基于物联网的大承包地土壤数据实时分析监测系统

这个项目是一个基于STM32高性能32位处理器设计的大型土壤数据实时分析监测系统。大致分为硬件设计和软件设计两部分。该监测系统专门用于实时监测大面积土壤数据,包括氮、磷、钾和pH值。终端通过RS485通信方式采集土壤数据传感器的数据,然后在终端中进行数据处理与分析。RS485通信协议在工业环境下具有出色的抗干扰能力,达到工业级标准。分析后的数据通过4G模块发送到OneNet云平台服务器,用户可以通过OneNet云平台查看和手机客户端访问服务器上存储的数据,并在地图上实时显示监测结果,同时在特定情况下进行警报通知。

中国1：100万土壤数据库建设的基础

通过系统地回顾国内外“数字土壤”基础——土壤信息系统的发展过程，着重介绍了中国1：100万土壤数据库建设的数据基础和空间数据库的设计。根据项目组的统一要求，建立了全国土纲、土类和亚类的编码，并一一列举了土纲和土类以及部分亚类的编码。最后对土壤属性数据库的建立方法、所包含的内容及相关参数都作了详细的阐述，并对我国土壤数据库建设提出了一些初步的想法。

基于1∶100万土壤数据库的中国土壤有机碳密度及储量研究

基于中国1∶100万土壤数据库,利用土壤有机碳储量和碳密度的空间化表达和计算方法研究中国土壤有机碳密度及储量.土壤空间数据库包含926个土壤类型单元,690个土属类型,94000多个图斑;土壤属性数据库收录了7292个全国各类型土壤的剖面数据,包括81个土壤属性字段.研究采用“土壤类型GIS连接法”实现土壤剖面有机碳密度与图形图斑连接,通过制图单元碳储量求和得出全国或者区域碳储量,并利用面积平均法计算全国及各类型土壤的有机碳平均密度.结果表明,中国的土壤面积共有928.10×104km2,有机碳储量为89.14Pg(1Pg=1015g),土壤平均碳密度9.60kg.m-2,是目前与真值最为接近的研究结果.

土壤数据空间分辨率对水文过程模拟的影响

分布式水文模型的应用,其准确性有赖于输入数据对流域特征的描述,尤其在大尺度流域,输入数据分辨率的增加是否必然改善模型的模拟效果是值得深入研究的问题。本文以鄱阳湖信江流域为研究区,运用SWAT模型为模拟工具,分析了土壤数据空间分辨率对径流、蒸发及土壤含水量等水文要素模拟的影响以及高精度土壤数据在大流域尺度的适应性。结果表明:不同分辨率的土壤数据对SWAT模型中水文响应单元的划分结果差异显著,但在径流模拟和蒸发计算结果中并没有表现出显著的差别;模型率定前后,低分辨率土壤数据的径流模拟结果略好于高分辨率土壤数据,但两者之间的差别不明显;模型模拟的土壤含水量差异显著,高分辨率土壤模拟的月平均土壤含水量整体大于低分辨率土壤模拟结果;研究还发现,模型的蒸发计算对土壤分辨率信息不敏感。本文研究意味着,大尺度SWAT模型的应用中,土壤数据分辨率的提高不一定会改善模型的模拟效果。在具体应用中,应考虑流域本身的尺度以及模拟精度的要求,选择合适分辨率的土壤数据,同时应结合模型原理和关键参数的物理含义来解释模拟结果。

SWAT模型土壤数据库建立方法

从SWAT模型在中国应用的角度出发,针对模型土壤数据库与我国参数资料不一致的问题,提出了从苏联制土壤质地转化为美国土壤质地的方法,并给出了转换计算方法。应用该方法使用SPAW软件计算SWAT模型部分参数,进行了实例验证得到了理想的结果,为该模型在中国的应用提供了方便。

