土地利用山地地形變更方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及土地利用變化數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，公開了一種土地利用山地地形變更方法。本發(fā)明中，通過對獲取的DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算，生成等高線；并應(yīng)用生成的等高線對山地進(jìn)行切割，得到新生成的山地條帶面；計(jì)算山地條帶面相鄰的兩根等高線的值，從而確定山地條帶面的高程值，然后將山地條帶面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕cDEM等單元尺寸的柵格數(shù)據(jù)；并進(jìn)行柵格計(jì)算，獲取最終梯田與環(huán)境相融的DEM數(shù)據(jù)，也就是，根據(jù)山地的地理空間分布，按照一定的等高標(biāo)準(zhǔn)將山地的DEM數(shù)據(jù)修正成階梯狀，可以使得部分適宜的坡地在空間形態(tài)上改為梯田，從而進(jìn)行有效的田間管理。
【專利說明】土地利用山地地形變更方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土地利用變化數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，特別涉及土地利用山地地形變更方法。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前研究農(nóng)村生態(tài)環(huán)境問題主要依據(jù)比較成熟的面源污染模型(SWAT等)。這些計(jì)算機(jī)環(huán)境模擬工具雖然強(qiáng)大，但是并沒有響應(yīng)區(qū)域土地利用變化給生態(tài)調(diào)控帶來的現(xiàn)實(shí)和潛在的影響。在流域生態(tài)系統(tǒng)中，生態(tài)調(diào)控涉及多種環(huán)境要素。其中土地利用的變化與人類活動(dòng)是生態(tài)調(diào)控密切相關(guān)的主要要素。而生態(tài)調(diào)控是建立在對未來的準(zhǔn)確估計(jì)和評價(jià)之上的現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)成果的一種先驗(yàn)性假設(shè)。因此，利用計(jì)算機(jī)軟件和環(huán)境模擬是研究有效的流域生態(tài)調(diào)控的關(guān)鍵和重要技術(shù)手段。
[0003]農(nóng)業(yè)面源污染控制一直是我國生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。不同田間管理模式、土地利用方式等人類活動(dòng)對流域尺度下的面源污染控制的影響，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。地理信息系統(tǒng)技術(shù)與面源污染模型相結(jié)合，一方面將新開發(fā)的模型用于農(nóng)業(yè)面源污染預(yù)測，以及各種農(nóng)業(yè)管理措施對流域水質(zhì)及負(fù)荷的影響；另一方面應(yīng)用現(xiàn)有模型對流域的面源污染進(jìn)行評估，開展了一系列研究并被引入到實(shí)際應(yīng)用中，取得了一定成果。
[0004]面源污染模型通過對整個(gè)流域系統(tǒng)及其內(nèi)部發(fā)生的復(fù)雜過程進(jìn)行定量描述，識別其污染物主要來源、傳輸和遷移路徑，分析面源污染產(chǎn)生的時(shí)間和空間特征，計(jì)算和預(yù)報(bào)污染產(chǎn)生的消減和負(fù)荷及其對水體的影響，評估土地利用變化以及不同管理與技術(shù)措施對面源污染負(fù)荷和水質(zhì)的影響，為開展農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)調(diào)控提供依據(jù)。國外面源污染模型的發(fā)展過程大致經(jīng)歷了 4個(gè)階段，即經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型、機(jī)理模型、功能模型，以及引入3S技術(shù)和不確定性的改進(jìn)版模型。美國國家環(huán)保局網(wǎng)站2013年列出93模型。其中，SWAT (Soiland Water Assessment Tool)模型是一種比較常用的功能模型。
