本發(fā)明屬于水土保持領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、土壤是指地球表面的一層疏松的物質(zhì)，由各種顆粒狀礦物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、水分、空氣、微生物等組成，能生長(zhǎng)植物，而土壤在長(zhǎng)時(shí)間使用后往往會(huì)被侵蝕，土壤侵蝕是指土壤及其母質(zhì)在水力、風(fēng)力、凍融、重力等外營(yíng)力作用下，被破壞、剝蝕、搬運(yùn)和沉積的過(guò)程，土壤侵蝕會(huì)導(dǎo)致土壤肥力下降、土地退化、生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問(wèn)題。

2、為了能夠監(jiān)測(cè)土壤侵蝕，往往采用基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是指利用遙感技術(shù)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)和評(píng)估土壤侵蝕的情況，基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)往往需要使用到氣象觀測(cè)設(shè)備，主要是為了獲取降雨等氣象數(shù)據(jù)，以輔助土壤侵蝕模型的建立和預(yù)測(cè)。?

3、現(xiàn)有技術(shù)中，在長(zhǎng)時(shí)間使用觀察中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的氣象觀測(cè)設(shè)備在野外復(fù)雜環(huán)境下使用時(shí)，由于戶外環(huán)境的影響，可能導(dǎo)致儀器表面積累污垢或遮擋物，使得難以進(jìn)行清理，從而影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而且降低了監(jiān)測(cè)精度，?為此，本發(fā)明提供一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決背景技術(shù)中所提出的至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，該監(jiān)測(cè)方法包括：

3、s1：數(shù)據(jù)收集：選擇合適的衛(wèi)星數(shù)據(jù)源，首先工作人員通過(guò)衛(wèi)星圖像、航空像片對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，根據(jù)研究區(qū)域的大小和精度要求確定影像的空間分辨率，同時(shí)對(duì)地形數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，通過(guò)氣象裝置能夠?qū)庀髷?shù)據(jù)進(jìn)行收集；

4、s2：數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)，將影像的數(shù)字量化值（dn?值）轉(zhuǎn)換為輻射亮度值或反射率值，同時(shí)根據(jù)研究區(qū)域的范圍對(duì)影像進(jìn)行裁剪，去除研究區(qū)域外的影像數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)量和計(jì)算量；

5、s3：信息提?。豪眠b感數(shù)據(jù)和植被指數(shù)模型提取土地利用類(lèi)型信息和植被覆蓋度信息，同時(shí)利用數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)生成坡度圖；

6、s4：土壤侵蝕強(qiáng)度計(jì)算與分級(jí)：采用土壤流失方程（usle）及其修訂版是常用的土壤侵蝕計(jì)算模型，根據(jù)研究區(qū)域的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)的可獲取性選擇合適的模型進(jìn)行土壤侵蝕強(qiáng)度計(jì)算，根據(jù)計(jì)算得到的土壤侵蝕量，按照國(guó)家或國(guó)際上通用的土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)研究區(qū)域的土壤侵蝕強(qiáng)度進(jìn)行分級(jí)；

7、s5：動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)：利用不同時(shí)期的遙感影像數(shù)據(jù)，按照步驟重復(fù)計(jì)算土壤侵蝕因子和土壤侵蝕強(qiáng)度，然后對(duì)比不同時(shí)期的結(jié)果，并對(duì)其進(jìn)行分析。

8、優(yōu)選的，其中s1中所述空間分辨率是指一般對(duì)于大面積的區(qū)域可以選擇30m分辨率的影像，對(duì)于小區(qū)域且需要高精度的研究可以考慮更高分辨率如10m甚至5m的影像。

9、優(yōu)選的，其中s4中所述土壤流失方程（usle）的表達(dá)式為：a=r×k×l×s×c×p，其中a為土壤侵蝕量，p為水土保持措施因子。

10、優(yōu)選的，其中s5中所述分析是指分析土壤侵蝕強(qiáng)度在時(shí)間序列上的變化趨勢(shì)，如哪些區(qū)域的土壤侵蝕得到了改善（侵蝕強(qiáng)度降低），哪些區(qū)域的土壤侵蝕加劇了（侵蝕強(qiáng)度升高），同時(shí)結(jié)合土地利用/覆蓋變化、水土保持措施實(shí)施情況、氣候變化因素分析土壤侵蝕動(dòng)態(tài)變化的原因。