土壤数据对分布式流域水文模型模拟效果的影响

基于空间半分布式的SWAT模型和全分布式的WetSpa Extension模型,分析了高分辨率的SoLIM数字土壤数据和美国SSURGO传统土壤数据对流域径流空间分布式模拟和总量模拟的影响。结果显示:利用不同土壤数据得到的产水模拟结果在空间上差别明显,但模拟径流总量的差别随着模拟面积的增大而逐渐减小。根据实验结果,对于注重空间分布的模拟目的,需要较详细输入数据的支持;对于总量模拟,则可随模拟面积的增大而适当放宽对输入数据分辨率的要求。

陕西省土壤数据库的设计研究

利用GIS图形与属性数据的强大管理分析功能,构造土壤数据库系统E-R模型,确定陕西省土壤空间数据库的主要内容及其与属性数据库的关联方法。在此基础上,建立了功能强大,实用性强,操作简单的土壤数据库系统,并提出了数据库系统需要进一步研究拓展的方向。该方法可为陕西土壤资源开发利用提供参考。

浙江省1∶5万大比例尺土壤数据库

以浙江省为例,探讨了省域大比例尺土壤数据库的构建方法,并结合第二次土壤普查资料,建立了浙江省1∶5万大比例尺土壤数据库,包括空间数据库、属性数据库和元数据三部分。自主研发的土壤界线自动识别和半自动识别技术的采用,显著提高了土壤图数字化的精度与效率;土壤数据库标准的制定保证了数据库建设的规范、有序;参考地形图、遥感影像等信息,对土壤图图面错误进行了拓扑学和土壤学修正,解决了原图中存在的土壤界线遗漏、界线不连续、图斑注记缺失等问题,显著提高了土壤图的质量;对县、区土壤普查分类、省普查汇总分类及国家标准分类的归属关系进行了整理,解决了原普查成果存在的"同土异名"和"异土同名"问题。建立的浙江省土壤空间数据库共划分156 581个土壤图斑,搜集整理土壤剖面2 677个,实现了全省土壤图的无缝拼接、空间与属性数据的关联,在一定程度上奠定了浙江省"数字土壤"的基础。此外,对已有研究成果的不足进行了讨论,指出了其改进的方向,期望在完善浙江省大比例尺土壤数据库的同时,也为其他省区的大比例尺土壤数据库构建工作提供参考。

AnnAGNPS模型土壤数据库的建立——以柴河上游小流域为例

AnnAGNPS模型为针对农业非点源污染的非点源污染负荷估算模型,从方便该模型在中国应用的角度出发,以辽河重要支流柴河上游流域为例建立了适合该流域的AnnAGNPS模型土壤数据库,并着重介绍了土壤数据库中土壤质地的转换及相关参数的获取方法。基于已建立的土壤数据库对AnnAGNPS模型在该流域的适用性进行了检验,结果表明AnnAGNPS模型适用于该流域,即已建立的土壤数据库适合AnnAGNPS模型在该地区使用。

河南省1∶20万土壤数据库的构建及其应用

以河南省为例,运用计算机和地理信息系统技术(MAPGIS),探讨了建立中级比例尺空间土壤数据库的方法,并结合第2次土壤普查资料,在前人研究的基础上构建了河南省中尺度土壤数据库,同时对其应用做了初步探讨。

基于GIS、ES的凉山州土壤数据库设计与实现

凉山州作为我省实施西部大开发战略的两个重点区域之一 ,以土壤资源为核心的国土资源的综合开发潜力巨大 ,而目前凉山州资源开发科技含量较低 ,农业信息化水平不高 ,严重制约了农业乃至整个经济的发展。基于GIS、ES的凉山州土壤数据库设计与实现就是提高凉山州农业信息化水平和资源开发科技含量的尝试 ,它利用GIS对图形数据强大的管理和分析功能、ES基于模型和知识的推理功能 ,结合关系型数据库对属性数据的管理功能 ,利用实体—联系 (E—R)模型设计了实用性强、用户广、操作简便、功能强大的土壤数据库 ,并应用GIS软件MapInfo、ES开发工具DET1 1和VisialFoxpro、VisialBasic进行程序开发。基于GIS、ES的凉山州土壤数据库设计与实现的建设地市州级土壤数据库的一种尝试 。