[0005]SWAT (Soil and Water Assessment Tool)模型由美國農(nóng)業(yè)部開發(fā)的適用于較大流域尺度的面源污染負(fù)荷計(jì)算模型，在水文循環(huán)模擬的基礎(chǔ)上，將參與和影響水文循環(huán)的各要素變化過程進(jìn)行模擬和分析。它由SWRRB模型逐步發(fā)展起來，并吸取了 CREAMS、GLEAMS、EPIC、ROTO的主要特征，可應(yīng)用在水文分析、面源污染模擬、環(huán)境變化下水文響應(yīng)、最佳管理措施(BMPs)對流域環(huán)境的影響評價(jià)等方面，同時(shí)也可擴(kuò)展到作物產(chǎn)量模擬和與其他模型連用方面。模型也模擬河流內(nèi)的生物和營養(yǎng)物的變化過程，包括藻類的生長、死亡和沉積、水中的溶解氧、通氣和光合作用、水溫變化等，模型可以模擬5種形態(tài)的氮和磷，包括礦質(zhì)態(tài)和有機(jī)態(tài)氮磷，但所需的參數(shù)較多。近年來SWAT模型以其強(qiáng)大的功能、先進(jìn)的模塊結(jié)構(gòu)、高效的計(jì)算、免費(fèi)的程序源代碼、友好的輸入輸出模式和界面、專門的網(wǎng)絡(luò)交流平臺等優(yōu)勢，在北美、歐洲、亞洲、非洲等地區(qū)都得到了快速推廣與應(yīng)用。
[0006]土地利用/覆被變化(Land use and land cover change, LUCC)會引起地表各種地理過程以及地表景觀結(jié)構(gòu)的變化，是水文、水環(huán)境變化的重要因素。不合理的土地利用方式及其導(dǎo)致的土地利用管理措施和土地覆被類型的變動(dòng)，將會改變污染物在土壤、生物、水等圈層中的運(yùn)移和傳輸途徑，增加營養(yǎng)元素流失量，加強(qiáng)流域水土流失并影響水文循環(huán)的所有環(huán)節(jié)，導(dǎo)致面源污染加劇，引發(fā)水體水質(zhì)惡化。此外，土地利用類型結(jié)構(gòu)對面源污染的產(chǎn)生和形成的影響不僅表現(xiàn)在數(shù)量結(jié)構(gòu)上，也表現(xiàn)在土地利用空間格局上?？臻g格局的差異會導(dǎo)致面源污染有不同產(chǎn)生和形成過程。在同一流域內(nèi)，相同土地利用類型結(jié)構(gòu)的不同空間配置格局會對面源污染物的輸出產(chǎn)生不同影響。
[0007]大部分坡地茶園在開墾時(shí)未整修為水平梯田，且超坡度開墾和順坡種植現(xiàn)象比較常見。茶農(nóng)在管理茶園時(shí)通常采取清耕作業(yè)，使得表土裸露，施肥方式多為地表撒施化肥，極少開溝施肥和施用有機(jī)肥。由于沒有采用坡地的方式進(jìn)行有效田間管理模式，茶園施肥所產(chǎn)生的面源污染成為保護(hù)環(huán)境中的一個(gè)難題。由于梯田是在坡地上分段沿等高線建造的階梯式農(nóng)田，是治理坡耕地水土流失的有效措施，蓄水、保土、增產(chǎn)作用十分顯著。梯田的通風(fēng)透光條件較好，有利于作物生長和營養(yǎng)物質(zhì)的積累。對減少因降雨所產(chǎn)生的地表徑流導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)的流失所產(chǎn)生的面源污染具有顯著的作用。因此，可以將坡地(或山地)的茶園進(jìn)行地形變更，變成梯田，但如何進(jìn)行變更(也就是以何種方式將坡地變更成梯田較為合理)是目前較難解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種土地利用山地地形變更方法，使得部分適宜的坡地在空間形態(tài)上改為梯田，從進(jìn)行有效的田間管理。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種土地利用山地地形變更方法，包含以下步驟:
[0010]獲取數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算，對所述獲取的DEM數(shù)據(jù)生成等聞線；
[0011]獲取山地空間數(shù)據(jù)，選擇需要改造的山地地理要素，構(gòu)成需要改造的山地要素集;
[0012]應(yīng)用所述生成的等高線對山地要素集里的山地要素進(jìn)行切割，得到新生成的山地條帶面；
[0013]計(jì)算與所述新生成的山地條帶面相鄰的等高線的值,并確定所述新生成的山地條帶面的高程值；
[0014]在確定所有山地條帶面的高程值后，將山地條帶面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕cDEM等單元尺寸的柵格數(shù)據(jù)；
[0015]進(jìn)行柵格計(jì)算，獲取最終梯田與環(huán)境相融的DEM數(shù)據(jù)。
