耕地撂荒时间定年方法、装置及电子设备

本发明涉及生态环境监测，具体而言，涉及耕地撂荒时间定年方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、耕地撂荒是指原本是耕地但由于各种原因致使长期停止耕种而荒芜的状态。耕地撂荒是一个全球性的问题，耕地撂荒多发生在生态环境脆弱的山区，撂荒后的植被演替显著影响周边环境变化，而精确的撂荒地时空分布信息是耕地撂荒情况多维表达的基础，尤其是撂荒的时长是影响生态环境的关键因素。

2、随着撂荒地面积持续增加，耕地撂荒的记录手段却十分缺乏，大多仅靠走访调查的传统方式记录。目前，随着遥感技术的发展，开始使用遥感影像数据来获取撂荒地的分布，然而，该技术主要通过对非作物生长季的植被特征进行撂荒地识别，或结合时序影像资料估计撂荒年龄，因而易受撂荒后复耕、植被演替阶段或影像资料不全等因素的干扰，此外，以上方法适用性不强且精度较低。

3、传统走访调查需要深入农户访谈，而耕地撂荒往往存在空间上斑块状撂荒、时间上间断性撂荒的特点，存在的缺点有：

4、（1）仅适用于撂荒分布区农户没有搬离的区域，不适用于农户已迁出不便寻找访谈对象的区域；

5、（2）不同斑块撂荒时间不同步或撂荒地户主不同户等，使得区域调查结果不准确；

6、（3）易受访谈对象主观因素的影响，尤其是撂荒时间久远时，可能难以清楚回忆撂荒的年份，不具科学性。

7、遥感调查技术对时序影像要求较高，且易受环境因素的影响，主要缺点有：

8、（1）需要多时序影像对比来判定撂荒时间，现有的影像未必能覆盖撂荒时段；

9、（2）耕地撂荒普遍分布在山区，很多区域遥感卫星没有过境，无法获取可用影像资料；

10、（3）山区气候多变，降雨和云雾等对影像质量具有很大影响，直接干扰撂荒地的识别；

11、（4）撂荒后的植被演替差异以及复耕等都会对遥感识别造成干扰。

技术实现思路

1、为了解决难以准确估算耕地撂荒时间的问题，本发明提供一种基于土壤剖面深度分布演变规律来对耕地撂荒时间进行精确判定的耕地撂荒时间定年方法、装置及电子设备。

2、第一方面，本发明提供了耕地撂荒时间定年方法，包括：

3、建立撂荒地土壤的剖面分布变化模型；

4、获取撂荒地土壤的剖面分布数据与本底值；

5、基于所述剖面分布数据，构建撂荒地土壤的剖面分布函数；

6、基于撂荒地土壤的所述剖面分布变化模型与所述剖面分布函数的关系表达式，建立耕地撂荒年龄与所述剖面分布函数的系数的关系表达式；

7、基于所述剖面分布数据与所述本底值，根据所述耕地撂荒年龄与所述剖面分布函数的系数的关系表达式，计算得到撂荒地的撂荒年龄。

8、第二方面，本发明提供了耕地撂荒时间定年装置，包括模型建立单元、获取单元、分布函数构建单元、关系表达式建立单元与计算单元：

9、所述模型建立单元，用于建立撂荒地土壤的剖面分布变化模型；

10、所述获取单元，用于获取撂荒地土壤的剖面分布数据与本底值；

11、所述分布函数构建单元，用于基于所述剖面分布数据，构建撂荒地土壤的剖面分布函数；

12、所述关系表达式建立单元，用于基于撂荒地土壤的所述剖面分布变化模型与所述剖面分布函数的关系表达式，建立耕地撂荒年龄与所述剖面分布函数的系数的关系表达式；

13、所述计算单元，用于基于所述剖面分布数据与所述本底值，根据所述耕地撂荒年龄与所述剖面分布函数的系数的关系表达式，计算得到撂荒地的撂荒年龄。

14、第三方面，本发明提供有一种电子设备，包括：

15、处理器和存储器；

16、所述存储器，用于存储计算机操作指令；

17、所述处理器，用于通过调用所述计算机操作指令，执行所述的耕地撂荒时间定年方法。

18、本发明的有益效果是：

19、（1）基于土壤剖面分布特征和随时间变化规律，反映耕地撂荒的时长，实现耕地撂荒时间定年方法；