基于GIS、ES的大中比例尺土壤数据库系统设计与实现——以西昌市为例

针对目前世界上和我国土壤数据库系统研究集中于国家级和区域级地域 ,多采用小比例尺 ,宏观性强 ,但实用性较差的现状 ,开发基于GIS、ES的大中比例尺土壤数据库系统 ,利用GIS对图形数据强大的管理和分析功能、ES基于模型和知识的推理功能 ,结合关系型数据库对属性数据的管理功能 ,采用实体—联系 (E -R)模型设计了实用性强、用户广、直接面向基层和农户、操作简便的土壤数据库系统 ,并应用GIS软件MapInfo以及二次开发语言MapBasic、ES开发工具DET1.1和VisualFoxpro。

SWAT模型中气象数据库和土壤数据库的构建方法

以淅川县丹江口库区黄水河小流域为例,探讨了数据缺乏情况下分布式水文模型(SWAT)中气象和土壤数据库的构建技术.运用SWAT模型中的"天气发生器"模拟日太阳辐射量,用PcpSTAT和Dew02分别实现降雨量相关因子和露点温度计算;采用3次样条插值法实现土壤粒径的转换,用SPAW软件结合有机质含量数据计算得到模型需要的土壤物理属性数据;研究构建的气象和土壤数据库为SWAT模型在该区域应用奠定了基础.

面向越野通行分析的土壤数据分类方法研究

土壤是影响部队越野机动的重要因素,土壤与气象因素相结合使得越野通行性分析变得异常复杂。基于统一土壤分类系统(Unified Soil Classification System,USCS)的土壤数据是定量分析土壤通行性的基础,采用随机森林方法,利用土壤的多种属性信息来预测土壤的USCS类型。从已有的USCS土壤数据中提取样本数据构建8种随机森林模型,对不同随机森林模型的精度和特征变量的重要性进行分析,根据土壤数据集的特点采用第三种随机森林模型对其进行处理,构建适合越野通行分析的土壤数据。相比以往的方法,这种方法精度更高,更能满足越野通行分析的需要。

合肥市土壤数据库系统的建立

为了摸索面向基层的土壤数据库系统的设计和开发应用 ,利用第二次全国土壤普查、土地利用现状调查等获得的资料及一些相关图形资料 ,在个人微机、Visual Foxpro6.0、Windows98等软件支持下 。

基于传递函数的土壤数据库缺失数据的填补研究

数据缺失在土壤调查研究中是一个非常普遍的现象,处理不当一定程度上会影响研究结果的可靠性。土壤转换函数(pedotransfer functions,PTFs)是简单、快速、大批量填补土壤数据库缺失信息的有效手段。但目前分析和厘定我国土壤数据库缺失数据特征的研究较少,针对土壤数据库缺失数据的填补方法也亟待规范。本文对我国第二次土壤普查数据库进行分析,探讨该数据库的数据缺失特征,并对数据缺失严重的土壤属性进行预测,以期为今后的土壤数据库缺失数据填补工作提供参考。总体来看,质地(砂粒、粉粒和黏粒含量)、pH、有机质、全氮、全磷、全钾是土壤普查中最基础的调查项目,这些土壤属性信息的完整性最好。有效磷、速效钾和阳离子交换量数据有一定的缺失。碱解氮、容重、砾石含量、各种类型氧化铁数据缺失严重。在填补缺失数据时,建议首先考虑模型的稳定性,尽量使用那些相对稳定且数据完整性好的土壤属性来预测缺失数据。我国第二次土壤普查数据库基本都缺少空间属性信息,在填补缺失数据时最好采用简单而相对稳定的回归模型。利用回归分析得到的土壤传递函数可以较好地实现容重、碱解氮和部分阳离子交换量缺失数据的填补工作。尽管如此,由于部分土壤属性信息有一定的时效性,应用传递函数时要注意数据源的历史背景。

