바람에 의한 토양 침식은 세계적인 환경 문제입니다. 중국은 세계에서 풍식에 의해 가장 심각한 영향을 받는 국가 중 하나이며, 풍식은 중국의 건조하고 반건조하며 부분적으로 습한 지역에서 토지 사막화의 주요 과정입니다. 중국의 바람 침식 및 사막화 면적은 160.74×104km2에 이르며 전체 토지 면적의 16.7%를 차지하며, 이 지역의 자원 개발과 사회적 경제의 지속 가능하고 안정적인 발전에 심각한 영향을 미칩니다. 1980년대 이후 사막화의 1차적 연결 고리인 토양풍침식이 유례없이 주목받게 되었고, 많은 실험연구가 잇달아 진행되어 다양한 요인이 풍식과정에 미치는 영향, 특히 인적요인의 강화가 밝혀지고 있다. 바람에 의한 침식에 대해 그리고 여러 지역에서 바람에 의한 침식 제어 조치를 제시합니다. 중국 서부의 산악 지역은 생태적으로 취약하고 토양 침식 현상이 상대적으로 심각하여 국가의 생태 안전을 위협합니다.지역 풍식 계수의 추정은 생태 환경의 지속 가능한 발전을 유지하는 데 일정한 의미가 있습니다.
토양 침식 모델을 구축하면 침식 원인을 더 잘 탐색할 수 있으므로 토양 침식에 대한 일련의 예측 작업을 수행하고 생태 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 침식과정이 복잡하기 때문에 기상, 수문, 지질환경, 토양조건 등 다양한 요소를 충분히 고려한 모델링이 필요하다. 수정 풍식식(revised wind erosion equation, RWEQ)은 토양 풍식 예측에 널리 사용된다. 미국 농무부(USDA)의 농업 연구 서비스(Agricultural Research Service) 조직에서 개발한 모델은 프로세스 시뮬레이션을 기반으로 하는 실증 모델입니다. RWEQ 모델은 바람 침식에 대한 현장 관리 조치 및 다양한 작물 윤작의 효과를 성공적으로 시뮬레이션할 수 있습니다.
이 내용은 RWEQ 모델의 작동 및 관련 속성 분석을 사례로 설명합니다. 먼저 RWEQ 모델의 기본 원리와 데이터 요구 사항을 소개한 후 ArcGIS의 기본 기능을 소개하고 RWEQ 모델에서 지역 공간 데이터베이스 구축 방법과 각 매개변수 추출의 원리와 방법을 사례와 결합하여 설명하고 마지막으로 Sanjiangyuan 지역의 전형적인 사례와 결합하여 포괄적인 설명 제공 바람 침식 계수 추정, 매핑 및 속성 분석
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【소개】:
1장, 이론적 근거:
1. 토양 침식의 기본 원리
- 토양 침식: 물, 바람, 동결 융해 및 중력과 같은 외부 힘의 작용으로 토양 및 토양 모물질이 파괴, 벗겨짐, 운반 및 퇴적되는 전 과정.
- 토양 침식의 분류 : 물 침식, 중력 침식, 동결 융해 침식 및 바람 침식 등
- 토양 침식의 위험 및 원인 : 중국의 광대 한 산지와 언덕, 큰 지형 변동, 느슨하고 깊은 지반 재료, 높은 강우 강도, 오랜 간척 역사 및 낮은 식생 범위는 모두 토양을 유발하는 중요한 요소입니다. 부식. 다양한 요인의 다양한 조합이 토양 침식의 유형, 정도, 지역 분포 및 잠재적 위험을 결정합니다.
2. 토양풍 침식 모델
- 토양 바람 침식의 메커니즘
- 토양풍침식의 영향요인은 1) 풍속, 2) 지표토의 물성, 3) 지표피복 및 거칠기이다.
- 토양풍 침식 평가 모델:
- 풍식 방정식(WEQ)
- 바람 침식 방정식 모델(WEQ)은 1965년 Woodruff와 Siddoway에 의해 제안되었으며, 밭 표면 조건과 밭 관리 조치가 침식률에 미치는 영향을 분석하고 농지의 바람 침식을 효과적으로 방지하는 것을 목표로 합니다. WEQ는 미국 농지의 연간 바람 침식(kg/ha-1)을 예측하는 데 사용됩니다.
