基于GIS的土壤質地自動分類系統

劉 彥

（沈陽市現代農業研發服務中心（沈陽市農業科學院），遼寧沈陽 110034）

1 系統原理與方法

該方法的基本原理很簡單，以美國農部制土壤質地分類標準提供的質地坐標三角圖為基礎，利用地理信息系統中“點”與“面”的空間關系，根據質地類型點落入的區域，來判斷土壤質地類型。

1.1 美國農部制土壤質地三角坐標圖

如圖1，土壤質地三角坐標圖有X、Y、Z三個軸，刻度范圍都是0～100，首尾相連且滿足X+Y+Z=100。三角形的三條邊分別代表三種不同粒級的百分含量，即砂粒（2～0.05 mm）、粉（砂）粒（0.05～0.002 mm）和粘粒（<0.002 mm）。三角形內部任意一點的三種粒級百分含量之和為100，對應于一個各粒級含量不同的混合體。

圖1 美國農部制土壤質地三角坐標圖（GB7845-87）

Silt=100-Clay-Sand （1）

1.2 系統坐標圖的繪制

在地理信息系統（GIS）中繪制土壤質地三角坐標圖需要有圖中各關鍵節點的坐標，因此，需要解析各個關鍵點的平面坐標。

圖2中標示出A-Z共26個關鍵點。以B點為例來解析質地坐標三角圖上各關鍵點粘粒（Clay）、砂粒（Sand）坐標與平面坐標系統X、Y的關系（見公式2）。

根據上式，可以計算出三角坐標圖上26個關鍵點的平面坐標（表1）。

表1 關鍵點坐標

計算平面直角坐標的目的是在系統運行過程中個，利用X，Y坐標點繪制12個代表不同土壤質地的面域。在GIS中繪制坐標圖，必須將投影設置為“NonEarth”，即非地球投影，避免坐標圖在球面上的變形（見源代碼中地圖參數設置部分）。

1.3 土壤質地自動判別原理

本文所介紹的方法原理如圖3所示：土壤質地三角圖在GIS系統中，是平面坐標系中一個圖層，當輸入樣點土壤的粘粒（Clay）、砂粒（Sand）值后，系統首先判斷二者的和是否大于100，如果大于100提示錯誤，否則按照公式（2）計算對應的x，y坐標，并在裝飾圖層中展點P，接下來系統利用GIS中對象關系法則判定“點”與“面”的關系，即點P的投影P’落入到質地三角圖的哪個面域內，如果確定落入的面域后，根據面域的質地屬性，將土壤質地名稱反饋給用戶。

圖3 土壤質地自動判別原理示意圖

系統可以對導入的EXCEL表文件進行批量數據處理，方便在系統中直接將采樣點的質地類型寫入數據庫的對應字段中。

2 系統程序設計

2.1 系統設計環境

系統設計環境如下：MapX作為GIS開發控件、.NET下C#語言編程、ACCESS 2000數據庫、用友CELL表格組建。

2.2 系統運行效果

MapX系統屬于Mapinfo家族比較小的一款開發控件，集成了Mapinfo絕大部分的性能，圖形展示效果絢麗。因此，系統運行非常流暢（圖4）。

圖4 系統運行界面