基于GIS的土壤质地自动分类系统

2021-08-05刘彦

农业开发与装备 2021年7期

关键词：粒级质地关键点

刘彦

（沈阳市现代农业研发服务中心（沈阳市农业科学院），辽宁沈阳 110034）

1 系统原理与方法

该方法的基本原理很简单，以美国农部制土壤质地分类标准提供的质地坐标三角图为基础，利用地理信息系统中“点”与“面”的空间关系，根据质地类型点落入的区域，来判断土壤质地类型。

1.1 美国农部制土壤质地三角坐标图

如图1，土壤质地三角坐标图有X、Y、Z三个轴，刻度范围都是0～100，首尾相连且满足X+Y+Z=100。三角形的三条边分别代表三种不同粒级的百分含量，即砂粒（2～0.05 mm）、粉（砂）粒（0.05～0.002 mm）和粘粒（<0.002 mm）。三角形内部任意一点的三种粒级百分含量之和为100，对应于一个各粒级含量不同的混合体。

图1 美国农部制土壤质地三角坐标图（GB7845-87）

Silt=100-Clay-Sand （1）

1.2 系统坐标图的绘制

在地理信息系统（GIS）中绘制土壤质地三角坐标图需要有图中各关键节点的坐标，因此，需要解析各个关键点的平面坐标。

图2中标示出A-Z共26个关键点。以B点为例来解析质地坐标三角图上各关键点粘粒（Clay）、砂粒（Sand）坐标与平面坐标系统X、Y的关系（见公式2）。

根据上式，可以计算出三角坐标图上26个关键点的平面坐标（表1）。

表1 关键点坐标

计算平面直角坐标的目的是在系统运行过程中个，利用X，Y坐标点绘制12个代表不同土壤质地的面域。在GIS中绘制坐标图，必须将投影设置为“NonEarth”，即非地球投影，避免坐标图在球面上的变形（见源代码中地图参数设置部分）。

1.3 土壤质地自动判别原理

本文所介绍的方法原理如图3所示：土壤质地三角图在GIS系统中，是平面坐标系中一个图层，当输入样点土壤的粘粒（Clay）、砂粒（Sand）值后，系统首先判断二者的和是否大于100，如果大于100提示错误，否则按照公式（2）计算对应的x，y坐标，并在装饰图层中展点P，接下来系统利用GIS中对象关系法则判定“点”与“面”的关系，即点P的投影P’落入到质地三角图的哪个面域内，如果确定落入的面域后，根据面域的质地属性，将土壤质地名称反馈给用户。