不同精度的土壤数据对水质和水量模拟的影响

【背景】模型模拟是研究面源污染的重要手段,建模过程中输入数据的质量是影响模型准确度的重要因素,其中土壤数据作为流域模型的重要输入数据之一,对模型的产流过程有重要的影响。然而,以往的研究多集中于土壤数据精度对水量和水文过程的影响,对水质的研究还比较欠缺。【目的】为丰富该领域建模的先验知识,为流域模型建立过程中的数据选择提供帮助。【方法】采用SWAT(soil&water assessment tool)模型,利用不同精度(1:5万、1:50万和1:100万)的土壤数据进行建模,对凤羽河流域的水量、泥沙、总氮和总磷含量进行了模拟。并采用SWAT-CUP软件进行参数的率定,得到基于3种不同土壤数据的最佳模拟结果。在此基础上,研究不同精度土壤数据对水文响应单元划分、模型参数、水质和水量模拟的影响。【结果】(1)土壤数据对水文响应单元(HRU,hydrologic response unit)的划分数量有明显影响,HRU划分数量的敏感性与划分阈值及土壤图详细程度有关;(2)进行参数率定后模型的表现效果有明显的提高,不同精度的土壤数据对于不同指标(流量、泥沙、总氮和总磷)的模拟效果存在差异,但并非土壤数据精度越高模拟效果越好;(3)随着子流域面积的增大,不同土壤数据提取的土壤属性的平均值趋于一致,且校准过程会对面积较小的子流域产生较大的影响。【结论】因此,在实际的模型模拟中应根据流域的大小和模拟的指标选择土壤数据的精度,同时在模型校准过程中要注意空间尺度的影响。

ADAPT模型在不同尺度土壤数据库中的预报精度——以美国俄亥俄州DarbyCreek流域为例

在俄亥俄州的中部 Darby Creek流域 ,用 ADAPT模型预测 1991～ 1995年每日的径流数量和质量。ADAPT模型的主要输入参数来源于 MUUF(Map Unit Use File) ,其它参数来源于 ADAPT的辅助模型。辅助模型的输入数据和参数来源于公开出版物和历史气象资料等。研究目的之一是基于两种不同尺度的土壤数据库 STATSGO和 MU IR,比较 ADAPT模型在预报一个水流域的水、泥沙、养分负载的流失精度。研究结果表明 ,水和泥沙的流失预报结果没有显著的差异 ,而养分流失有微小差异 (<5% )。因 MUIR数据库的分辨率远远高于STATSGO,如果在研究一个流域范围内 ,预报结果几乎没有区别或仅有极小的差异 ,使用STATSGO土壤数据将比使用 MU

中尺度土壤数据库的建立及其应用初探—以西安市为例

应用遥感和地理信息系统技术，结合土壤地理学理论，以西安市为例，进行了中尺度数据库的建立及其初步应用的探讨，为建立西安市土壤信息系统提供了科学依据，对西安市土壤资源的合理利用和区域可持续发展具有重要意义。

基于1∶5万土壤数据库的福建省耕地全氮储量动态变化研究

基于福建省1982年第二次土壤普查2 021个剖面点和2008年测土配方施肥29 945个样点耕层(0~15 cm)土壤属性数据建立的1∶5万土壤数据库,研究了近30多年来全省耕地的全氮密度和储量动态变化。结果表明,1982年福建省耕地土壤的全氮密度和储量分别为0.258 kg m^(-2)和4.26 Tg;而2008年分别上升到0.262 kg m^(-2)和4.39 Tg,近30年来全省耕地土壤全氮呈富集趋势。从不同地级市来看,龙岩市全氮密度上升最多,增幅为0.036 kg m^(-2),而厦门市全氮密度下降最多,降幅为0.041 kg m^(-2)。从不同土壤类型来看,潮土土类和潜育水稻土亚类全氮密度上升最多,增幅均超过0.015 kg m^(-2),而石灰土土类和淹育水稻土亚类全氮密度下降最多,降幅均超过0.015 kg m^(-2)。总体来看,福建省耕地土壤近30年来的全氮密度空间动态变化差异很大,今后根据不同耕地土壤类型和地级市的氮素富集程度,制定氮肥优化管理措施是非常必要的。