中国冻融侵蚀调查手册

中国冻融侵蚀调查手册1.1野外调查单元布局（1）样点布设根据《全国土壤侵蚀分布与强度普查技术细则》（以下简称《细则》）的要求，结合融冻区地广人稀，交通条件差的特点，经与水利部监测中心领导反复协商，在全国布点要求的基础上，对融冻区网格布点密度进行适当调整。布点原则是以全国统一的国际分幅地形图网格为基础，以水利部划分的水土流失防治重点区的类型为布点密度的依据。融冻区非重点防治区域以1:10万地形图为一个网格（面积约1800km2），样点布设在图幅中心位置；重点预防保护区以1:5万地形图为一个网格（面积约450km2），点位布设在图幅中心；重点监督区、重点治理区以1:2.5万地形图为一个网格，点位布设在图幅中心位置。无人区、墨脱县等目前尚未通公路的区域，以及冰雪覆盖区、湖泊、湿地、海拔6000m以上的区域不布设调查点。根据《细则》的要求，调查点应尽量布设在每个网格的中心位置，因受交通或其它因素的限制难以达到中心位置的，应尽量在靠近中心的位置布设调查点。所有调查点位在野外调查前应全部布设到位，编制调查点位布设图和各县调查点的编号、位置（经纬度）表。全国冻融侵蚀区共布设野外调查单元3276个，其分布见图和附表。（2）调查单元

在布设的调查点位对应的1:1万的地形图上选择具有代表性的1000m×1000m（即1km2）样地或0.2～1km2左右的小流域作为调查单元，对调查单元范围内各种土地利用类型进行冻融侵蚀调查。在调查单元范围内按地类选择具有代表性的地块进行各因子的样方测量和测试。1.2野外调查准备工作（1）点位布设图所有调查点布设到位，并按地（市）或县编制点位布设图，图上除标注水系、交通线路、居民点等基础要素外，还要标注各调查点的经纬度、海拔高度等信息。（2）地形图、卫星影像图准备1:1万、1:5万比例尺的数字或纸质地形图（没有1:5万的区域用1:10万或1:25万的替代），包括等高线、高程点、河流和湖泊、交通线等基础地理信息；由于冻融侵蚀区大部分地区缺乏1:1万地形图，用中巴资源卫星空间分辨率2.36m的全色卫星数据（或2.5mSpot全色卫星数据）和空间分辨率为19.5m的中巴资源卫星多光谱数据融合制作野外调查点的遥感影像图替代。图幅大小以1:1万地形图为标准。（3）地貌图、地质图、土地利用图、土壤类型图

收集调查区的地貌图、地质图、土地利用图、土壤类型图等的电子版，把调查点位叠加在上面，并以地（市）或县为单位切割打印，便于野外调查查阅。（4）记录表格、记录本根据《细则》要求，印制各种表格。包括野外记录表（见附表）、植被盖度表、植株高度表等。每个组准备一本记录本，对调查单元的调查内容进行记录和描述。（5）资料收集目录

（6）调查设备及设施的准备在调查中需要收集区域社会、经济、自然资源等资料，特别是区域水土流失现状、特征、治理程度及发展趋势等资料，以及地方对土壤侵蚀特别是冻融侵蚀的认识和防治要求等，如2010年统计年鉴、气象、水文、自然资源等方面的资料，调查前准备好资料收集目录。①调查工具GPS（每个组保证有一个），坡度尺（或锣盘）、皮尺或测绳（>100m）、卷尺（1-3m）、细钢（铁）钎（2mm直径，30cm长）、铁锹、细绳（长度>4m）、标牌、方格纸等。②野外装备高山、高原野外考察装备：帐蓬、气垫床、鸭绒睡袋、羽绒服、炊具等。1.3野外数据采集（1）数据采集内容数据采集内容包括:1）调查单元的数据采集和2）样地样方的量测数据两部分。

1）调查单元的数据采集内容根据点位布设图标注的经纬度，利用GPS确定点位和调查单元的范围，制作标牌插立在调查单元中心位置，标牌上书写调查单元编号及经纬度，然后开始数据采集以下调查内容：1000m×1000m标牌调查单元的位置用GPS记录调查单元中心位置的经纬度、海拔高度（GPS使用方法见附录1），用访问法（访问老乡或向导）调查记录调查单元所在行政位置，最好到乡、村。地貌类型和地貌部位调查和记录调查单元所在的地貌类型、地貌部位及坡度、坡向信息。土地利用类型调查和记录调查单元范围内所拥有的土地利用类型、分布等，并在卫星影像图上勾绘各种土地利用类型的边界，即勾绘土地利用类型图。耕作方式调查和记录调查单元范围内所拥有耕地的耕作方式。植被类型调查和记录调查单元范围内所拥有的植被类型。冻融侵蚀类型及方式根据调查单元及周边主要的冻融侵蚀地貌表现形态，调查确定调查单元内所属的冻融侵蚀类型（见填表说明）、地貌表现形态及分布范围，并在调查底图上勾绘和标注冻融侵蚀地貌表现形态。