[0016]本發(fā)明實(shí)施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過對獲取的DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算，生成等高線；并應(yīng)用生成的等高線對山地進(jìn)行切割，得到新生成的山地條帶面；計(jì)算山地條帶面相鄰的兩根等高線的值，從而確定山地條帶面的高程值，然后將山地條帶面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕cDEM等單元尺寸的柵格數(shù)據(jù)；并進(jìn)行柵格計(jì)算，獲取最終梯田與環(huán)境相融的DEM數(shù)據(jù)，也就是，根據(jù)山地的地理空間分布，按照一定的等高標(biāo)準(zhǔn)將山地的DEM數(shù)據(jù)修正成階梯狀，可以使得部分適宜的坡地在空間形態(tài)上改為梯田，從進(jìn)行有效的田間管理。
[0017]另外，在對所述獲取的DEM數(shù)據(jù)生成等高線的步驟中，生成的等高線的間隔距離為實(shí)際梯田的垂直投影寬度。根據(jù)實(shí)際山地的地理空間分布，確定等高線的間隔距離，可以使模型模擬得到的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，從而可以用于指導(dǎo)實(shí)際山地地形變更，盡可能使山地地形變更合理化。
[0018]另外，在進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算的步驟中，包含以下子步驟:
[0019]對所述獲取的DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行不規(guī)則三角網(wǎng)TIN加密的重生成處理，得到浮點(diǎn)型柵格數(shù)據(jù)；
[0020]對所述浮點(diǎn)型柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行山地矢量空間運(yùn)算。
[0021]另外，所述浮點(diǎn)型柵格數(shù)據(jù)的像元精度為0.1?0.5米，可盡可能的適應(yīng)精細(xì)化的梯田形態(tài)。
[0022]另外，在所述選擇需要改造的山地地理要素，構(gòu)成需要改造的山地要素集的步驟中，以選定山地的最小外接多邊形為范圍，切割復(fù)制一份同一區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)，作為需要改造的山地要素集。
[0023]另外，在計(jì)算與所述新生成的山地條帶面相鄰的等高線的值，并確定所述新生成的山地條帶面的高程值的步驟中，
[0024]對新生成的山地條帶面素進(jìn)行遍歷，在每一個(gè)遍歷到的條帶面要素中，取條帶面相鄰兩等高線中值小的一條對應(yīng)的值賦值給所述條帶面要素，作為所述新生成的山地條帶面的高程值。
[0025]另外，在所述將山地條帶面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕cDEM等單元尺寸的柵格數(shù)據(jù)步驟中，采用以下公式進(jìn)行轉(zhuǎn)變:
[0026]TerracesDEM = Con(IsNull(BandRaster), BandRaster, TeaZoneDEM)
[0027]其中，TerracesDEM為梯田的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)；Con為柵格計(jì)算時(shí)的判斷函數(shù)；IsNull為柵格計(jì)算時(shí)識別是否有值的函數(shù)；BandRaster為等單元尺寸的原地形柵格數(shù)據(jù)；TeaZoneDEM為原始坡度形態(tài)下的茶園區(qū)域數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。
[0028]另外，在所述選擇需要改造的山地地理要素的步驟中，根據(jù)規(guī)劃需要，選擇所述山地空間數(shù)據(jù)中的一個(gè)子區(qū)域作為需要改造的山地地理要素。
[0029]另外，在所述選擇需要改造的山地地理要素的步驟中，根據(jù)規(guī)劃需要，選擇所述山地空間數(shù)據(jù)中的同一種類的若干個(gè)子區(qū)域作為需要改造的山地地理要素。
[0030]另外，在所述獲取數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)的步驟中，所述DEM數(shù)據(jù)為公開的全球DEM衛(wèi)星數(shù)據(jù)，或者高精度的測繪數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施方式的土地利用山地地形變更方法的流程圖；