- WEQ는 기후 요인, 토양 침식성, 토양 표면 거칠기, 경작지 길이 및 작물 잔류물의 5개 그룹에 11개의 변수를 포함하는 밭의 연간 풍식을 추정하기 위한 최초의 모델입니다. 그 중 토양침식성과 기후요인이 가장 중요한 종속변수이다.
- WEQ는 다음 공식으로 표현할 수 있습니다. E=f(I,K,C,L,V)
- 이 중 E는 연간 풍식량(t/에이커, 1에이커=4046.86m2), f는 함수 관계, I는 토양 침식성(t/에이커), K는 토양 조도 계수, C는 기후 인수 L은 논밭의 길이(ft, 1ft =30.48cm) V는 초목 인수입니다.
- 수정 풍식 방정식 모델(Revised Wind Erosion Equation, RWEQ)
수정 풍식식(RWEQ)은 지역 토양 풍식을 높은 시공간적 분해능으로 장기 계열 추정하여 풍식량을 효과적으로 예측함으로써 육지 사막화 방지 및 통제의 기반을 제공할 수 있습니다.
2장:
1. ArcGIS 소프트웨어 소개 및 설치, 공통 기능 소개
- ArcGIS 버전 소개, 설치,
- ArcGIS 소프트웨어 인터페이스, 공통 기능 소개;
- ArcGIS Workspace 환경 설정
2. ArcGIS 공간 분석 및 매핑
- ArcGIS가 좌표계를 정의하는 방법
- ArcGIS 공간 분석
ArcGIS 소프트웨어의 공간 분석 도구 상자 에는 많은 래스터 데이터 처리 도구가 제공되며, 그 중 래스터 데이터 스무딩 도구는 이미지의 소금과 후추 노이즈를 제거하는 데 매우 중요한 역할을 합니다.
- 추출 분석: 속성 또는 공간적 위치에 의한 추출, 픽셀 값에 의한 추출;
- 지도 대수학 : 지도 대수학의 언어 규칙 ;
- 로컬 분석: 래스터 데이터 오버레이 분석, 픽셀 통계 , 분류, 빈도 값 ;
- 이웃 분석: 이웃 모양, 이웃 통계 유형, 포인트 통계;
- 지역 분석: 지역 기하 통계, 지역 통계, 면적 표, 지역 히스토그램 ;
- 보간 분석: 역 거리 가중치 방법, 자연 이웃 방법, 추세 표면 방법, 스플라인 함수 방법, 크리깅 방법;
- 샘플링 및 리샘플링: 어망 분석, 무작위 포인트 샘플링, 재분류, 조회 테이블 등
- ArcGIS 레이아웃 디자인
- ArcGIS 기본 맵 서비스 사용: 맵 서버 구성, 온라인 맵 추가 및 사용
- 지도, 독수리 눈 지도, 범위 표시기, 그리드, 표, 차트 등의 제작 및 디자인.
- 과거에 밟힌 구덩이 - 일반적인 실수 및 사용시주의 사항 등
3장: RWEQ 모델 데이터 지원
- 벡터 데이터 수집 및 전처리
- 벡터 데이터에 대한 지식
- 벡터 데이터 생성, 변환, 편집
- 래스터 데이터 수집 및 전처리
- 래스터 데이터에 대한 지식
- 래스터 데이터 입력, 출력 및 변환
- 공간 해상도 인식
- 래스터 데이터 리샘플링
- Python 기반의 텍스트 데이터 수집 및 처리
- Python 개발 환경 구축
- Python 코드 라이브러리 설치 및 설명
- *.txt 파일에 대한 읽기 및 쓰기 작업
- 데이터 병합
- 텍스트 데이터를 래스터로
- 래스터 데이터를 텍스트로
- 1차원 행렬의 변환
- 일괄 데이터 프로젝션 정의 및 변환
- NetCDF 데이터 수집 및 처리
- NC 데이터 이해 및 읽기
- ArcGIS ModelBuilder의 구성 요소
- ArcGIS 새 도구 상자 및 사용자 지정 도구
4장 , RWEQ 모델 매개변수 추출:
- 기후 요인 WF 추출
풍속, 기온, 강우량, 일사량, 적설 일수와 같은 기후 조건은 모두 함께 기후 요인을 구성하는 토양 풍식 계수에 영향을 미칩니다.