11、優(yōu)選的，其中所述s1中氣象裝置包括氣象觀測(cè)設(shè)備本體；所述氣象觀測(cè)設(shè)備本體的側(cè)壁固接有連接架；所述連接架的頂端對(duì)稱(chēng)固接有固定桿；所述固定桿的側(cè)壁固接有伺服電機(jī)；所述伺服電機(jī)的輸出端固接有轉(zhuǎn)軸；所述轉(zhuǎn)軸貫穿于所述連接架的表面，并與其進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述轉(zhuǎn)軸的端部固接有連接塊；所述連接塊的側(cè)壁固接有多組葉片；所述葉片的側(cè)壁固接有連接板；所述連接板的側(cè)壁固接有多組清潔刷；所述清潔刷的側(cè)壁固接有連接繩；所述連接繩貫穿于所述清潔刷的內(nèi)部。

12、優(yōu)選的，所述連接架的側(cè)壁固接有連接桿；所述連接桿的側(cè)壁固接有吸塵風(fēng)機(jī)；所述吸塵風(fēng)機(jī)的輸入端固接有吸塵管；所述吸塵管貫穿于所述連接架的表面；所述吸塵管的端部固接有集氣罩。

13、優(yōu)選的，所述連接塊的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有卡槽；所述葉片的側(cè)壁設(shè)置有安裝塊；所述安裝塊的頂端固接有卡塊；所述卡塊與所述卡槽的連接方式為卡接；所述安裝塊的底端固接有清潔棉。

14、優(yōu)選的，所述集氣罩的側(cè)壁對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)有定位槽；所述定位槽的內(nèi)側(cè)固接有第一磁塊；所述集氣罩的側(cè)壁設(shè)置有過(guò)濾板；所述過(guò)濾板的側(cè)壁固接有第二磁塊；所述第二磁塊與所述第一磁塊的連接方式為磁性連接。

15、優(yōu)選的，該系統(tǒng)適用于上述中所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法；該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與處理模塊、供電模塊、信息提取模塊、模型計(jì)算與預(yù)測(cè)模塊、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估模塊；

16、所述數(shù)據(jù)采集與處理模塊和供電模塊之間通過(guò)電連接；其中供電模塊能夠?yàn)閿?shù)據(jù)采集與處理模塊進(jìn)行供電，所述數(shù)據(jù)采集與處理模塊能夠控制供電模塊中的電流的輸出，而且能夠采集遙感影像數(shù)據(jù)；

17、所述信息提取模塊與所述數(shù)據(jù)采集與處理模塊之間通過(guò)信號(hào)連接，所述信息提取模塊能夠提取植被信息、土地利用信息以及土壤侵蝕相關(guān)指標(biāo)；

18、所述模型計(jì)算和預(yù)測(cè)模塊與所述數(shù)據(jù)采集與處理模塊之間通過(guò)信號(hào)連接，所述模型計(jì)算與預(yù)測(cè)模塊能夠利用rusie模型或類(lèi)似模型，結(jié)合提取的信息計(jì)算土壤侵蝕量，并生成土壤侵蝕強(qiáng)度等級(jí)圖；

19、所述動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估模塊?與所述數(shù)據(jù)采集與處理模塊之間通過(guò)信號(hào)連接，通過(guò)利用多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)土壤侵蝕的時(shí)空演變，評(píng)估侵蝕速度和形態(tài)變化，以及防治措施的效果。

20、本發(fā)明的有益效果如下：

21、1.本發(fā)明所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置的清潔刷結(jié)構(gòu)，此設(shè)計(jì)不僅操作簡(jiǎn)單方便，而且當(dāng)氣象觀測(cè)設(shè)備本體在進(jìn)行使用時(shí)，能夠?qū)庀笥^測(cè)設(shè)備本體表面進(jìn)行清掃，從而能夠減少氣象觀測(cè)設(shè)備本體表黏附附灰塵與雜質(zhì)，從而提高了監(jiān)測(cè)精度，而且能夠?qū)ξ孟x(chóng)與鳥(niǎo)類(lèi)起到驅(qū)趕的作用，從而能夠減少氣象觀測(cè)設(shè)備本體受到損傷，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

22、2.本發(fā)明所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置的吸塵管結(jié)構(gòu)，此設(shè)計(jì)能夠?qū)⑶鍜叩舻幕覊m與雜質(zhì)進(jìn)行吸收，從而能夠減少對(duì)環(huán)境造成污染，而且能夠增大吸塵范圍，從而能夠提高吸塵效果。