[0032]圖2是坡地茶園變更為梯田茶園的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0034]本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式涉及一種土地利用山地地形變更方法，其流程如圖1所示，具體包含以下步驟:
[0035]步驟101，獲取數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算，對獲取的DEM數(shù)據(jù)生成等高線。
[0036]在本步驟中，DEM數(shù)據(jù)可以為公開的全球DEM衛(wèi)星數(shù)據(jù)，或者高精度的測繪數(shù)據(jù)。并且，在對獲取的DEM數(shù)據(jù)生成等高線時(shí)，生成的等高線的間隔距離為梯田的垂直投影。
[0037]此外，進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算時(shí)，可以先對獲取的DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行TIN的重生成加密處理，得到浮點(diǎn)型柵格數(shù)據(jù)；再對浮點(diǎn)型柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行山地矢量空間運(yùn)算。從而可以避免由于DEM數(shù)據(jù)的像元精度過低，而導(dǎo)致難于進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算。浮點(diǎn)型柵格數(shù)據(jù)的像元精度可提高至0.1?0.5米m，使得在山地種植植株冠幅較小時(shí)，也能進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算。
[0038]步驟102，獲取山地空間數(shù)據(jù)，選擇需要改造的山地地理要素，構(gòu)成需要改造的山地要素集。
[0039]根據(jù)規(guī)劃需要，可以選擇山地空間數(shù)據(jù)中的一個(gè)子區(qū)域作為需要改造的山地地理要素，也可以選擇山地空間數(shù)據(jù)中的同一種類的若干個(gè)子區(qū)域作為需要改造的山地地理要素。在具體進(jìn)行選擇時(shí)，以選定山地的最小外接多邊形為范圍，切割復(fù)制一份同一區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)，作為需要改造的山地要素集。
[0040]步驟103，應(yīng)用生成的等高線對山地要素集里的山地要素進(jìn)行切割，得到新生成的山地條帶面。
[0041]步驟104,計(jì)算與新生成的山地條帶面相鄰的等高線的值,并確定新生成的山地條帶面的高程值。
[0042]在本步驟中，對新生成的山地條帶面素進(jìn)行遍歷，在每一個(gè)遍歷到的條帶面要素中，取條帶面相鄰兩等高線中值小的一條對應(yīng)的值賦值給所述條帶面要素，作為所述新生成的山地條帶面的高程值。
[0043]步驟105，在確定所有山地條帶面的高程值后，將山地條帶面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕cDEM等單元尺寸的柵格數(shù)據(jù)。
[0044]步驟106，對轉(zhuǎn)變得到的與DEM等單元尺寸的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格計(jì)算，獲取最終梯田與環(huán)境相融的DEM數(shù)據(jù)。
[0045]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施方式通過對獲取的DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算，生成等高線；并應(yīng)用生成的等高線對山地進(jìn)行切割，得到新生成的山地條帶面；計(jì)算山地條帶面相鄰的兩根等高線的值，從而確定山地條帶面的高程值，然后將山地條帶面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕cDEM等單元尺寸的柵格數(shù)據(jù)；并進(jìn)行柵格計(jì)算，獲取最終梯田與環(huán)境相融的DEM數(shù)據(jù)，也就是，根據(jù)山地的地理空間分布，按照一定的等高標(biāo)準(zhǔn)將山地的DEM數(shù)據(jù)修正成階梯狀，可以使得部分適宜的坡地在空間形態(tài)上改為梯田，從進(jìn)行有效的田間管理。
