黑河流域土壤数据集成与土壤信息产品生成

The existing soil data in the Heihe River Basin include two categories: soil sampling data collected by various research projects within the major research plan “Integrated research of eco-hydrological processes over the Heihe River Basin”, and legacy soil maps originated mainly from the second national soil survey conducted in 1980s. Both datasets do not follow strictly standardized field sampling and description procedures and standards as well as lab analytical methods, resulting in difficulties for data sharing. They are also coarse in both geographical and parameter spaces so do not meet the requirements of eco-hydrological modeling, for example, resulting in problems in calibration of parameters of eco-hydrological models and large uncertainty in runoff modelling. To address these issues, this proposed study plans to carry out data integration of existing soil data, including point data and legacy soil maps, and soil environmental data obtained from geographic information systems (GIS) and remote sensing techniques. The objectives are: to develop a methodology for standardizing soil sampling data without uniform field sampling and description procedures, and to produce standardized, accurate soil dataset and containing key soil hydrological properties with complete coverage of the Heihe River Basin. This study can not only promote the deep understanding of soil spatial variation characteristics in northwest inland arid region, but also provide user-friendly and most updated soil s information for the modelling of eco-hydrological processes.

黑河流域重大研究计划各相关项目土壤采样数据缺乏统一的采样规范与描述标准，历史土壤图数据陈旧、在空间和属性上比较粗略、准确程度普遍不高、缺乏不确定性信息。这些问题造成各项目数据共享的障碍和生态水文模型参数制备的瓶颈，给模型参数率定和径流预报带来很大不确定性，严重制约了生态水文过程模拟工作的开展。本研究拟从生态水文模型的具体需求出发，以土壤发生学理论为基础，以土壤-景观模拟为方法，对现有土壤数据和由地理信息系统和遥感观测获取的各种成土因素数据进行集成研究，建立一套复杂土壤景观区域的土壤采样数据标准化和三维土壤信息产品生成的方法体系，获得标准化的全剖面土壤样点数据集和更加精细准确的全流域覆盖的关键土壤水文属性空间分布数据产品。该研究不仅可以提升对西北内陆河流域复杂土壤景观区域土壤空间变异规律的理解，而且可以为生态水文过程模拟提供迫切需要的土壤信息，有力地支持模型集成研究。

收集整理研究区土壤和成土环境因素的基础数据资料，并系统开展全流域土壤调查，测定主要理化属性。项目实现了土壤数据的系统集成。通过系统的土壤调查和数据整合，对流域内高寒区、干旱和半干旱区土壤发生过程与土壤分类有了更为全面深入的认识。对黑河计划内5个与土壤相关项目的土壤调查数据进行了标准化集成，研发了土壤数据标准化集成技术方法和软件工具，获得了一致、可靠的土壤调查数据，提高了黑河流域多源土壤调查数据的可用性。.集成研发了一套适用于大面积复杂景观区的数字土壤制图方法。提出了面向土壤制图的成土因素变量综合性筛选方法，针对各土壤属性特点和样本特点开发了生存分析与条件推测树结合、深度学习与元胞自动机结合、相似推测等制图方法，发展了考虑分类距离的制图精度验证方法；将土壤发生学知识融入土壤制图尤其是对垂直变异拟合上，研发了三维数字土壤制图方法，取得了较好的制图效果。.生成了覆盖全流域的高精度系列土壤数据产品。数据产品包括土壤类型、基本土壤属性和土壤水文参数的空间分布数据集，改变了黑河流域现有土壤数据内容粗略、准确性不高、时效性差和数据不完整的现状，为“黑河计划”生态水文模拟提供了有力的土壤数据支持。研究成果进一步完善了数字土壤制图的理论与方法，为我国西北内陆干旱和半干旱区的大尺度土壤制图提供了范例，也引起了国内外学者的关注，应邀与国际同行合作制定了“全球数字土壤制图”的框架和标准规范，该规范结合了黑河流域数字土壤制图实践，产生了重要的国际影响。参照全球土壤制图计划标准规范，生成的全流域系列土壤类型/属性图已提供给黑河计划项目管理组，该数据不仅能够服务流域生态和水文过程模拟，也是对“全球土壤数字制图计划”亚洲节点的重要补充。