【GIS实验课】01山区土壤侵蚀评价及其地形的关系——以皖西大别山为例
文末提供练习数据下载。
01
实验目的
（1）掌握栅格数据的常用分析方法：局域计算、区域统计、重分类等；
（2）掌握常用的空间插值方法：IDW插值（反距离权重法）；（3）GIS其它常规操作：数据的裁切、地图输出等。02实验内容
图3｜降雨因子R
1.3 地形因子 L,S 的获取（1）坡度提取将yuexi_DEM.img作为输入数据，利用slope工具提取坡度（图5）。
截图｜图5 slope提取
Con("Slope"<5,10.8*Sin("Slope"*math.pi/180)+0.03,Con("Slope"<10,16.8*Sin("Slope"*math.pi/180)-0.5,21.9*Sin("Slope"*math.pi/180)-0.96))则可提取坡度因子S（图6）：图6｜坡度因子S
Pow((cellsize/cos(slope*math.pi/180)/22.1),[a.img])其中计算a因子在栅格计算器中输入的公式为： (Sin("Slope"*math.pi/180)/0.0896)/(3.0*Power(Sin("Slope"*math.pi/180),0.8)+0.56)/(1+(Sin("Slope"*math.pi/180 ) / 0.0896) / (3.0 * Power (Sin("Slope" * math.pi/180),0.8) + 0.56))通过计算得到坡长因子L，如上图所示。1.4 作物覆盖与管理因子C与水土保持措施因子P对于C因子的提取，可以在对作物覆盖与管理因子进行研究时通过影像提取，如图8：对前人研究的成果以及过去的资料进行研究，确定了自然的植被与坡耕地的P值为1，水田的P为0.15，通过GIS空间分析功能生生成P值空间分布图，如图9所示：
图9｜水土保持措施因子P
1.5 全年土壤流失量A
将上述所有已知和已求解因子通过模型计算出区域全年土壤流失量A，在栅格计算器中按照输入各个因子进行相乘，然后再乘以100，得到土壤侵蚀空间分布图，利用重分类工具Rclassfiy按照下表进行分类分级，得到土壤侵蚀程度分布图（图10）：
使用ArcGIS的Reclassfiy重分类工具（图11）对岳西县DEM分成6个高程带0-100m，100-200m, 200-500m, 500-800m, 800-1200m,1200-1900，每个高程带的赋值分别为1，2，3，4，5，6，得到高程重分类图（图12）。
表二｜不同海拔的土壤侵蚀量面积表
2.2 土壤侵蚀与坡度的关系利用ArcGIS的重分类工具将坡度分为：0-5、5-15、15-25、25-35、35-45、45-90六个级别，得到图13：
表三｜不同坡度等级中土壤侵蚀的面积表
图15｜坡向重分类(a)
在ArcGIS的Data Managemengt Tool——Zonal中使用面积制图工具 “Tabulate Area”得到不同坡向下不同侵蚀程度的面积，如下表所示：
表四｜不同坡向的土壤侵蚀面积
04实验结论与分析
通过对岳西县土壤侵蚀度的计算，可以发现岳西县西北区域出现大面积较严重的土壤侵蚀，岳西县南部和东北部也出现大面积土壤侵蚀严重的区域，总体来说，岳西县的土壤侵蚀程度还是挺严重，这可能和当地的地势和气候有关，岳西县地势较高，且降雨量较多，容易引起土壤的侵蚀。通过分析土壤侵蚀与海拔的关系，可以得知当海拔大于200米后，土壤的剧烈侵蚀程度的面积就会大大增加，分析不同坡度等级中土壤侵蚀的关系发现，在坡度为0-15°之间各种土壤侵蚀程度类型都有，当坡度大于45°后，土壤的侵蚀类型只有剧烈侵蚀，当坡度在35-45之间时，只有微度侵蚀和剧烈侵蚀；通过分析不同坡向的土壤侵蚀的关系发现，当坡向为水平时，侵蚀程度只有轻微侵蚀，剧烈侵蚀类型分布面积最大的方向为西北方向。
作者｜不许人间见白头
排版｜Moon
校阅｜数读菌
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