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廣東省林業科學研究院土壤類型與DEM數據技術服務

.背景介紹

     土壤質地類型不同表明各地土壤表層內具有不同的礦質顆粒大小分布特點,而不同的顆粒大小分布特點又具有不同的輻射傳輸、水分平衡、熱量平衡等特點。因此,土壤質地類型資料可廣泛應用于土壤資源評價、土壤肥力估計、大氣熱力學及動力學方程等。而區域土壤類型分布圖是土壤水鹽運移研究、灌溉工程規劃設計、灌溉管理、土壤肥力評估等方面的基礎資料,對于農業生產和土地資源利用管理具有重要的實際意義。


    DEM,即數字高程模型,是對地貌形態的虛擬表示,可派生出等高線、坡度圖等信息,它在測繪、水文、氣象、地質、土壤、工程建設、軍事等國民經濟和國防建設以及人文和自然科學領域有著廣泛的應用。如在工程建設上,可用于如土方量計算、通視分析等;在防洪減災方面,DEM是進行水文分析如匯水區分析、水系網絡分析、蓄洪計算、淹沒分析等的基礎。


      地理國情監測云平臺應廣東省林業科學研究院的要求,對廣東省20081:10萬土壤類型和201310mDEM數據提供產品技術服務,以滿足客戶科研工作的需求。


二.案例詳情

服務單位

廣東省林業科學研究院

服務時間

2018.09

服務內容

廣東省20081:10萬土壤類型和201310mDEM數據

1.土壤類型數據分類標準

     該數據技術服務所使用的是2008年中國1:10萬比例尺土壤類型數據,主要依據土壤發生學而進行的土壤分類。土壤發生學分類認為土壤是一個獨立的歷史自然體, 它不是孤立存在的,而是與自然地理條件及其歷史的發展緊密聯系著。成土因素的發展和變化制約著土壤的形成和演化,土壤是隨著成土因素的變化而變化的。由于成土因素,特別是氣候和植被,具有地理分布的規律性,因而土壤的分布也表現出地理分布的規律性。因此,以土壤形成和演化的地理環境作為土壤劃分的主要依據,同時強調以成土條件、成土過程和土壤屬性三者相結合來進行具體的土壤分類。該土壤類型數據屬性內容包括有土綱、土類和亞類以及相應的編碼和名稱。土類編碼及名稱如表1所示。


1中國土壤類型分類編碼

編碼

土類

編碼

土類

編碼

土類

01

南方水稻土

21

褐土

41

堿土

02

鮮血水稻土

22

灰褐土

42

磷質石灰土

03

北方水稻土

23

暗棕壤

43

石灰 ( 

04

黃剛土

24

漂灰土

44

紫色土

05

黃堰土

25

灰黑土

45

龜裂土

06

黃壚土

26

黑土

46

風沙土

07

婁土

27

白漿土

47

山地草甸土

08

黑壚土

28

黑鈣土

48

山地灌叢草原土

09

綿土

29

栗鈣土

49

黑氈土

10

熟黑土

30

棕鈣土

50

巴嘎土

11

潮土

31

灰鈣土

51

草氈土

12

灌淤土

32

灰漠土

52

莎嘎土

13

綠洲土

33

灰棕漠土

53

高山漠土

14

磚紅壤

34

棕漠土

54

寒漠土

15

赤紅壤

35

暗色草甸土

71

冰川和雪被

16

紅壤

36

灰色草甸土

  72

鹽殼

17

燥紅土

37

沼澤土

90

湖泊

18

黃壤

38

濱海鹽土

 

 

19

黃棕壤

39

鹽土

 

 

20

棕壤

40

內陸鹽土

 

 

2.提取方法

     2008年全國1:10萬土壤類型分布圖的編制單位為中國科學院南京土壤研究所,由地圖出版社出版, 投影方式為Albers等積圓錐投影, 圖像精度在0.4~1.6 km之間。本次數據產品技術服務所使用的1:10萬土壤類型數據是在中國科學院地理研究所專家團隊的帶領下,同時參照有關地理圖件,對出版地圖進行人工數字化所得到。利用廣東省最新的行政區劃范圍裁剪即得到2008年廣東省土壤類型數據分布圖。