[0046]以下以茶園要素為例進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0047]本實(shí)施方式的方法使用GIS工具將坡地地形數(shù)據(jù)在茶園要素所在的范圍內(nèi)改變地表形態(tài)。最直接的做法是根據(jù)茶園的地理空間分布，按照一定的等高標(biāo)準(zhǔn)將茶園的DEM數(shù)據(jù)修正成階梯狀。在本實(shí)施方式中，主要分為兩大步驟，一個(gè)是DEM的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，另外一個(gè)就是應(yīng)用GIS軟件開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)基于柵格化的DEM進(jìn)行的柵格和矢量空間運(yùn)算。
[0048](I)DEM 的獲取
[0049]當(dāng)前提供DEM的獲取方式主要有兩種，一種是公開的全球DEM衛(wèi)星數(shù)據(jù)，當(dāng)前可以公開獲取的DEM數(shù)據(jù)為90m像元的SRTM3、30m像元的ASTERGDEM、100m的GT0PP30，當(dāng)前公開的DEM數(shù)據(jù)對比如表I所示。另一種是精度比較高的測繪數(shù)據(jù)，例如，GSI的1m間隔的等高線和國內(nèi)國土部分和測繪部門的5?1m間隔的等高線，在特定的地區(qū)，例如水庫庫容分析時(shí)，國內(nèi)還會用到Im間隔的等高線。
[0050](2)柵格和矢量空間運(yùn)算
[0051]在修正過程中，充分利用DEM生成等高線，并用等高線進(jìn)行等高切割DEM。在生成過程中，由于茶園植株冠幅較小，因此每層梯田的寬度也較小，因此，常用的30m等高線和90m DEM是難以進(jìn)行。在進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算時(shí)，先進(jìn)行不規(guī)則三角形TIN(Triangulated)加密的重生成處理的浮點(diǎn)型柵格數(shù)據(jù),像元精度提高到0.1?0.5m,以便盡可能的適應(yīng)精細(xì)化的梯田形態(tài)。然后，對新生成的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行茶園矢量空間運(yùn)算。此夕卜，值得說明的是，柵格計(jì)算與矢量空間運(yùn)算是兩種不同的GIS計(jì)算方法，在計(jì)算方法中柵格計(jì)算與矢量空間計(jì)算是不同的過程，但共同構(gòu)成整體。而TIN(Triangulated)加密的重生成處理采用現(xiàn)有的通用GIS平臺即可完成。
[0052]將坡地茶園變更為梯田茶園的流程圖如圖2所示，具體步驟如下:
[0053](I)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
[0054]在本步驟中，除了上述DEM獲取中提到的DEM數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備外，還需要提前生成等高線間隔距離以梯田的垂直投影間距為寬度的等高線(contour)。
[0055]此外，需要說明的是，梯田內(nèi)種植的植物種類和山地的坡度影響最后形成的梯田的寬度，主要是以實(shí)際地形來確定，最小不應(yīng)小于植株冠幅；也就是說，等高線的間隔距離通過植物種類和地形確定。根據(jù)實(shí)際山地的地理空間分布，確定等高線的間隔距離，可以使模型模擬得到的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，從而可以用于指導(dǎo)實(shí)際山地地形變更，盡可能使山地地形變更合理化。
[0056](2)選擇需要改造的茶園
[0057]根據(jù)規(guī)劃需要，對區(qū)域內(nèi)的茶園進(jìn)行選擇，可以選擇多個(gè)茶園，也可以僅選擇一個(gè)，圖2的流程中本部分算法僅考慮了一個(gè)茶園的情況，多茶園將加層循環(huán)即可。在選定茶園的最小外接多邊形為范圍切割復(fù)制一份同一區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)用于算法修改(TeaZoneDEM)。同時(shí)應(yīng)用第(I)步已經(jīng)生成的等高線對茶園面要素進(jìn)行切割。
[0058](3)梯田形成及高程獲取
[0059]對新生成的茶園條帶面素進(jìn)行遍歷，在每一個(gè)遍歷到的條帶面要素中，取相應(yīng)相鄰兩等高線中值小的一條的值賦值給茶園條帶面要素，作為其高程值。
[0060]在這一步驟中，高程值的獲取過程可視為模型中梯田的形成過程?，F(xiàn)實(shí)中的梯田也就是將坡地進(jìn)行平整，變成階梯狀平地的過程。在這一過程中，最關(guān)鍵的是如何確定梯田的寬度，反應(yīng)在模型中則是如何確定高程值，因此，確定了高程值，則可指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)中將坡地平整成梯田時(shí)梯田的寬度。
