一种林下水土流失监测及防治模拟的方法

本发明涉及林下水土流失监测及防治，尤其是涉及一种林下水土流失监测及防治模拟的方法。

背景技术：

1、由于林地林下植被较为匮乏、生物多样性差、土壤抗蚀性差，导致林下水土流失严重，加上强烈的人为因素干扰，使得林下水土流失的情况进一步恶化，造成林地土壤养分流失、土壤水肥条件恶化和调节功能减弱，进而影响林地植物的生长，导致林地退化。并且林地水土流失造成的土壤退化在短时间内难以恢复，造成生态环境恶化。因此开展林下水土流失监测和治理，对于维护区域生态环境质量安全具有十分重要的意义。

2、常见的林下水土流失治理方式有工程措施和生物措施。其中，坡面工程改造措施的工程量较大，耗费人力物力大，难以全面推广；而单一的生物措施则面临土壤含水量及养分含量低而难以生长的困境。此外，现有的林下水土流失监测方法依赖遥感卫星获取的老旧的区域dem数据，同时需要进行大量且复杂的数据处理，这对于大范围区域内的林下水土流失识别与预测的确具有较为良好的效果，然而实际情况是，即便是一线之隔的两片林地，其林下水土流失的情况也可能完全不同，因此现有的方法很难根据不同地区的林下水土流失情况及时给出针对性的防治策略，难以起到良好的防治效果，并在一定程度上造成了资源浪费。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明提供了一种林下水土流失监测及防治模拟的方法。

2、本发明的实施例是这样实现的，本发明还提供了一种林下水土流失监测及防治模拟的方法，所述方法包括如下步骤：

3、获取监测林地的林下遥感子影像和林地遥感影像；

4、将所述林下遥感子影像进行图像拼接得到林下遥感影像，并对所述林下遥感影像进行地形反演得到林下地形坡度；

5、根据所述林下遥感影像计算林下植被覆盖度和林下植被离散度；

6、依据所述林地遥感影像计算林地植被离散度和地表裸露度；

7、利用所述林下地形坡度、所述林下植被覆盖度、所述林下植被离散度、所述林地植被离散度和所述地表裸露度计算林下水土流失程度，所述林下水土流失程度满足如下关系：

8、，

9、其中，为所述林下水土流失程度，s为所述林下地形坡度，为所述林下植被离散度，为所述林地植被离散度，n为所述地表裸露度，c为所述林下植被覆盖度；

10、依据所述林下地形坡度、所述林下植被覆盖度、所述林下植被离散度、所述林地植被离散度、所述地表裸露度以及所述林下水土流失程度查询多个参考防治措施；

11、通过对所述参考防治措施的模拟和分析得到所述参考防治措施的改善增益；

12、根据所述参考防治措施和所述改善增益整合出最优林下水土流失防治方案。

13、本发明提供的方法简单易行，数据处理方便，且适用于任何林地的水土流失监测，并及时给出针对性的林下水土流失防治策略，有利于避免林下水土流失情况的进一步恶化，提高了林下水土流失的治理效率。

14、可选地，所述根据所述林下遥感影像计算林下植被覆盖度和林下植被离散度包括如下步骤：

15、根据所述林下遥感影像计算所述林下植被覆盖度，所述林下植被覆盖度满足如下关系：

16、，

17、其中，c为所述林下植被覆盖度，为林下植被像元数量，a为所述林下遥感影像中像元的总数量；

18、通过将所述林下遥感影像灰度化得到林下植被灰度图；

19、利用所述林下植被灰度图计算所述林下植被离散度，所述林下植被离散度满足如下关系：

20、，

21、其中，为所述林下植被离散度，为所述林下遥感影像的像元的总行数，为所述林下遥感影像中第i行像元的变化次数，为所述林下遥感影像的像元的总列数，为所述林下遥感影像中第j列像元的变化次数。

22、进一步的，灰度图层次感强，可以很好的反映监测林地中林下植被疏密的变化情况，便于计算林下植被离散度，而林下植被覆盖度与林下植被离散度相结合，能够更加精准的判断监测林地土壤养分流失情况，为林下水土流失的判断提供数据基础。

