一種土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的方法和應(yīng)用，屬于土壤科學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)化與城市快速發(fā)展，耕地、林地等影響環(huán)境質(zhì)量的土地面積銳減，尤其是 耕地，我國的人均耕地面積不及世界平均的1/2,如何守住我國18億畝耕地紅線令人擔(dān)憂； 同時(shí)工業(yè)活動(dòng)與環(huán)境污染加劇，導(dǎo)致耕地土壤質(zhì)量銳降，影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與威脅人體健康。
[0003] 作為解決上述問題的基礎(chǔ)，如何對(duì)土壤進(jìn)行監(jiān)測(cè)是多年來本領(lǐng)域廣泛研宄的問 題。上述的監(jiān)測(cè)過程，包括土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布設(shè)和根據(jù)所確定的點(diǎn)位進(jìn)行長期監(jiān)測(cè)。由 于現(xiàn)代科技的進(jìn)步，傳感器、衛(wèi)星遙感等的廣泛運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上取得了巨大進(jìn) 展，但是如何確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)、布設(shè)多少點(diǎn)，點(diǎn)位如何分布才能反應(yīng)耕地土壤環(huán)境質(zhì)量狀況等始 終是本領(lǐng)域長期沒有有效解決的問題。
[0004] 已有的研宄證實(shí)，傳統(tǒng)上用于小面積土壤質(zhì)量測(cè)量的方法，例如對(duì)角線法、梅花 形、棋盤式、蛇形等布點(diǎn)方法在大面積的國土土壤監(jiān)測(cè)上無法適用，主要原因在于這些小面 積的監(jiān)測(cè)方法不僅耗時(shí)耗力，而且在大面積上無法統(tǒng)一使用，所得的數(shù)據(jù)無法從整體上反 應(yīng)土壤的狀況。針對(duì)上述情況，本領(lǐng)域近年來嘗試將GIS系統(tǒng)應(yīng)用于土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)和管理， 通過在GIS系統(tǒng)中將土地分為多個(gè)網(wǎng)格判斷土地的質(zhì)量。然而，這種方法的問題在于隨著 網(wǎng)格的密度放大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位在估值精度和空間變異性表達(dá)方面降低；如果網(wǎng)格數(shù)目太少那 么無法形成有效的監(jiān)測(cè)，所得結(jié)果無實(shí)際意義。如何確定合適的網(wǎng)格數(shù)量、如何判斷網(wǎng)格的 適用性、準(zhǔn)確性，依舊是本領(lǐng)域當(dāng)前無法解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 申請(qǐng)人多年來從事土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)研宄工作，尤其是耕地等對(duì)國民經(jīng)濟(jì)有重大 影響的土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)，在大量的研宄和實(shí)踐中發(fā)明了一種土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的方法， 有效解決了土壤監(jiān)測(cè)過程中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布問題。所公開的方法結(jié)合了 GIS等空間分析技 術(shù)與傳統(tǒng)的土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合網(wǎng)格尺度優(yōu)化的研宄，不僅提高了土壤環(huán)境 質(zhì)量監(jiān)測(cè)布準(zhǔn)確性、代表性，且易于操作和實(shí)施。
[0006] 具體的說，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟：1)以待進(jìn)行監(jiān)測(cè)的區(qū)域?yàn)榉秶瑢?地理信息系統(tǒng)中的目標(biāo)土地類型圖層均勻劃分成多個(gè)矩形網(wǎng)格，將主要土地類型為目標(biāo)土 地類型的網(wǎng)格的中心點(diǎn)作為初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；2)根據(jù)土地利用現(xiàn)狀，對(duì)初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行位 置調(diào)整，直至將步驟1)獲得的初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的土地類型均為目標(biāo)土地類型；3)對(duì)同一網(wǎng) 格，用最近的歷史監(jiān)測(cè)點(diǎn)位代替網(wǎng)格內(nèi)的初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；根據(jù)土地類型對(duì)監(jiān) 測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行調(diào)整直至監(jiān)測(cè)點(diǎn)位覆蓋主要的目標(biāo)土地類型的土壤類型；將調(diào)整后的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位 作為目標(biāo)土地的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
[0008]在上述中，所稱的目標(biāo)土地類型指的是要進(jìn)行監(jiān)控的土地類型，原則上本發(fā)明可 適用于任何土地資源類型，包括但不限于耕地、林地、牧地、水域、城鎮(zhèn)居民用地、交通用地 等，優(yōu)選的適用于耕地和林地，由于林地可用其它更有效的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)和布點(diǎn)，因此本發(fā) 明的技術(shù)方案最優(yōu)適用的目標(biāo)土地類型是耕地。