[0061](4)對DEM數(shù)據(jù)的修改
[0062]在所有茶園條帶數(shù)據(jù)賦值后，將條帶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕cDEM等cell size的柵格(raster)數(shù)據(jù)(BandRaster)。并下述應(yīng)用公式進(jìn)行柵格計(jì)算,獲取最終梯田與環(huán)境相融的DEM數(shù)據(jù):
[0063]TerracesDEM = Con(IsNull(BandRaster), BandRaster, TeaZoneDEM)
[0064]其中，TerracesDEM為梯田的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)；Con為柵格計(jì)算時(shí)的判斷函數(shù)；IsNull為柵格計(jì)算時(shí)識別是否有值的函數(shù)；BandRaster為等單元尺寸的原地形柵格數(shù)據(jù)；TeaZoneDEM為原始坡度形態(tài)下的茶園區(qū)域數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。
[0065]如圖2所示流程圖一共涉及2層循環(huán)嵌套,對于一個(gè)需要改造η個(gè)茶園用地實(shí)例時(shí)，整個(gè)算法實(shí)現(xiàn)步驟共需要執(zhí)行時(shí)間耗度為:



JR
r π ,/ ,v1.{Cmaxi — CminiJ
[0066]T(n) = OCfCn)) =^—￡

c=a1'
[0067]Cmax和Cmin分別為第i個(gè)茶園要素的最大等高線和最小等高線的值。
[0068]由上述公式可以看出，整個(gè)方法執(zhí)行速度非常快，便于多次對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以便于找到最合適的將坡地茶園變更為梯田茶園的參數(shù)，從而便于進(jìn)一步進(jìn)行有效的田間管理。
[0069]此外，值得說明的是，實(shí)驗(yàn)表明，將坡地茶園變更為梯田茶園，采用等高種植可以明顯降低茶園的總氮流失率，其中O?2°可以降低4.72%，2?6°可以降低48.2%，6?15°可以降低24.61%，15°以上可以降低33.17%。結(jié)果發(fā)現(xiàn)2?6°時(shí)實(shí)施等高種植降低總氮流失率效果顯著，研究其原因是因?yàn)檠芯繀^(qū)域內(nèi)2?6°時(shí)主要為低山丘陵，上部少有其它土地利用，而6?15°、15?53°兩種坡度分類是在坡地，其上部林地產(chǎn)生的地表徑流對茶園的影響明顯，同時(shí)由于2m寬度的等高種植在此種坡度時(shí)效果不顯著。
[0070]上面方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實(shí)現(xiàn)時(shí)可以合并為一個(gè)步驟或者對某些步驟進(jìn)行拆分，分解為多個(gè)步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)；對算法中或者流程中添加無關(guān)緊要的修改或者引入無關(guān)緊要的設(shè)計(jì)，但不改變其算法和流程的核心設(shè)計(jì)都在該專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0071]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種土地利用山地地形變更方法，其特征在于，包含以下步驟: 獲取數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算，對所述獲取的DEM數(shù)據(jù)生成等聞線; 獲取山地空間數(shù)據(jù)，選擇需要改造的山地地理要素，構(gòu)成需要改造的山地要素集； 應(yīng)用所述生成的等高線對山地要素集里的山地要素進(jìn)行切割，得到新生成的山地條帶面； 計(jì)算與所述新生成的山地條帶面相鄰的等高線的值，并確定所述新生成的山地條帶面的高程值； 在確定所有山地條帶面的高程值后，將山地條帶面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕cDEM等單元尺寸的柵格數(shù)據(jù)； 