기후인자 WF는 강우량, 기온, 일조량, 적설량 등의 요인을 고려한 조건에서 바람이 토양 입자를 운반하는 능력을 나타내는 것으로 다음과 같이 표현된다.
공식에서 WF는 기상계수(kg/m), WE는 풍계강도계수(m3/s3)로 모니터링 풍속 μ2(m/s), 모래배출 풍속 μ1 (5m/s로 가정) 관측 기간 일수 Nd 계산 ρ는 공기 밀도(kg/m3), 고도 EL(km)과 절대 온도 T(K)에서 계산 g 는 중력 가속도(m/s2) S는 토양 수분 계수(무차원) R은 강우량(mm) I는 관개량(mm) Rd는 강우 및(또는) 관개 횟수 일 ETP는 태양 복사 SR(cal/cm2)에 의해 결정되는 표면의 잠재적 상대 증발(mm)이며 평균 온도 DT(°C)는 계산됩니다 SD는 적설량 계수(무차원)입니다. P는 계산 기간 동안 적설 깊이(Hsnow)가 25.4mm보다 클 확률입니다.
- 토양 침식 인자 EF 추출
토양침식성은 토양이 침식되기 쉬운 정도를 말한다. 기계적 조성과 물리적, 화학적 성질이 다른 토양 유형의 경우 입자 크기가 작을수록 유기물 함량이 낮고 토양의 침식성이 크고 침식되기 쉽습니다. 입자 크기, 유기물 함량이 높을수록 침식성이 작을수록 침식되기 쉽습니다.
- 토양 지각 인자 SCF 추출
토양 지각은 일부 하등 생물과 토양 표면 사이의 상호작용에 의해 형성된 미세층 또는 토양 표면에 흩뿌려진 강수량을 말하며, 일반적으로 형성 메커니즘에 따라 생물학적 지각과 물리적 지각으로 나눌 수 있다. 그 중 생물학적 지각은 토양 바람 침식에 저항하는 데 이롭고, 물리적 지각은 연약하지만 바람에 의해 토양이 침식되는 과정을 가속화합니다.
- 식생 피복 계수 C 추출
식물마다 뿌리 체계가 다르므로 물고정 능력과 모래고정 능력이 다릅니다. 식생피복계수는 특정 식생피복조건에서 토양풍침식 억제효과를 나타낸다. 연구지역의 LUCC 분류도에 따르면 식생은 삼림, 관목, 초지, 농지, 맨땅의 5가지 식생 유형으로 구분되며, 각 식생피복계수는 서로 다른 계수에 따라 계산된다.
식에서 ai는 다양한 식생 유형의 계수이며, 그 중 임지는 -0.153 5, 관목은 -0.092 1, 초원은 -0.151 1, 농지는 -0.043 8, 맨땅은 -0.076 8; SC NDVI 데이터 세트에서 계산된 식생 범위(무차원)입니다.
- 표면 조도 계수 K'의 추출
지표면 거칠기는 지형에 의한 지표면 거칠기가 토양 풍식에 미치는 영향을 의미합니다.
공식에서 Kr은 지형 기복으로 인한 지형 조도 길이(cm), Crr은 무작위 조도 계수(0으로 간주), ΔH는 기복 지형 조건에 따른 거리 L(m) 내의 고도 차이입니다. , 값이 다릅니다.
- 토양 바람 침식의 계산
SL은 토양풍 침식량(thm-2a-1), Qmax는 최대 모래 이송량(kg/m), S는 키플롯 길이(m), z는 바람이 부는 방향의 최대 바람 침식 거리( m) WF는 기후 계수(kg/m), K'는 표면 거칠기 계수, EF는 토양 침식 계수, SCF는 토양 표면 계수, C는 식생 피복 계수입니다.