技術(shù)特征：

1.一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：該監(jiān)測(cè)方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：其中s1中所述空間分辨率是指一般對(duì)于大面積的區(qū)域可以選擇30m分辨率的影像，對(duì)于小區(qū)域且需要高精度的研究可以考慮更高分辨率如10m甚至5m的影像。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：其中s4中所述土壤流失方程（usle）的表達(dá)式為：a=r×k×l×s×c×p，其中a為土壤侵蝕量，p為水土保持措施因子。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：其中s5中所述分析是指分析土壤侵蝕強(qiáng)度在時(shí)間序列上的變化趨勢(shì)，如哪些區(qū)域的土壤侵蝕得到了改善（侵蝕強(qiáng)度降低），哪些區(qū)域的土壤侵蝕加劇了（侵蝕強(qiáng)度升高），同時(shí)結(jié)合土地利用/覆蓋變化、水土保持措施實(shí)施情況、氣候變化因素分析土壤侵蝕動(dòng)態(tài)變化的原因。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：其中所述s1中氣象裝置包括氣象觀測(cè)設(shè)備本體（1）；所述氣象觀測(cè)設(shè)備本體（1）的側(cè)壁固接有連接架（10）；所述連接架（10）的頂端對(duì)稱(chēng)固接有固定桿（11）；所述固定桿（11）的側(cè)壁固接有伺服電機(jī)（12）；所述伺服電機(jī)（12）的輸出端固接有轉(zhuǎn)軸（13）；所述轉(zhuǎn)軸（13）貫穿于所述連接架（10）的表面，并與其進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述轉(zhuǎn)軸（13）的端部固接有連接塊（14）；所述連接塊（14）的側(cè)壁固接有多組葉片（15）；所述葉片（15）的側(cè)壁固接有連接板（16）；所述連接板（16）的側(cè)壁固接有多組清潔刷（17）；所述清潔刷（17）的側(cè)壁固接有連接繩（18）；所述連接繩（18）貫穿于所述清潔刷（17）的內(nèi)部。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述連接架（10）的側(cè)壁固接有連接桿（2）；所述連接桿（2）的側(cè)壁固接有吸塵風(fēng)機(jī)（21）；所述吸塵風(fēng)機(jī)（21）的輸入端固接有吸塵管（22）；所述吸塵管（22）貫穿于所述連接架（10）的表面；所述吸塵管（22）的端部固接有集氣罩（23）。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述連接塊（14）的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有卡槽（3）；所述葉片（15）的側(cè)壁設(shè)置有安裝塊（31）；所述安裝塊（31）的頂端固接有卡塊（32）；所述卡塊（32）與所述卡槽（3）的連接方式為卡接；所述安裝塊（31）的底端固接有清潔棉（33）。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述集氣罩（23）的側(cè)壁對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)有定位槽（4）；所述定位槽（4）的內(nèi)側(cè)固接有第一磁塊（41）；所述集氣罩（23）的側(cè)壁設(shè)置有過(guò)濾板（42）；所述過(guò)濾板（42）的側(cè)壁固接有第二磁塊（43）；所述第二磁塊（43）與所述第一磁塊（41）的連接方式為磁性連接。

9.一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)適用于權(quán)利要求1-8中所述的一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法；該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與處理模塊、供電模塊、信息提取模塊、模型計(jì)算與預(yù)測(cè)模塊、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估模塊；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于水土保持領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種基于遙感數(shù)據(jù)的土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，包括該監(jiān)測(cè)方法包括：S1：數(shù)據(jù)收集：選擇合適的衛(wèi)星數(shù)據(jù)源；S2：數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)；S3：信息提取：利用遙感數(shù)據(jù)提取土地利用類(lèi)型信息和植被覆蓋度信息；S4：土壤侵蝕強(qiáng)度計(jì)算與分級(jí)：采用土壤流失方程計(jì)算模型，通過(guò)設(shè)置的清潔刷結(jié)構(gòu)，此設(shè)計(jì)不僅操作簡(jiǎn)單方便，而且當(dāng)氣象觀測(cè)設(shè)備本體在進(jìn)行使用時(shí)，能夠?qū)庀笥^測(cè)設(shè)備本體表面進(jìn)行清掃，從而能夠減少氣象觀測(cè)設(shè)備本體表面黏附灰塵與雜質(zhì)，從而提高了監(jiān)測(cè)精度，而且能夠?qū)ξ孟x(chóng)與鳥(niǎo)類(lèi)起到驅(qū)趕的作用，從而能夠減少氣象觀測(cè)設(shè)備本體受到損傷，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：劉殿君,王寧,杜惠瑩,蒯通,劉陽(yáng),劉勝前,南國(guó)新,閆小青
受保護(hù)的技術(shù)使用者：內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8