20、（2）不受撂荒地分布区域及其环境因素的影响，克服了传统走访调查和遥感技术易受访谈对象或影像资料时序及质量的干扰，提升撂荒时间评估的科学性；

21、（3）利用对土壤环境的变化极为敏感的特点，可对耕地撂荒时间进行更精确判定。

22、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

23、进一步，建立撂荒地土壤的剖面分布变化模型，包括：

24、分析耕地撂荒后在土壤剖面中的分布变化过程；

25、建立耕地撂荒后所述剖面分布变化过程的数学表达式；

26、对于不发生土壤侵蚀和沉积的撂荒地，根据撂荒起始时赋存于犁耕层的在连续衰变至该年后的浓度与撂荒后新沉降浓度随撂荒时间和土壤深度的变化量，得到撂荒地土壤的所述剖面分布变化模型。

27、进一步，获取撂荒地土壤的剖面分布数据的方式包括采集撂荒地土壤分层样品并进行浓度分析测试。

28、进一步，荒地土壤的所述剖面分布数据还包括犁耕层深度数据。

29、进一步，基于所述剖面分布数据，构建撂荒地土壤的剖面分布函数，包括：

30、基于所述剖面分布数据，按照撂荒地土壤的所述剖面分布变化模型的数学表达式形式，通过指数拟合获取撂荒地土壤的所述剖面分布函数。

31、进一步，建立耕地撂荒年龄与所述剖面分布函数的系数的关系表达式是通过将所述剖面分布变化模型与所述剖面分布函数进行对比，所述剖面分布变化模型的项与所述剖面分布函数的项进行等同对应，得到所述耕地撂荒年龄与所述剖面分布函数的系数的关系表达式。

32、进一步，所述本底值取自与撂荒地相邻的无侵蚀和沉积的天然草地或林地，对于无侵蚀和沉积的撂荒地，所述本底值等于撂荒地土壤的总面积活度。

技术特征：

1.耕地撂荒时间定年方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述耕地撂荒时间定年方法，其特征在于，建立撂荒地土壤的剖面分布变化模型，包括：

3.根据权利要求1所述耕地撂荒时间定年方法，其特征在于，获取撂荒地土壤的剖面分布数据的方式包括采集撂荒地土壤分层样品并进行浓度分析测试。

4.根据权利要求3所述耕地撂荒时间定年方法，其特征在于，荒地土壤的所述剖面分布数据还包括犁耕层深度数据。

5.根据权利要求1所述耕地撂荒时间定年方法，其特征在于，基于所述剖面分布数据，构建撂荒地土壤的剖面分布函数，包括：

6.根据权利要求1所述耕地撂荒时间定年方法，其特征在于，建立耕地撂荒年龄与所述剖面分布函数的系数的关系表达式是通过将所述剖面分布变化模型与所述剖面分布函数进行对比，所述剖面分布变化模型的项与所述剖面分布函数的项进行等同对应，得到所述耕地撂荒年龄与所述剖面分布函数的系数的关系表达式。

7.根据权利要求1所述耕地撂荒时间定年方法，其特征在于，所述本底值取自与撂荒地相邻的无侵蚀和沉积的天然草地或林地，对于无侵蚀和沉积的撂荒地，所述本底值等于撂荒地土壤的总面积活度。

8.耕地撂荒时间定年装置，其特征在于，包括模型建立单元、获取单元、分布函数构建单元、关系表达式建立单元与计算单元：

9.一种电子设备，其特征在于，包括:

技术总结
本发明属于生态环境监测技术领域，涉及耕地撂荒时间定年方法、装置及电子设备。该方法包括：建立撂荒地土壤的剖面分布变化模型；获取撂荒地土壤的剖面分布数据与本底值；构建撂荒地土壤的剖面分布函数；建立耕地撂荒年龄与剖面分布函数的系数的关系表达式；根据耕地撂荒年龄与剖面分布函数的系数的关系表达式，计算得到撂荒地的撂荒年龄。本发明实现耕地撂荒时间定年方法；克服了传统走访调查和遥感技术易受访谈对象或影像资料时序及质量的干扰，提升撂荒时间评估的科学性；利用对土壤环境的变化极为敏感的特点，实现对耕地撂荒时间更精确的判定。

技术研发人员：袁勇,於虎,杨值,李进曦
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12