4장, 속성 분석:
- 3개 하천 수원에서의 토양풍침식의 공간분포 분석
토양풍 침식 강도의 변화는 많은 요인의 결과이며, 기상 요인, 근본적인 표면 거칠기, 식생 피복, 토양 수분 함량 및 기타 요인이 토양 바람 침식 강도의 차이를 제한합니다.토지 이용 및 피복 변화는 토양 바람에 영향을 미치는 중요한 요인입니다. 부식.
연구지역의 토지이용 및 복토변화 정보 추출 및 분석 및 기타 관련 연구결과를 바탕으로 연구지역의 공간분포 특성을 통계적으로 분석하고, 토사풍침식 방지 및 제어 조치.
- 상관 분석
기존 연구들은 격자법이 다중요인의 공간분포에 대한 상관관계 연구에서 간단하고 효과적인 연구방법이라는 것을 보여주었다. ArcGIS fishnet 도구를 사용하여 연구 영역에 일정 크기의 그리드를 생성하고 지도 분할, 샘플링 분석 및 연구 단위 분할을 수행합니다. 삼대강 원류지역의 식생 및 잠재풍식, 실제 풍식 및 방풍, 모래고정 등 요인에 대한 산포도를 그리드 방식으로 구축하고 산포도 분석
최적의 함수 피팅을 수행하고 공간 분포의 상관 관계를 탐색합니다.
- 경로 분석
2015년 Sanjiangyuan 지역의 연간 토양풍침식을 종속변수로 하고, 기후요인과 식생피복을 독립변수로 하여 경로분석을 실시하여 각 요인의 직간접 결합기여도를 정량적으로 분석하였다.
- 요인 탐지 분석 -- 지리적 탐지기
풍식의 공간적 분포는 단일 지리적, 기후 또는 인적 요인에 의해 발생하지 않으며, 그 형성은 여러 요인의 공동 작용과 분리할 수 없으므로 그 영향에 더 많이 기여하는 요인이 실제 공간 분포를 결정합니다. GDM(Geographic Detector Model)은 공간 미분 이론과 지리 정보 시스템(GIS)의 공간 분석 기술을 기반으로 제안된다. 공간 계층의 이질성과 기본 메커니즘에 영향을 미치는 요인을 연구하는 데 자주 사용됩니다.
- 요인 검출기
요인 탐지기는 바람 침식량에 대한 특정 영향 요인의 기여도를 평가할 수 있으며 구체적인 공식은 다음과 같습니다.
그 중 D는 특정 충격 계수, H는 바람 침식량, Q는 바람 침식량에 대한 충격 계수의 기여도, 값 범위는 [0-1], N, σ2는 샘플 크기입니다. 분산, h는 샘플 레이어의 수, L은 영향 요인의 분류 수입니다. Q 값이 클수록 바람 침식에 대한 기여도가 더 크다는 것을 나타냅니다.
- 상호 작용 탐지기
상호 작용 탐지기는 연구 지역의 풍식에 대한 두 가지 영향 요인의 기여도를 평가할 수 있으므로 여러 영향 요인의 실제 기여도를 보다 정확하게 분석할 수 있습니다.
- R 기반 지리 탐지기 구현:
- 독립 및 종속 변수 데이터 준비;
- 지리 탐사 작전 준비;
- R 소프트웨어 및 패키지 설치, 기본 설정 등
- Geoprobe는 코드 구문 분석을 실행합니다.
- 요인 탐지기 결과의 분석 및 시각화
- 대화형 검출기 결과 및 시각화
5장 , RWEQ 모델 과 관련된 SCI 논문 작성 기술 :
- 과학 논문 구조
- 소개
- 과학적 질문이 명확한가?
- 논리적 추론이 엄격한가?
- 문헌 검토를 위한 작문 기술
- 소개 쓰기의 예
- 요약 및 결론
- 영문 초록 작성 요건
- 요약의 다섯 가지 요소
- SCI 논문에 대한 요약 요약을 구성하는 방법
- 초록과 결론의 차이점
- 데이터 소스 및 전처리
- 모델 요인 추출 방법
- 논의하다
- 토론을 위한 글쓰기 포인트
- 일반적인 문제를 서면으로 토론
- 논문 제출 능력 분석
- SCI 논문 사례 분석