Soter土地资源数据库研究进展及其在湖北省的应用前景

徐志华

摘要：数据库迅速发展，近些年来在全世界得到廣泛应用的同时自身也在不断完善更新。本文介绍了Soter数据库的发展历史，数据结构原理及特点，该数据库在国内外的应用研究进展，在国内外不同比尺度条件下均取得了不错的效果。湖北省环境破坏，水土流失严重，有必要引进这一技术工作来指导相关政策制定，同时地质地形的差异性也提供了客观条件。

关键词：Soter数据库；土地；地质地形；地理信息系统；湖北省

1. 引言

进入21世纪以来，人口的剧增、环境污染、土地的退化、地质灾害严重威胁我们社会的可持续发展。如何精确掌握大量的土地资源动态变化信息，并据此做出决策，这迫切需要相关数据库工具来对此进行分析。全称土壤—地体数字化数据库（Soiland Terrain Digital Database，简称Soter）是利用目前已有的信息技术，包括遥感、地理信息系统、全球定位系统，建立的包含土壤地图单元及其属性的空间—属性数据库。其通过对区域范围内土地类型的系统辨识，构建起电子化的土壤空间单元和属性数据相结合的数据库。它是以土壤资源和环境变化作为主要研究内容，是一个动态监测网络来研究土地土壤与时空关系的动态变化。Soter能够将地形体和土壤信息与全球的GIS/GPS系统连接和叠加，为土壤信息系统走向规范化、全球化、实用化奠定了理论基础，很大程度上扩大了其数据量和数据类型，为农业生产、环境保护、城乡规划提供了可供参考的海量信息[1—3]。因此其不仅是一个简单的GIS数据库，更是一个多元化的信息系统，在资源与环境管理，灾害监测和预防，国土整治，作物估产有着广阔的应用前景[4]。

自20世纪七八十年代开发以来，该数据库迅速发展，近些年来在全世界得到广泛应用的同时自身也在不断完善更新，基于此本文在介绍Soter数据库原理特点，国内外研究应用进展的基础上，讨论了其在湖北省利用的可行性，以期为后续土地资源评价和规划提供理论依据。

2. Soter数据库原理及特点

SOTER的数据组织包含两种类型的数据：土壤和地形体，这属于空间数据，指物体的点线面及其拓扑关系，另一部分为属性数据，包含土地利用、土地覆盖、植被、气候、社会经济等。空间数据由地理信息系统（GIS）储存管理，而属性数据则由关系数据库管理系统（RDBMS）储存管理（图1） ，每一个单元均可电子化为描述数据（地形地貌，植被等）和量化数据（面积，高程，pH-Eh等）。GIS和RDBMS共用同一个ID识别号将每一个SOTER单元里面的信息连接起来，所有单元组合在一起，其包含的空间—属性数据及其相互关系即构成了SOTER数据库[1，2，5]。其空间单元按规模依次分为如下三类，地形体，地形体组分，土壤组分，反映土壤类型。属性数据表格包括地形体地形特征表格，地形体组分特表格，特定土壤类型特征表格，土地利用和植被覆盖特征表格，气象特征表格。

Soter数据库主要有以下特点：一.数据存储和调用结构化框架简单方便，能够满足不同比例尺下制图的需求。二.单元划分综合考虑到了地形、母质的差异，可直接用作评价单元，为开展相关评价研究提供了方便。三.包含信息量丰富，即使100万比例尺也能很方便地提取表格或地图信息。除了制图区域的地形数据，还包括了与制图单元相关的大量属性数据，记录了土壤及其环境变化特征，后续应用，如土壤流失、城乡规划、环境评价等奠定了数据基础。四. 兼容性强，能够与国内外其它资源数据库转换兼容，扩大了数据库的应用面。数据库结构完善，在运用过程中能够定期更新、修改和完善。整个数据库组织结构清晰，易于调试、维护、更新。五.前期数据采集标准统一，数据库建立过程中一套系统化、标准化的规则，后续可以方便地转移交流和共享。例如在土壤划分上，SOTER要求按FAO-Unesco方案执行，但是地形划分上并没有一个通用的国际标准，为此专门设计了Soter自己的体系。这为SOTER信息交流、共享提供了方便[2，4]。

总之，该数据库运用方便，数据丰富。相比较于传统地图制图，其不仅包含了空间信息，还写进了大量的属性信息，而且还是一一对应的，这是前者无法实现的。另外由于地形电子化，一些之前受比例尺限制的而无法表达的重要信息在soter环境下可以很方便地存储，这些信息同样具有统一格式和标准。

3. Soter数据库国内外研究进展及应用

自从1985年国际土壤学会论证建立1∶100万土壤—一地形数字化数据库的可行性，开始，到1986年的瓦格尼根和1987年的内毕罗有关土壤学科国际学术会议上开展嫌弃工作，Soter数据库开始建立。联合国粮农组织在1992年开始使用该数据库对已有的世界土壤、土地和资源等数据进行储存和更新，并在一些国家和地区付诸实践。这些应用在不同的区域规模（500万到250万）下在20多个国家和地区都得到了验证，取得了良好的效果。在前南斯拉夫，保加利亚等地区进行的土壤退化和脆弱性评价研究，拉丁美洲及加勒比海地区1∶500万SOTER数据库已经完成，在肯尼亚等国进行了土地应用系统、水土流失，荒漠化治理等方面的应用。前期工作主要集中在小比例尺地体上，但是对于区域性的小范围的土壤—地形数据，仍然显得粗糙和不准确。1997年之后，随着小比例尺SOTER数据库的建立和发展，大、中比例尺建库工作很快实施开来。例如匈牙利1∶50万国家SOTER数据库已经完成，在此基础上后续工作如农业适宜性评价、土壤退化模型研究、滑坡灾害治理、土壤污染定量评价得到了补充[8]。

