可分辨一、二级沟道和10—20%的沟道面积，线形纹理不明显。植被呈深红色，并面积小于50%，连续分布，但可从其中辨认出植被差的乳白色斑。 |
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中度 |
可分辨二级沟道和20—30%的沟道面积，有较强的线形影纹。植被呈浅红色，不连续分布。图斑内植被稀疏的覆沙和沙黄土呈乳白色或黄色斑快。 |
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强度 |
可分辨三级沟道和30—40%的沟道面积，线形影纹明显。植被呈浅红色斑块，并面积小于30%。 |
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极强度 |
可分辨三至四级沟道和40—50%的沟道面积，线形影纹十分明显。植被呈浅粉色小斑，块状分布，并面积小于20%。 |
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剧烈 |
可分辨四级沟道和50%的沟道面积，线形纹理充满整个图斑。植被呈浅粉色，斑点状分布，并面积小于10%。 |
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风力侵蚀 |
斑块、斑点或条带状结构，隐约可辨出一定的方向性 |
微度 |
河漫滩、古河道和甸子地呈带状或串珠状。深红色色斑、色带中很少白色斑点，深红色面积大于70%。 |
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轻度 |
同I级地貌形态，但深红色斑或色带中有白色斑点。深红色面积50~70%。 |
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中度 |
固定和半固定沙丘呈条状或斑块状，红白色斑相间。植被呈红色，并占30~50%的面积，白色斑块占50~70%。 |
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强度 |
半固定和半流动沙丘呈花斑状，以浅黄或黄白色为基底色，其中夹有少量红色斑点。 |
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极强度 |
流动沙丘呈鳞片状，波纹清晰，整体显示为明亮的白色或浅黄色调，很少有红色斑点。 |
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剧烈 |
大片流动沙丘，整体显示为明亮的白色或浅黄色调，没有红色斑点。 |
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冻融侵蚀 |
色彩变化简单，红色大斑状与浅黄或暗色宽条带组合，呈现较粗大的树枝状结构。 |
微度 |
山脊影纹清晰，阴阳坡色差异较小，阴坡红色调偏暗。红色斑块较大，色调较均匀。 |
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轻度 |
石海和岩峰多分布于山脊和陡坡，呈黑色、土黄色小斑点或斑块，色调不均匀，阴坡比一般阴影更暗。热融滑塌体影像上难以辨认。热融沉陷形成沟槽和坑塘，难以在影像上分辨，多沿小流域的采伐区道路分布。 |
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中度 |
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强度 |
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2）土地利用图
采用2005年完成的全国1∶10万比例尺土地利用图。
3）地形图的制备
选择最新版本的1∶10万地形图，供解译判读及流域界线录入用，同时使用由地形图直接获取等高线和高程数据，并建立DEM模型，比例尺越大越好，但不能小于1：10万。及我国行政界线图，供修订行政界线时参考。
4）其他资料收集
收集对本区域土壤侵蚀遥感快速调查有重要参考意义的图件和文字资料。为了提高影像的信息可解译性，广泛收集整理现有的基础研究成果及各种比例尺的地质图、地貌图、植被图、土壤图、沙漠化图、土壤侵蚀图、土地利用图、流域界线图和中国水土流失区划图等专业性图件；站点的水文、气象观测资料：包括水文站点的水文泥沙资料，实验站的土壤侵蚀观测资料，淤地坝的泥沙淤积资料；及其他有关研究报告。
5）野外作业
通过对本工作区域外业补充调查，建立土壤侵蚀类型和强度分级遥感解译标志，同时拍摄大量的野外实况照片，用于土壤侵蚀强度判读分析。
4.成果展示
展示如图1所示：
图1. 太原市土壤侵蚀分布图
NPP数据
1、技术方案
本次技术服务的核心是通过改进的光能利用率模型（ＣＡＳＡ 模型），利用landsat遥感源数据、土地覆盖分类数据、气象数据等，逐像元模拟滨海新区2017年30米NPP数据。
2、技术服务成果展示
图2. 太原市2015年NPP分布图