23、可选地，所述依据所述林地遥感影像计算林地植被离散度和地表裸露度包括如下步骤：

24、通过将所述林地遥感影像灰度化得到林地植被灰度图；

25、利用所述林地植被灰度图计算所述林地植被离散度和所述地表裸露度，所述林地植被离散度和所述地表裸露度分别满足如下关系：

26、，

27、，

28、其中，为所述林地植被离散度，为所述林地遥感影像的像元的总行数，为所述林地遥感影像中第i行像元的变化次数，为所述林地遥感影像的像元的总列数，为所述林地遥感影像中第j列像元的变化次数，n为所述地表裸露度，为林地植被像元数量，b为所述林地遥感影像中像元的总数量。

29、进一步的，林地中的高层树木的状况与林下植被并不相同，且林地中的高层树木也能够很好的反映林下水土流失情况，通过计算相关数据可以提高林下水土流失程度的准确度。

30、可选地，所述依据所述林下地形坡度、所述林下植被覆盖度、所述林下植被离散度、所述林地植被离散度、所述地表裸露度以及所述林下水土流失程度查询多个参考防治措施包括如下步骤：

31、建立包含所有林下水土流失防治方案的数据库；

32、根据所述林下地形坡度、所述林下植被覆盖度、所述林下植被离散度、所述林地植被离散度、所述地表裸露度以及所述林下水土流失程度，在所述数据库中查询并获取多个适用于所述监测林地的所述参考防治措施。

33、可选地，所述通过对所述参考防治措施的模拟和分析得到所述参考防治措施的改善增益包括如下步骤：

34、利用所述林下地形坡度、所述林下植被覆盖度、所述林下植被离散度、所述林地植被离散度、所述地表裸露度与所述参考防治措施进行拟合获得所述监测林地的治理效果；

35、利用所述治理效果获得所述参考防治措施的改善增益。

36、可选地，所述根据所述参考防治措施和所述改善增益整合出最优林下水土流失防治方案包括如下步骤：

37、利用所述改善增益确定所述参考防治措施的优先实施等级；

38、根据所述优先实施等级和所述参考防治措施整合出所述最优林下水土流失防治方案。

39、综上所述，本发明提供的方法简单易行，可及时、准确的监测林下水土流失情况并给出针对性的防治策略，做到及时止损，减少了资源浪费。

技术特征：

1.一种林下水土流失监测及防治模拟的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种林下水土流失监测及防治模拟的方法，其特征在于，所述根据所述林下遥感影像计算林下植被覆盖度和林下植被离散度包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种林下水土流失监测及防治模拟的方法，其特征在于，所述依据所述林地遥感影像计算林地植被离散度和地表裸露度包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种林下水土流失监测及防治模拟的方法，其特征在于，所述依据所述林下地形坡度、所述林下植被覆盖度、所述林下植被离散度、所述林地植被离散度、所述地表裸露度以及所述林下水土流失程度查询多个参考防治措施包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种林下水土流失监测及防治模拟的方法，其特征在于，所述通过对所述参考防治措施的模拟和分析得到所述参考防治措施的改善增益包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种林下水土流失监测及防治模拟的方法，其特征在于，所述根据所述参考防治措施和所述改善增益整合出最优林下水土流失防治方案包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及林下水土流失监测及防治技术领域，特别是涉及一种林下水土流失监测及防治模拟的方法，所述方法包括如下步骤：获取监测林地的林下遥感子影像和林地遥感影像；利用林下遥感子影像得到林下遥感影像和林下地形坡度；根据林下遥感影像计算林下植被覆盖度和林下植被离散度；依据林地遥感影像计算林地植被离散度和地表裸露度；利用计算得到的数据计算林下水土流失程度并查询多个参考防治措施；对参考防施治措施的模拟分析得到改善增益；根据参考防治措施和改善增益整合出最优林下水土流失防治方案。本发明简单易行，可及时、准确的监测林下水土流失情况并给出针对性的防治策略，提高了林下水土流失的防治效果，减少了资源浪费。

技术研发人员：张利超,苏彩秀,邵晓雪,陈美玉,金志伟,张扬国,吴江,熊海文,莫明浩,葛佩琳,夏金文,廖迎春,肖孔钟
受保护的技术使用者：南昌工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14