一种利用土壤水热条件进行草地综合顺序分类的方法

摘要

本发明提供一种利用土壤水热条件进行草地综合顺序分类的方法，包括数据收集、数据整理、数据处理、模型构建和类型划分，其特征在于：以具有定量化分类优势的草地综合顺序分类法为基础，深入到草地发生学层面，利用与草地植被生长关系更为密切的土壤水热条件作为分类指标，利用遥感面状数据来替代点数据的内插，进行更为精确的草地定量分类，本发明在草地综合顺序分类基本单位“类”的划分中，引入定量遥感进行水热指标的改进，由土壤水热条件替换大气水热条件、面状数据替换点状数据，使定量遥感技术在草地分类中的应用深入到发生学层面，从而提高草地综合顺序分类的精度，也使分类结果更接近实际情况。

说明书

技术领域

本发明涉及草地资源管理领域，尤其涉及一种利用土壤水热条件进行草地综合顺序分类的方法。

背景技术

目前的草地分类系统多属经验性分类，以描述性指标为主，定量化指标少，使草原类型划分在实践中依赖工作人员的学识、经验等主观因素较多，难以客观、准确地反映草地类型分异的实质，CSCS在世界草地分类系统中处于领先地位，其重要贡献是在基本单位“类”一级实现了定量分类。

但是实际应用中，由于数据限制，出现以点代面和以相邻生境代实际生境的问题，对CSCS科学严谨性和实际推广应用提出了挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用土壤水热条件进行草地综合顺序分类的方法，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：一种利用土壤水热条件进行草地综合顺序分类的方法，包括数据收集、数据整理、数据处理、模型构建和类型划分，以具有定量化分类优势的草地综合顺序分类法为基础，深入到草地发生学层面，利用与草地植被生长关系更为密切的土壤水热条件作为分类指标，利用遥感面状数据来替代点数据的内插，进行更为精确的草地定量分类。

S1、数据收集：对以往的土壤分类文献进行研究，同时通过实验对分类文献中的分类方法进行还原，总结出草地土壤水热条件和大气水热条件的关系，根据收集到的数据制定草地类型划分原则和草地类型划分标准；

S2、数据整理：将总结出草地土壤水热条件和大气水热条件的关系进行数据整理，将数据分为气象数据、遥感数据和草地属性数据；

S3、数据处理：将气象数据、遥感数据和草地属性数据进行处理，保留有用的数据，删除掉特殊的数据，将数据经过预处理之后进一步进行分为地表温度、地表反照率、植被指数和土地覆盖四项，将地表温度数据进行处理；

S4、模型构建：根据地表温度、地表反照率、植被指数和土地覆盖四项数据构建土壤水分反演模型，同时参照外部数据构建各区域适宜模型，得到土壤表层水分数据；

S5、类型划分：根据S4中的地表温度数据分类和土壤水分数据以及S1中草地类型划分原则和草地类型划分标准来进行草地类型划分，将划分的草地类型与相关的草地类型资料进行对比，然后去草地实地进行验证，确定草地类型，即可确定草地类型的划分。

优选的，所述S3中特殊的数据为异常大和异常小的数据，所述S4中参照的外部数据为中国地理分区数据。

优选的，所述S3中地面温度数据根据根据地表≥0℃年积温进行处理，删除地表＜0℃年积温数据。

本发明的有益效果是：

1.本发明在草地综合顺序分类基本单位“类”的划分中，引入定量遥感进行水热指标的改进，由土壤水热条件替换大气水热条件、面状数据替换点状数据，使定量遥感技术在草地分类中的应用深入到发生学层面，从而提高草地综合顺序分类的精度，也使分类结果更接近实际情况。

2.本发明在分类指标方面进行改进，近地面层的大气水热条件与草地植被实际生长的环境存在差异，以其作为分类指标会使划分的草地类型可能与实际类型有差异，本专利从草地发生学理论出发，紧扣草地发生与发展中最直接和重要的土壤水热条件进行草地分类，从分类的思路上有拓展和创新。

3.本发明在数据源方面的改进，在草地类型划分中如何得到连续的、面状的水热数据是一个关键的问题，以往的解决思路主要是用空间插值的方法将离散的、稀疏的气象站点数据转换为面状数据，并且大部分研究都是基于如何用不同的插值方法来改善点数据外推的边界模糊问题，并没有从根本上改变“以点代面”的状况，本发明提出利用遥感反演所得的面状水热数据进行分类，直接由面状水热数据得到面状类型属性，减少中间误差从而提高草地定量分类的准确性，从数据源的角度解决草地综合顺序分类对点状气象站点数据的依赖问题，避免了“以点代面”的情况。

附图说明

图1为本发明的草地类型分类步骤图；

图2为本发明的甘肃省草原综合顺序分类结果示意图；

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图描述本发明的具体实施例。

实施例

在草地综合顺序分类中引入甘肃省2008年每日1km分辨率的MODIS地表温度产品和0.5km分辨率的MODIS地表反照率产品，反演土壤水分和地表年积温，划分草地的热量级和湿润度级，并对甘肃省草地进行分类，以野外调查数据为相对真值验证了结果，评价了分类精度。(见图2)

甘肃省共划分出26个一级类，具体见下表:

表1甘肃省草原综合顺序分类

总体分类精度为70.11％，Kappa系数为0.67，表明对每一个随机样本的分类结果与真实类型相一致的概率为70.11％；分类结果与实测类型的吻合度为0.67∈[0.6,0.8]，根据Kappa系数与分类精度关系，总体分类质量好。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。