3.成果展示

本次數據產品技術服務成果如圖1示:


1. 廣東省土壤類型數據分布圖


 DEM數據

1.DEM數據服務建立方法

資源三號測繪衛星,簡稱ZY3,是中國第一顆民用高分辨率光學傳輸型測繪衛星,衛星于201219日發射,它搭載了四臺光學相機,包括一臺地面分辨率2.1m的正視全色TDI CCD相機、兩臺地面分辨率3.6m的前視和后視全色TDI CCD相機、一臺地面分辨率5.8m的正視多光譜相機,數據主要用于地形圖制圖、高程建模以及資源調查等。衛星設置壽命5年,可長期、連續、穩定地獲取立體全色影像、多光譜影像以及輔助數據,可對地球南北緯84度以內的地區實現無縫影像覆蓋。


ENVI軟件的DEM自動提取模塊能夠簡單、快速地從掃描或者數字航空影像、擺掃式或推掃式衛星傳感器,如ALOS PRISM, ASTER, CARTOSAT-1, FORMOSAT-2, GeoEye-1, IKONOS, KOMPSAT-2, OrbView-3, QuickBird, WorldView-1/2SPOT1~6,以及國產的資源三號、天繪衛星系列等創建DEM。獨特的向導工具使得DEM提取更加簡便、自動;提取完成后還可以使用DEM編輯工具對DEM進行局部編輯;DEM模塊全面支持RPC模型參數,盡可能用最少的地面控制點達到有效精度;重疊區可以選擇基于灰度或者特征自動尋找匹配點,減少工作量。


具體工作步驟包含以下六步:

1)輸入立體像對:一般左影像加載正視影像(NWD文件夾為正視影像文件夾) ;右影像加載后視影像(BWD影像為后視影像文件夾)或者前視(FWD文件夾為正視影像文件夾)。


2)定義地面控制點:軟件提供三種定義地面控制點方式:不定義、交互式定義和讀取控制點文件。如選擇不定義控制點,提取的是相對對高程。


3)定義連接點:軟件提供三種定義連接點方式:自動尋找、交互式手工定義和外部讀取控制點文件。經測試,利用自動找點的功能可以對資源三號數據全自動的找到連接點。自動找點需要設置連接點個數、搜索窗口、移動窗口、點的相關性閾值等相應參數。自動找點的結果有時候一定誤差,根據誤差由大到小排序對Tie點的逐個檢查刪除或者修改誤差大點,讓Tie在許可范圍內。


4)設定DEM提取參數:ENVI會生成核線圖像,可以用于立體觀測。設置輸出像元大小為10m,并設置背景值、地形精細程度等參數。


5)輸出DEM并檢查結果。


6)編輯DEM并形成最終成果: 生成的DEM有些地方如果有厚云等,對獲得的地形有影響,可以通過手動編輯來更改這些區域的高程數據。


1. 編輯DEM高程值的幾種方法

方法

說明

Replace with value

用指定的值替換感興趣區內的高程值,需要設定一個替代常量。

Replace with mean

用感興趣區內原來的平均高程值替換整個感興趣區內的高程值。

Smooth

對感興趣區內做低通卷積濾波,需要設定一個卷積核,默認為3x3

Median Filter

對感興趣區內做中值卷積濾波,需要設定一個卷積核,默認為3x3

Noise Removal

如果感興趣區內原高程值大于其周圍高程值的標準差,則用周圍高程值的中值代替。

Triangulate

用三角內插算法對感興趣區內的高程值重新插值。

Thin Plate Spline

用薄板樣條插值算法對感興趣區內的高程值重新插值。


2.技術服務成果展示如下圖2所示

2.廣東省局部DEM

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