专利名称：黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法
技术领域：
本发明涉及生态水文领域，具体地，涉及黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法。
背景技术：
沟道是黄土丘陵区主要的地貌类型之一，其面积占到该区总面积的50%_60%。土壤水分是一个重要的生态学和水文学变量，对不同尺度产流产沙、植被生长和气象变化等近地表生态水文过程具有重要影响。但是，由于沟道地形的复杂性，以往黄土丘陵区流域和区域尺度土壤水分研究多数只关注坡面，而忽视了沟道，因此对该区域土壤水分的了解并不全面。一个主要的原因就是沟道地形复杂，坡度大，土壤水分测定十分困难且成本高，而相比沟道，坡面土壤水分测定要方便许多。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法。根据本发明的一个方面，提供一种黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法，包括如下步骤:步骤1:在研究区沟道和坡面分别布设土壤水分监测样点，其中，样点覆盖沟道和坡面不同土地类型和地形位置，以便能够代表沟道和坡面土壤水分实际状况；步骤2:通过连续测定方法，获取小流域沟道和坡面的土壤水分数据，连续测定方法中的测定时间涵盖研究区土壤干湿状况，以便能够代表所述研究区生长季土壤水分变化状况，其中，所述土壤水分数据包括样点土壤含水量；
步骤3:假设沟道和坡面各自所有样点土壤含水量的算术平均值分别代表沟道和坡面的土壤平均含水量，在剔除错误数值的基础上，将沟道所有样点土壤含水量算术平均值的时间序列作为实测沟道土壤水分时间序列数据1，将坡面所有样点土壤含水量算术平均值的时间序列作为实测坡面土壤水分时间序列数据μ^ ；
权利要求
1.一种黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:在研究区沟道和坡面分别布设土壤水分监测样点，其中，样点覆盖沟道和坡面不同土地类型和地形位置，以便能够代表沟道和坡面土壤水分实际状况； 步骤2:通过连续测定方法，获取小流域沟道和坡面的土壤水分数据，连续测定方法中的测定时间涵盖研究区土壤干湿状况，以便能够代表所述研究区生长季土壤水分变化状况，其中，所述土壤水分数据包括样点土壤含水量； 步骤3:假设沟道和坡面各自所有样点土壤含水量的算术平均值分别代表沟道和坡面的土壤平均含水量，在剔除错误数值的基础上，将沟道所有样点土壤含水量算术平均值的时间序列作为实测沟道土壤水分时间序列数据1，将坡面所有样点土壤含水量算术平均值的时间序列作为实测坡面土壤水分时间序列数据μ^ ；
2.根据权利要求1所述的黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法，其特征在于，所述地形位置包括不同坡位和坡向的位置。
3.根据权利要求1所述的黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法，其特征在于，在所述步骤2中，根据统计分析对样本量的要求，有效测定次数不低于30次。
4.根据权利要求1所述的黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述沟道和坡面土壤水分时间序列为沟道和坡面土壤平均含水量时间序列。
5.根据权利要求1所述的黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法，其特征在于，在所述步骤4中，观测算子毛的构建过程如下: 计算实测沟道土壤水分秩序列数据nk和实测坡面土壤水分秩序列数据μ,*对应位置数据的差值Sk:
6.根据权利要求1所述的黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法，其特征在于，在所述步骤5中，误差指标包括:决定系数R2、均方根误差RMSE、平均偏差误差MBE，其中，
全文摘要
本发明提供了一种黄土丘陵区沟道土壤水分估算方法，包括合理布设沟道和坡面土壤水分监测样点，覆盖研究区不同土地类型和空间位置；计算沟道和坡面土壤水分每次采样的空间算术均值，获取所需土壤水分时间序列数据；分别对沟道和坡面土壤水分时间序列数据进行秩排序，并计算对应位置土壤水分差值；然后采用多项式拟合所计算差值与坡面秩序列土壤水分关系，并利用最小二乘法确定多项式最佳阶数，进而得到观测算子；最后基于观测算子和坡面秩序列土壤水分数据，得到沟道秩序列土壤水分，然后将其转换成时间序列数据，并计算误差。本发明只需通过坡面土壤水分数据便可获得沟道对应土层土壤水分，无需再进行沟道土壤水分采样，估算精度高。
文档编号G06F19/00GK103246809SQ20131016548
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月7日 优先权日2013年5月7日
发明者吴普特, 赵西宁, 高晓东, 史银光, 王荚文 申请人:西北农林科技大学