【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土壤侵蚀速率监测领域，尤其涉及一种风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法。
技术介绍
1、风水复合侵蚀是指风力、水力对同一侵蚀对象的共同作用和交替作用，实质上是一种侵蚀营力对地表物质的搬运及沉积，为另一种侵蚀营力的再作用准备了物质基础和对已有侵蚀地貌形态的再塑造过程。
2、在干旱、半干旱地区，风蚀和水蚀经常同时或者交替发生，形成独特的风水复合侵蚀。两者互为因果，在时间上相互交替，在空间上交错分布。土壤侵蚀导致土地退化、生产力下降，严重影响农业生产和生态系统稳定。
3、由于风水复合侵蚀的复杂性和严重性，对其进行定量研究和监测显得尤为重要。这有助于了解侵蚀过程的动态变化，评估侵蚀对环境和生态的影响，并为制定有效的防治措施提供科学依据。
4、现有监测方法包括水测量法、容积测量法、水文测量法和侵蚀针法等；具体的，水测量法通过一组固定标记直接观测微地形的高程变化，从而测定土壤剖面被剥蚀的速率，实现了对侵蚀速率的直接观测，结果直观，但工作量大，受人为因素影响大；容积测量法通过细沟、浅沟和切沟的纵横断面的变化，计算侵蚀量，这一方法适用于沟蚀的监测，能够较准确地反映沟蚀的侵蚀量，但操作相对复杂；水文测量法通过测量水库泥沙淤积量，结合泥沙输移比进行推算，这一方法能够间接反映土壤侵蚀情况，适用于流域尺度的监测，但对土壤侵蚀的影响因素考虑并不全面，忽略了其他因素的影响；侵蚀针法通过在地面设置固定标记(如侵蚀针)，定期测量其露出地面的高度变化，以计算土壤侵蚀速率，这一方法简单易行，成本低，但可能受到人为破坏
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法解决了现有监测方法工作量和监测精度无法平衡的问题。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法，包括以下步骤：
3、s1、确定土壤侵蚀监测区域；
4、s2、在监测起始时刻，将土壤侵蚀监测区域基于地表覆盖情况划分为裸露区域和植被覆盖区域，对裸露区域和植被覆盖区域分别进行网格划分，并在各网格内对土壤进行随机采样，获取裸露区域和植被覆盖区域各网格的土壤抗蚀性；
5、s3、根据裸露区域和植被覆盖区域各网格的土壤抗蚀性，分别以裸露区域土壤抗蚀性最大的网格和植被覆盖区域土壤抗蚀性最大的网格作为参照网格，得到裸露区域参照网格和植被覆盖区域参照网格，并在裸露区域参照网格和植被覆盖区域参照网格上分别插入侵蚀针；
6、s4、利用无人机分别获取监测起始时刻和终止时刻的土壤侵蚀监测区域的图像数据，并基于裸露区域和植被覆盖区域对监测起始时刻和终止时刻的土壤侵蚀监测区域的图像数据进行分割，分别得到裸露区域监测起始时刻和终止时刻的图像数据以及植被覆盖区域监测起始时刻和终止时刻的图像数据；
7、s5、根据裸露区域参照网格和植被覆盖区域参照网格内的侵蚀针，分别计算裸露区域参照网格的土壤侵蚀量和植被覆盖区域参照网格的土壤侵蚀量；
8、s6、根据裸露区域监测起始时刻和终止时刻的图像数据、植被覆盖区域监测起始时刻和终止时刻的图像数据、裸露区域参照网格的土壤侵蚀量和植被覆盖区域参照网格的土壤侵蚀量，计算土壤抗蚀性参与修正的土壤侵蚀量；
9、s7、根据土壤抗蚀性参与修正的土壤侵蚀量计算土壤侵蚀速率，完成风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测。
10、进一步地，所述s2具体为：
11、s201、在监测开始时刻，将土壤侵蚀监测区域基于地表覆盖情况划分为裸露区域和植被覆盖区域；
12、s202、分别设置裸露区域和植被覆盖区域的网格划分宽度，并基于设置的裸露区域和植被覆盖区域的网格划分宽度进行网格划分，得到裸露区域网格划分结果和植被覆盖区域网格划分结果；
13、s203、根据裸露区域网格划分结果和植被覆盖区域网格划分结果，分别在各网格内对土壤进行随机采样，计算裸露区域和植被覆盖区域各网格的土壤抗蚀性。
14、进一步地，所述s203中计算裸露区域和植被覆盖区域各网格的土壤抗蚀性的表达式分别为：
15、
