基于ANN-CA模型的黄土丘陵区县域土壤侵蚀演变预测

摘要

为了精准预测土壤侵蚀变化,科学合理地预防区域水土流失的发生,选择黄土丘陵沟壑区的彭阳县为研究区,2000、2008和2015年3期遥感影像、DEM和日降雨等为基础数据,基于GIS和RUSLE模型计算土壤侵蚀并定量分析2000—2015年时空分布变化特征;应用人工神经网络耦合元胞自动机构建ANN-CA模型,预测彭阳县2025年土壤侵蚀。结果显示:1)彭阳县2000—2015年土壤侵蚀状况整体呈现向好趋势;强度及强度以上侵蚀面积减少652.81 km^(2),高等级侵蚀逐渐向低等级转移;2)2015年土壤侵蚀强度模拟结果精度排序为:微度>轻度>中度>极强度>剧烈>强度,总体精度为87.9%,Kappa系数0.82,预测精度较高;3)彭阳县2025年土壤侵蚀以微度与轻度为主,面积分别为1366.67和748.61 km^(2),占总面积的84.69%,强度以上面积仅为2.69 km^(2),占总面积的1.1%,较2015年进一步好转;强度以上侵蚀主要发生在孟塬乡与新集乡,可在该区域加强水土保持措施建设,预防水土流失。研究结果表明,ANN-CA模型具有较强的自学习与空间动态模拟能力,可以应用于区域土壤侵蚀预测。