广东省林业科学研究院土壤类型与DEM数据技术服务

一.背景介绍

     土壤质地类型不同表明各地土壤表层内具有不同的矿质颗粒大小分布特点，而不同的颗粒大小分布特点又具有不同的辐射传输、水分平衡、热量平衡等特点。因此，土壤质地类型资料可广泛应用于土壤资源评价、土壤肥力估计、大气热力学及动力学方程等。而区域土壤类型分布图是土壤水盐运移研究、灌溉工程规划设计、灌溉管理、土壤肥力评估等方面的基础资料，对于农业生产和土地资源利用管理具有重要的实际意义。

    DEM，即数字高程模型，是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，它在测绘、水文、气象、地质、土壤、工程建设、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。如在工程建设上，可用于如土方量计算、通视分析等；在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析如汇水区分析、水系网络分析、蓄洪计算、淹没分析等的基础。

      地理国情监测云平台应广东省林业科学研究院的要求，对广东省2008年1:10万土壤类型和2013年10mDEM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

1.土壤类型数据分类标准

     该数据技术服务所使用的是2008年中国1:10万比例尺土壤类型数据，主要依据土壤发生学而进行的土壤分类。土壤发生学分类认为土壤是一个独立的历史自然体， 它不是孤立存在的，而是与自然地理条件及其历史的发展紧密联系着。成土因素的发展和变化制约着土壤的形成和演化，土壤是随着成土因素的变化而变化的。由于成土因素，特别是气候和植被，具有地理分布的规律性，因而土壤的分布也表现出地理分布的规律性。因此，以土壤形成和演化的地理环境作为土壤划分的主要依据，同时强调以成土条件、成土过程和土壤属性三者相结合来进行具体的土壤分类。该土壤类型数据属性内容包括有土纲、土类和亚类以及相应的编码和名称。土类编码及名称如表1所示。

表1中国土壤类型分类编码

2.提取方法

     2008年全国1:10万土壤类型分布图的编制单位为中国科学院南京土壤研究所，由地图出版社出版， 投影方式为Albers等积圆锥投影， 图像精度在0.4~1.6 km之间。本次数据产品技术服务所使用的1:10万土壤类型数据是在中国科学院地理研究所专家团队的带领下，同时参照有关地理图件，对出版地图进行人工数字化所得到。利用广东省最新的行政区划范围裁剪即得到2008年广东省土壤类型数据分布图。

3.成果展示

本次数据产品技术服务成果如图1示：

图1. 广东省土壤类型数据分布图

 DEM数据

1.DEM数据服务建立方法

资源三号测绘卫星，简称ZY3，是中国第一颗民用高分辨率光学传输型测绘卫星，卫星于2012年1月9日发射，它搭载了四台光学相机，包括一台地面分辨率2.1m的正视全色TDI CCD相机、两台地面分辨率3.6m的前视和后视全色TDI CCD相机、一台地面分辨率5.8m的正视多光谱相机，数据主要用于地形图制图、高程建模以及资源调查等。卫星设置寿命5年，可长期、连续、稳定地获取立体全色影像、多光谱影像以及辅助数据，可对地球南北纬84度以内的地区实现无缝影像覆盖。

ENVI软件的DEM自动提取模块能够简单、快速地从扫描或者数字航空影像、摆扫式或推扫式卫星传感器，如ALOS PRISM, ASTER, CARTOSAT-1, FORMOSAT-2, GeoEye-1, IKONOS, KOMPSAT-2, OrbView-3, QuickBird, WorldView-1/2、SPOT1~6，以及国产的资源三号、天绘卫星系列等创建DEM。独特的向导工具使得DEM提取更加简便、自动；提取完成后还可以使用DEM编辑工具对DEM进行局部编辑；DEM模块全面支持RPC模型参数，尽可能用最少的地面控制点达到有效精度；重叠区可以选择基于灰度或者特征自动寻找匹配点，减少工作量。

具体工作步骤包含以下六步：

1）输入立体像对：一般左影像加载正视影像(NWD文件夹为正视影像文件夹) ；右影像加载后视影像(BWD影像为后视影像文件夹)或者前视（FWD文件夹为正视影像文件夹）。

2）定义地面控制点：软件提供三种定义地面控制点方式：不定义、交互式定义和读取控制点文件。如选择不定义控制点，提取的是相对对高程。

3）定义连接点：软件提供三种定义连接点方式：自动寻找、交互式手工定义和外部读取控制点文件。经测试，利用自动找点的功能可以对资源三号数据全自动的找到连接点。自动找点需要设置连接点个数、搜索窗口、移动窗口、点的相关性阈值等相应参数。自动找点的结果有时候一定误差，根据误差由大到小排序对Tie点的逐个检查删除或者修改误差大点，让Tie在许可范围内。

4）设定DEM提取参数：ENVI会生成核线图像，可以用于立体观测。设置输出像元大小为10m，并设置背景值、地形精细程度等参数。

5）输出DEM并检查结果。

6）编辑DEM并形成最终成果： 生成的DEM有些地方如果有厚云等，对获得的地形有影响，可以通过手动编辑来更改这些区域的高程数据。

表1. 编辑DEM高程值的几种方法

2.技术服务成果展示如下图2所示

图2.广东省局部DEM