基于GIS计算降雨侵蚀力R因子

news2024/11/29 4:44:34

一、数据来源介绍

（一）行政边界数据

本文所用到的河北唐山行政边界数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心（https://www.resdc.cn/Default.aspx）。

（二）降水量数据

本文所用到的降水量数据来源于国家地球系统科学数据中心（http://www.geodata.cn/）。

该网站注册完成后是没有数据的下载权限的，需要在完善个人信息后才可以下载数据，信息越完善每日可下载的数据量也就越多，认证到哪一步视自己需求决定。

另外该网站下方还有许多数据中心和数据库官方链接，对于正在急于寻求数据的伙伴们非常的友好。

*本教程仅供参考，不足之处欢迎斧正。

二、数据预处理

（一）行政边界数据预处理

河北唐山行政边界数据存放于中国地市行政边界数据图层当中，我们可以利用ArcGIS提取出我们需要的地市数据。记得备份喔，备份以后在用到其他省份的地市行政边界数据时就不用在从网站中下载了。

我们将中国地市行政边界数据图层加载到ArcGIS，因为我们只需要河北唐山一个地市的数据，我们可以先利用识别工具识别其信息，可以了解到其FID为311。

然后右键图层，打开图层的属性表，利用【按属性选择】工具选中河北唐山，接下来可以将选中的要素导出或者反选将其余要素删掉，这里建议是导出比较好，选中后右键图层，选择数据 -> 导出数据即可。

（二）降水量数据预处理

网站下载下来的年降水量数据是一个TIFF文件，其包含20个波段，每个波段都包含一个年份的全国年降水量，由于体量太大，这里在进行裁剪处理时可以右键裁剪选择批量处理。

工具位置：数据管理工具 -> 栅格 -> 栅格处理 -> 裁剪

网站下载下来的逐月降水量数据集是一个NC格式的文件，没有办法直接加载到ArcMAP中，需要用创建NetCDF栅格图层工具来打开。

工具位置：多维工具 -> 创建NetCDF栅格图层

但若是像下图中出现无法读取变量、X维度、Y维度这种情况，就需要考虑到可能是因为数据的扩展名虽然是.nc，但实际上是HDF格式的文件，可以在文件夹中复制一个副本，修改其扩展名为.hdf，这样就可以直接在ArcMAP中打开了；若是依然无法打开，可以换一台电脑再次尝试使用创建NetCDF栅格图层工具。

添加数据时双击【pre_2020 - 副本.hdf】可以看到该数据集包含有12个子数据集，由此我们可以推测这12个数据集所包含的数据为12个月份，每个月的月降水量。和年降水量数据一样的原因，同样进行批量裁剪处理。

三、降雨侵蚀力因子简介

降雨侵蚀力因子其实是用来描述降雨对土壤侵蚀的潜在能力大小的，就是降雨的冲刷对土壤的侵蚀效应。

到目前为止，关于降雨侵蚀力因子R的计算方法非常的繁多，不过这些计算方法总结下来，核心思路其实大概可以分为两种：一种是将降雨的动能引入模型来计算，因为降雨的动能越大，说明冲刷的力度越大；另一种是直接引用月降雨量或年降雨量来计算，降雨量越大对土壤的侵蚀能力就越大。

在这里主要给大家介绍如何运用月降水量和年降水量来计算。

其实，降雨侵蚀力因子的计算可以根据所获取的降雨资料分别采用不同的计算公式（由于逐日的降雨量数据资料获取权限较高，与之相关的计算公式这里暂不做介绍，想了解的GiSer可以在知网上多查阅下相关资料）：

四、按公式计算

（一）计算公式（3）

利用栅格计算器来进行栅格图层的叠加分析，在栅格计算器中按公式添加数据图层，在输入框中输入如下公式：

工具位置：Spatial Analyst工具 -> 地图代数 -> 栅格计算器

1. 0.067 * Power(("c2001_Clip"+"c2002_Clip"+"c2003_Clip"+"c2004_Clip"+"c2005_Clip"+"c2006_Clip"+"c2007_Clip"+"c2008_Clip"+"c2009_Clip"+"c2010_Clip"+"c2011_Clip"+"c2012_Clip"+"c2013_Clip"+"c2014_Clip"+"c2015_Clip"+"c2016_Clip"+"c2017_Clip"+"c2018_Clip"+"c2019_Clip"+"c2020_Clip") / 200,1.627)