DEM空间插值方法对土壤侵蚀模拟的影响研究.PDF

第35 卷 第7 期 地理科学进展 Vol.35, No.7 2016 年7 月 ProgressinGeography July 2016 DEM 空间插值方法对土壤侵蚀模拟的影响研究 ——以USPED 分析干热河谷典型冲沟为例 * 徐亚莉，罗明良，梁倍瑜，昌小莉，向 卫，张 斌 (西华师范大学国土资源学院，四川南充637009) 摘 要：为探索不同空间插值方法得到的DEM 如何影响土壤侵蚀模拟效果，本文选择金沙江干热河谷区典型冲沟 为研究对象，利用野外测量高程数据，采用反距离加权(IDW)、析取克里格(DK)、局部多项式(LPI)和张力样条函数 (ST)4 种方法构建高精度DEM 。基于USPED 模型模拟冲沟的土壤侵蚀，对比不同空间插值方法的精度、土壤侵蚀 的空间分布，采用相对差系数对比不同插值在土壤侵蚀研究中的相似性。结果表明：DEM 空间插值的精度排序为 STIDWLPIDK。基于USPED 模拟的土壤侵蚀结果显示，DK 模拟了主要的侵蚀、沉积分布，IDW 突出了局部细 节，LPI 和ST 则介于其间。相对差系数结果显示，IDW 得到的DEM 侵蚀模拟结果与其他插值方法有较高的相似 性。在实测数据布局合理、密度较高的前提下，IDW 更适合应用于土壤侵蚀模拟研究。 关键词：土壤侵蚀；空间插值；USPED ；相对差系数；冲沟 1 引言 蚀产沙经验模型、中国土壤流失方程(Chinese Soil Loss Equation, CSLE) 、流域侵蚀产沙经验模型等 土壤侵蚀直接影响着水土资源的开发、利用和 ( 郑粉莉等, 2001; 蔡强国等, 2003; 郑粉莉等, 保护(张洪江, 2008) ，已成为全球关注的主要环境问 2008) 。随着研究的深入开展和相关地理信息系统 题之一。Ewald Wollny 定量研究了土壤侵蚀(引自 (GIS)新技术的进步，GIS 技术以及数字高程模型 Cook, 1937) ；Wischmeier 等基于观测资料和人工模 (Digital Elevation Models, DEM)广泛应用于土壤侵 拟降雨实验，构建土壤流失方程(Universal Soil 蚀和水土流失的研究。Kim(2014)结合GIS 技术和 Loss Equation, USLE)(Wischmeier et al, 1965) ；美国 RUSLE 模型评估了流域尺度的土壤侵蚀潜力；Pis- 农业研究局研究了细沟侵蚀和挟沙力，提出修正土 tocchi 等(2002)利用USPED 模型提出了合理的水土 壤流失方程(Reversed Universal Soil Loss Equation, 流失保护措施；张岩等(2012)利用CSLE 估算土壤 RUSLE) (Renard et al, 1997) ；Moore 和Wilson 提出 侵蚀模数与遥感数据的水蚀分级对比分析，评估了 了USPED 模型用于土壤侵蚀和沉积的预测研究(引 CSLE 在土壤侵蚀普查中的适用性；黄金良等(2004) 自Neteler et al, 2008) 。国内自1953 年刘善建提出 将GIS 和USLE 相结合，预测了中国南方中等尺度 坡面侵蚀量以来(刘善建, 1953) ，相继提出了坡面侵 流域土壤侵蚀量。 收稿日期：2016-01 ；修订日期：2016-05。 基金项目：国家自然科学基金项目 ；四川省教育厅自然科学重点项目(2016ZA0168) ；西华师范大学基本 科研业务费专项资金资助项目(15C002) [Foundation: Nationa