我国SOTER图件和应用情况键表1。面上的全国范围1∶400万数据库已经开始建立。山东省还对1∶100万全省SOTER数据库进行了研究。更大比例尺上在也在长江中下游成都平原和海南省局部地区开展了大、中比例尺度的SOTER数据库建立研究尝试研究，更大比例尺1∶5万～1∶2.5万SOTER数据库的建立部分省份区域已有尝试，后续应用主要集中在农业生产潜力评价，农用地适宜性评价，耕地力评价和水土流失治理等方面[3，5，8]。

目前为止其主要应用体现在如下幾方面：一，土地利用规划。SOTER数据库可以提供不同尺度下的土地资源分析评价所需的土壤数据，尤其在土地适宜性评价中，化学成分，物理化学条件，地理条件，水文状态，土壤的地球物理性质等等这些数据均可以从数据库中进行发掘整理和分析。二，水土流失评价和治理。对于Soter数据单元的侵蚀危险性，可以建立相关地学模型，边坡稳定性，土壤结构，气候数据之间的耦合可以为相关模型提供数据支撑，在肯尼亚，海南省局部开展的此类工作取得了良好的效果。三，土地退化评价。在给定的自然条件变量（土壤，土地变迁，温度，降雨量，地理位置），可以预测由于土地退化对农业生产的影响。四，指导农田生产。运用3S技术（遥感RS、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS等），建立不同比例尺的SOTER数据库，对区域作物区进行系统科学的管理，提取影响产量的关键因子并在实践生产中进行调理，实现产量最大化，并减少成本和对环境的污染，做到可持续发展。

4. Soter在湖北省的应用前景

湖北省作为中部工农业生产大省，近年来现代化、工业化、城镇化进程加快，人类的不合理活动造成了一系列严重的环境问题，水土流失不断产生，加之地理区位、土壤地质、水资源分布等自然因素，湖北省成为全国水土流失严重的省份之一。1994年水土流失面积达6.85万平方公里。，20余年来各方采取措施面积有所减少，目前仍有3.69万平方公里，占到国土面积的约20%。水土流失还造成地力下降、泥沙淤积、湖泊萎缩、山体裸露、生态失衡，既给防洪保安带来不利，又严重制约山丘地区经济发展与脱贫致富。Soter方法在湖北省的开展为解决这些环境问题提供了新的技术持。湖北省经济发展状况在中部处于领先地位，同时省内各区县差异明显，武汉—襄阳—异常一线发展迅速，鄂西南和鄂西北相对缓慢。湖北省的Soter数据库建立工作对环境保护，农业生产，同时也为其他区域开展此类研究提供了可供借鉴的案例。开展Soter研究，对于提高土地利用率，防止土壤退化，减少土壤侵蚀，提高土壤肥力等方面，是非常有必要的，同时可定量化的描述个数据单元的地形—地形体—地形体组分信息，为治理水土流失制定政策提供依据。这些都是开展Soter数据库研究的必要性，下面叙述充分性。

Soter数据库需要研究区域具有地质、地形和土壤条件的差异，土壤资源的多样性是一个很重要的基础。湖北省土壤类型较为复杂，主要有水稻土、潮土、黄棕壤、黄褐土、石灰（岩）土、红壤、黄壤及紫色土等，这8个土类占全省总耕地面积的98.65%。地形方面，湖北省正处于中国地势第二级阶梯向第三级阶梯过渡地带，地貌类型多样，山地、丘陵、岗地和平原兼备。地势高低相差悬殊，东部平原有些区域地面高程为零。全省西、北、东三面被武陵山、巫山、大巴山、武当山、桐柏山、大别山、幕阜山等山地环绕，山前丘陵岗地广布，中南部为江汉平原，与湖南省洞庭湖平原连成一片。全省地势呈三面高起、中间低平、向南敞开、北有缺口的不完整盆地。这些差异均为开展Soter数据库研究提供了充分的条件。

参考文献：

[1] 吕成文， 王晓铃. SOTER数据库的特点及其应用. 安徽师范大学学报（自然科学版） 2000： 184—187.

[2] 毛振强， 李宪文， 张定祥. SOTER研究进展及其在构建土地资源数据库中的应用. 中国土地科学 2004： 60—64.

[3] 王振伟， 张海涛， 周勇. SOTER数据库支持下的物元模型在农用地适宜性评价中的应用研究—以湖北省为例. 河南农业科学 2005： 41—45.

[4] 龚子同， 张学雷， 骆国保， 张甘霖. SOTER的建立及其在世界上的传播. 地理科学 2001； 21： 217—223.

[5] 门明新， 陈建， 宇振荣， 许皞. 基于SOTER数据库的河北省土壤侵蚀研究. 中国农学通报 2007： 587—592.

[6] 杨玉建. 山东省SOTER数据库的建立及初步应用研究.： 山东师范大学； 2000. p. 91.

[7] 孙丹峰， 李红. 土壤土地数据库（SOTER）在我国土地资源数据库建设的应用研究. 土壤通报 2001： 53—56.

[8] 周红艺， 熊东红， 杨忠， 何毓蓉， 曾云英. 长江上游典型地区基于SOTER数据库的耕地地力评价. 土壤通报 2005： 145—148.

[9] 赵姗姗， 郝润梅， 杨超，等. 县乡级土地利用总体规划数据库建设存在问题浅析[J]. 西部资源， 2013（2）：150-152.

[10] 尹福林， 刘慧颖. 关于加快第二次土地调查农村土地利用数据库应用研究——以鄂尔多斯市达拉特旗为例[J]. 西部资源， 2010（6）：7-11.