[0009]在上述中，所稱的地理信息系統(tǒng)包含土地類型圖層分布的地圖，通常是國土資源 部門出版的土地利用現(xiàn)狀圖、土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫中的土地利用圖層、Arc等GIS數(shù)據(jù)庫廠商提 供的GIS系統(tǒng)中的土地利用電子地圖等，為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化和自動(dòng)化，通常是在Arc等GIS 數(shù)據(jù)庫廠商提供的GIS系統(tǒng)中的土地利用電子地圖圖層上進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
[0010] 在上述中，所稱的主要土地類型為目標(biāo)土地類型指的是在劃定的網(wǎng)格區(qū)域中，實(shí) 現(xiàn)了有效利用的土地為目標(biāo)土地類型，根據(jù)國內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀，一股而言指的是目標(biāo)土 地類型在該網(wǎng)格區(qū)域中的面積不低于40%。然而該數(shù)據(jù)是不固定的，隨著工業(yè)的發(fā)展、政府 規(guī)劃的調(diào)整，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況相應(yīng)調(diào)整該面積比例系數(shù)。
[0011] 在實(shí)際應(yīng)用中，申請(qǐng)人深入研宄了多數(shù)市區(qū)、省區(qū)等土地面積下網(wǎng)格的大小對(duì)效 率的影響，發(fā)現(xiàn)在網(wǎng)格為8kmX8km正方形網(wǎng)格的情況下保持了較為理想的效率和效果，因 此所述網(wǎng)格優(yōu)選為8kmX 8km正方形網(wǎng)格。
[0012] 其中，在步驟2)中，所稱的調(diào)整是指下述兩種情況之一：⑴在進(jìn)行網(wǎng)格劃定時(shí)能 獲得最新的由國土資源等相關(guān)機(jī)構(gòu)提供的土地利用現(xiàn)狀圖（其比GIS或者申請(qǐng)人所獲得的 現(xiàn)狀圖更新），那么將初始的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位與土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行疊置分析，可各初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位 對(duì)應(yīng)的最接近的當(dāng)前土地利用類型，如果初始的監(jiān)測(cè)點(diǎn)沒有位于目標(biāo)土地類型位置，則將 初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的位置進(jìn)行平移，將落在非目標(biāo)土地類型的初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)平移至網(wǎng)格內(nèi)最接近 的目標(biāo)土地類型的位置上；（2)在申請(qǐng)人劃定的網(wǎng)格內(nèi)，盡管網(wǎng)格中的主要土地類型是目 標(biāo)類型，但是其中心點(diǎn)并沒有位于目標(biāo)土地類型上，那么將初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的位置進(jìn)行平移， 將落在非目標(biāo)土地類型的初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)平移至網(wǎng)格內(nèi)最接近的目標(biāo)土地類型的位置上。
[0013] 由于目前的GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新很及時(shí)，通常是上述情況（2)。
[0014]為了充分利用各地國土資源、環(huán)保等部門常年通過人工檢查、現(xiàn)場監(jiān)測(cè)等形成的 對(duì)當(dāng)?shù)赝恋乩脿顩r和質(zhì)量所獲得的土地質(zhì)量數(shù)據(jù)，提高本發(fā)明方法的準(zhǔn)確性和效率，步 驟3)將歷史監(jiān)測(cè)點(diǎn)位按照首選整治點(diǎn)，其次安全保障點(diǎn)，最后保護(hù)點(diǎn)的次序，用最近的歷 史監(jiān)測(cè)點(diǎn)位代替初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。
[0015]上述所成的歷史檢測(cè)點(diǎn)位，即國土資源、環(huán)保等部門進(jìn)行人工檢查、現(xiàn)場監(jiān)測(cè)等確 定的檢測(cè)點(diǎn)位，在同一網(wǎng)格內(nèi)利用最近的歷史監(jiān)測(cè)點(diǎn)位代替初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位能夠使本發(fā)明劃 分的網(wǎng)格更加接近最新的土地質(zhì)量現(xiàn)狀，能夠有效提高對(duì)土地質(zhì)量監(jiān)測(cè)和評(píng)估的準(zhǔn)確性。
[0016]上述所采用的整治點(diǎn)、安全保障點(diǎn)、保護(hù)點(diǎn)是指對(duì)歷史監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行的適宜性評(píng) 價(jià)。根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，采用最大值法（單項(xiàng)污染 指數(shù)）評(píng)價(jià)，計(jì)算公式為：