16、其中，soils为裸露区域各网格的土壤抗蚀性；为裸露区域第i个网格的土壤抗蚀性；soilc为植被覆盖区域各网格的土壤抗蚀性；为植被覆盖区域第j个网格的土壤抗蚀性；为网格的土壤抗蚀性；γ1为水侵蚀权重系数；nsoil为采样总土粒数；nscat为水作用后的崩塌土粒数；γ2为风侵蚀权重系数；f(f,soil)为风力f作用下分离的土粒数；n为采样次数；ty为网格所属区域标识；s为裸露区域标识；c为植被覆盖区域标识；r为网格编号标识；i为裸露区域网格编号；j为植被覆盖区域网格编号；f1为土壤侵蚀监测区域第1种风力强度的发生概率；为第1种风力强度作用下分离的土粒数；f2为土壤侵蚀监测区域第2种风力强度的发生概率；为第2种风力强度作用下分离的土粒数；fmax为土壤侵蚀监测区域第max种风力强度的发生概率；为第max种风力强度作用下分离的土粒数；max为土壤侵蚀监测区域数据收集时间段内的风力强度最大级别。
17、进一步地，所述s6具体为：
18、s601、分别对裸露区域监测起始时刻和终止时刻的图像数据以及植被覆盖区域监测起始时刻和终止时刻的图像数据进行灰度处理，得到裸露区域监测起始时刻和终止时刻的灰度图像以及植被覆盖区域监测起始时刻和终止时刻的灰度图像；
19、s602、根据裸露区域监测起始时刻的灰度图像和裸露区域监测终止时刻的灰度图像，用网格起始时刻的平均灰度值减去网格终止时刻的平均灰度值，得到裸露区域各网格的灰度差值；
20、s603、根据植被覆盖区域监测起始时刻的灰度图像和植被覆盖区域监测终止时刻的灰度图像，用网格起始时刻的平均灰度值减去网格终止时刻的平均灰度值，得到植被覆盖区域各网格的灰度差值；
21、s604、根据裸露区域各网格的灰度差值和植被覆盖区域各网格的灰度差值，分别得到裸露区域参照网格的灰度差值和植被覆盖区域参照网格的灰度差值，并根据裸露区域参照网格的土壤侵蚀量、植被覆盖区域参照网格的土壤侵蚀量、裸露区域参照网格的灰度差值和植被覆盖区域参照网格的灰度差值，计算单个灰度值变化的土壤侵蚀量；
22、s605、根据单个灰度值变化的土壤侵蚀量、裸露区域各网格的灰度差值和植被覆盖区域各网格的灰度差值，计算土壤抗蚀性参与修正的土壤侵蚀量。
23、进一步地，所述s604中计算单个灰度值变化的土壤侵蚀量的表达式为：
24、
25、其中，es为裸露区域单个灰度值变化的土壤侵蚀量；as,o为裸露区域参照网格的土壤侵蚀量；hs,o为裸露区域参照网格的灰度差值；ec为植被覆盖区域单个灰度值变化的土壤侵蚀量；ac,o为植被覆盖区域参照网格的土壤侵蚀量；hc,o为植被覆盖区域参照网格的灰度差值。
26、进一步地，所述s6本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法，其特征在于，所述S2具体为：
3.根据权利要求2所述风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法，其特征在于，所述S203中计算裸露区域和植被覆盖区域各网格的土壤抗蚀性的表达式分别为：
4.根据权利要求1所述风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法，其特征在于，所述S6具体为：
5.根据权利要求4所述风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法，其特征在于，所述S604中计算单个灰度值变化的土壤侵蚀量的表达式为：
6.根据权利要求4所述风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法，其特征在于，所述S605中计算土壤抗蚀性参与修正的土壤侵蚀量的表达式为：
【技术特征摘要】
1.一种风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法，其特征在于，所述s2具体为：
3.根据权利要求2所述风水复合侵蚀区土壤侵蚀速率监测方法，其特征在于，所述s203中计算裸露区域和植被覆盖区域各网格的土壤抗蚀性的表达式分别为：
4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘广全，土小宁，张彦军，白应飞，刘宏，刘菁，崔永胜，许秀琴，张强，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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