對所述轉(zhuǎn)變得到的與DEM等單元尺寸的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格計(jì)算，獲取最終梯田與環(huán)境相融的DEM數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土地利用山地地形變更方法，其特征在于，在對所述獲取的DEM數(shù)據(jù)生成等高線的步驟中，生成的等高線的間隔距離為實(shí)際梯田的垂直投影寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土地利用山地地形變更方法，其特征在于，在進(jìn)行柵格和矢量空間運(yùn)算的步驟中，包含以下子步驟: 對所述獲取的DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行不規(guī)則三角網(wǎng)TIN加密的重生成處理，得到浮點(diǎn)型柵格數(shù)據(jù)； 對所述浮點(diǎn)型柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行山地矢量空間運(yùn)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的土地利用山地地形變更方法，其特征在于，所述浮點(diǎn)型柵格數(shù)據(jù)的像元精度為0.1?0.5米m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土地利用山地地形變更方法，其特征在于，在所述選擇需要改造的山地地理要素，構(gòu)成需要改造的山地要素集的步驟中，以選定山地的最小外接多邊形為范圍，切割復(fù)制一份同一區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)，作為需要改造的山地要素集。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土地利用山地地形變更方法，其特征在于，在計(jì)算與所述新生成的山地條帶面相鄰的等高線的值，并確定所述新生成的山地條帶面的高程值的步驟中， 對新生成的山地條帶面素進(jìn)行遍歷，在每一個(gè)遍歷到的條帶面要素中，取條帶面相鄰兩等高線中值小的一條對應(yīng)的值賦值給所述條帶面要素，作為所述新生成的山地條帶面的高程值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土地利用山地地形變更方法，其特征在于，在所述將山地條帶面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕cDEM等單元尺寸的柵格數(shù)據(jù)步驟中，采用以下公式進(jìn)行轉(zhuǎn)變:
TerracesDEM = Con(IsNull(BandRaster), BandRaster, TeaZoneDEM) 其中，TerracesDEM為梯田的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)；Con為柵格計(jì)算時(shí)的判斷函數(shù)；IsNull為柵格計(jì)算時(shí)識別是否有值的函數(shù)；BandRaster為等單元尺寸的原地形柵格數(shù)據(jù)；TeaZoneDEM為原始坡度形態(tài)下的茶園區(qū)域數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的土地利用山地地形變更方法，其特征在于，在所述選擇需要改造的山地地理要素的步驟中，根據(jù)規(guī)劃需要，選擇所述山地空間數(shù)據(jù)中的一個(gè)子區(qū)域作為需要改造的山地地理要素。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的土地利用山地地形變更方法，其特征在于，在所述選擇需要改造的山地地理要素的步驟中，根據(jù)規(guī)劃需要，選擇所述山地空間數(shù)據(jù)中的同一種類的若干個(gè)子區(qū)域作為需要改造的山地地理要素。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的土地利用山地地形變更方法，其特征在于，在所述獲取數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)的步驟中，所述DEM數(shù)據(jù)為公開的全球DEM衛(wèi)星數(shù)據(jù)，或者高精度的測繪數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G06Q50/02GK104281912SQ201410469309
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】王偉, 凌煥然 申請人:復(fù)凌科技（上海）有限公司