[0017]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟：1)以待進(jìn)行監(jiān)測(cè)的區(qū)域?yàn)?范圍，將地理信息系統(tǒng)中的目標(biāo)土地類型圖層均勻劃分成多個(gè)矩形網(wǎng)格，將主要土地類型 為目標(biāo)土地類型的網(wǎng)格的中心點(diǎn)作為初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；2)根據(jù)土地利用現(xiàn)狀，對(duì)初始監(jiān)測(cè)點(diǎn) 位進(jìn)行位置調(diào)整，直至將步驟1)獲得的初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的土地類型均為目標(biāo)土地類型；3)對(duì) 同一網(wǎng)格，用最近的歷史監(jiān)測(cè)點(diǎn)位代替網(wǎng)格內(nèi)的初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；根據(jù)土地類 型對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行調(diào)整直至監(jiān)測(cè)點(diǎn)位覆蓋主要的目標(biāo)土地類型的土壤類型；將調(diào)整后的監(jiān) 測(cè)點(diǎn)位作為目標(biāo)土地的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟1)所述網(wǎng)格為8kmX8km正方形網(wǎng)格。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟2)初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的位置調(diào)整方法為對(duì)其 位置進(jìn)行平移，將落在非目標(biāo)土地類型的初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)平移至網(wǎng)格內(nèi)最接近的目標(biāo)土地類型 上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟3)將歷史監(jiān)測(cè)點(diǎn)位按照首選整治點(diǎn)，其次 安全保障點(diǎn)，最后保護(hù)點(diǎn)的次序，用最近的歷史監(jiān)測(cè)點(diǎn)位代替初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟4)的調(diào)整方法為對(duì)于未覆蓋所有主要的目 標(biāo)土地類型的土壤類型的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位選取耕地范圍內(nèi)、最大片的未覆蓋土壤類型圖斑的中部 位置，新增監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，并合并土壤類型一致的相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)，被合并相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)中間位置作為 新的點(diǎn)位。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于還包括通過實(shí)地現(xiàn)場勘查，對(duì)目標(biāo)土地類型監(jiān) 測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)和調(diào)整的步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于目標(biāo)土地類型為耕地。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟：1)以待進(jìn)行監(jiān)測(cè)的區(qū)域?yàn)榉秶?，將地理信息系統(tǒng)中的目標(biāo)土地類型圖層均勻劃分成多個(gè)矩形網(wǎng)格，將主要土地類型為目標(biāo)土地類型的網(wǎng)格的中心點(diǎn)作為初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；2)根據(jù)土地利用現(xiàn)狀，對(duì)初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行位置調(diào)整，直至將步驟1)獲得的初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的土地類型均為目標(biāo)土地類型；3)對(duì)同一網(wǎng)格，用最近的歷史監(jiān)測(cè)點(diǎn)位代替網(wǎng)格內(nèi)的初始監(jiān)測(cè)點(diǎn)位作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；根據(jù)土地類型對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行調(diào)整直至監(jiān)測(cè)點(diǎn)位覆蓋主要的目標(biāo)土地類型的土壤類型；將調(diào)整后的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位作為目標(biāo)土地的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。本發(fā)明所公開的方法利用了GIS空間分析技術(shù)，提高了土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)布準(zhǔn)確性和代表性，優(yōu)化了耕地土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)布點(diǎn)數(shù)量，易于操作和實(shí)施。
【IPC分類】G06Q50-02, G06Q10-06
【公開號(hào)】CN104820887
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510197894
【發(fā)明人】陸泗進(jìn), 王業(yè)耀, 何立環(huán), 謝志宜, 李愛民
【申請(qǐng)人】中國環(huán)境監(jiān)測(cè)總站
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日