2）调查单元内样方的测量盖度测量（1）草地：草地盖度的测量采用针刺法。在调查单元内，选取1m×1m的小样方，测绳每10cm处用细针（φ=2mm）做标记，顺次在小样方内间隔10cm的点上，从草的上方垂直插下，针与草相接触即算有，不接触则算无。针与草相接触点数占总点数的比值，即为草地盖度。用此法在调查单元内不同位置取三个小样方求取平均值，即为样方草地的盖度。草地盖度51%草地盖度测量表123456789102345678910（2）林地：林地郁闭度的测量采用林冠投影法。在典型地块内选定20m×20m的样地，用皮尺将样地划分为5m×5m的方格，测量每株立木在方格中的位置，用皮尺和罗盘测定每株树冠东西、南北方向的投影长度，在方格纸上按一定比例尺勾绘出树冠投影，在图上求出林冠投影面积和样地面积，即可计算林地郁闭度。（3）灌木林：灌木林盖度的测量采用线段法。用测绳或皮尺在所选定样方灌木上方水平拉过，垂直观察灌丛在测绳上的投影长度，并用卷尺测量，灌木总投影长度与测绳或样方总长度之比，即为灌木盖度，用此法在样方不同位置取三条线段求取平均值，即为样方灌木林盖度。样方面积可为10m×10m。（4）林地的郁闭度或灌草地的盖度计算公式为

D=fd/fe*100%式中：D——林地的郁闭度（或灌草地的盖度），%；

fd——样方面积，m2；

fe——样方内树冠（或草冠）的垂直投影面积，m2；（2）填写野外调查表格1）填写野外调查表详细阅读野外地调查表填写说明，并根据野外调查结果，对照野外调查表填写说明，完成野外调查表的填写工作。野外调查表见下表:

冻融泥流□冻融分选□冻融风化□冻融滑塌□其他□冻融侵蚀方式（13）0-45°□45-90°□90-135°□135-225°□225-270°□270-315°□315-360°□坡向（12）0-3°□3-8°□8-15°□>15°□坡度（11）洼地□扇形地：扇顶□扇中□扇缘□阶地：后缘□前缘□台地：台缘□台中□河漫滩：后缘□前缘□平原：边缘□中部□坡向：阴坡□阳坡□山丘地：坡麓□坡中□坡顶□地貌部位（10）山地□平原□河谷阶地□河漫滩□台地□扇形地□其他□地貌类型（9）平均植株高度（m）（8）郁闭度/植被盖度（%）（7）乔木□灌木□草木□农作物□（其他：

）植被类型（6）水浇地□旱地□乔木林地□灌木林地□疏林地□草地□未利用土地□（其他：

）土地利用类型（5）

°′″纬度（4）海拔高程（m）（2）

°′″经度（3）野外调查单元编号（1）

行政区划代码（普查机构填写）省(自治区、直辖市)地区(市、州、盟)县(区、市、旗)表号：P504制表机关：国务院第一次全国水利普查领导小组办公室批准机关：国家统计局文号：国统制[20

]

号有效期至：20

年

月

日土壤侵蚀普查冻融侵蚀野外调查表2011年全国水利普查NationalWaterResourcesCensus普查人员：

联系电话：

日期：

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日复查人员：

联系电话：

日期：

年

月

日单位公章：审核人：

负责人：

日期：

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日2）填表说明1、野外调查表按野外调查单元填写，即：每个野外调查单元填写一份。2、表中各项指标的调查时间为2011年6-8月，各项指标的数量是指调查时的现状值，其值应按给定的单位填写。表中必须填写或选择相关选项，不得空缺。3、填表、复核、审核人员及其电话，相关日期以及单位公章等不得空缺。4、表中指标含义：［1］野外调查单元编号(1)：是指冻融侵蚀调查点位布设图上的野外调查单元编号。［2］海拔高程和经度纬度：是指调查单元中心位置的海拔高程(2)和经度(3)、纬度(4)。用GPS测量，GPS使用方法见附录1.［3］土地利用类型(5)：指按照《国家土地利用分类标准》所属的类别，在对应类型上打“√”。如未列出的土地利用类型，在其他选项后填写土地利用类型名称。冻融侵蚀区涉及的主要土地利用类型有：①耕地：

12旱地

121水浇地

122旱地：记录坡度②林地：21有林地：树木郁闭度大于0.3的天然林、人工林等：如阔叶林、针阔叶混交林等

22灌木林地：灌木林郁闭度大于0.323其它林地：疏林地（郁闭度为0.1-0.3），未成林造林地，迹地、各类园地③草地：调查草地类型及草地盖度，类型如高山草甸、高寒草原、荒漠草原。

31高覆盖度草地：覆盖度大于50%32中覆盖度草地：覆盖度为20～50%33低覆盖度草地：覆盖度为5～20%④水域

41河流：宽度、两岸的情况，在调查单元范围内的位置

42湖泊：湖泊的大小，在调查范围内所占的面积

43水库：水库大小，在调查单元内所占的面积

44滩地：滩地的类型，如河流滩地，还是湖泊滩地，面积，在调查单元中的范围

45冰川、永久积雪：面积发育状况，在调查单元中的范围⑤城镇用地、交通用地⑥未利用土地

61沙地：植被盖度<5%62盐碱地：

63沼泽地：

64裸地：植被盖度<5%65裸岩：

66沙砾地：植被盖度<5%对耕地要记录耕作方式旱地：A、平坦耕地B、梯地C、坡耕地：C1横坡耕作

C2顺坡耕作［4］植被类型(6)：在表中所列对应类型上打“√”，如未列出的植被类型，在其他选项后填写植被类型名称。［5］郁闭度/植被盖度（%）(7)：草地覆盖度用针刺法或目测法确定盖度，灌木林和乔木林用对角线法或目测法确定盖度，单位百分比，具体调查方法见野外数据采集2）调查单元内样方测量部分。［6］平均植株高度(8)：选取有代表性的5至10棵植株，以平均值作为植株高度；或目估植被平均高度，作为植株高度。植株名称植株高度……平均［7］地貌类型(9)：在表中所列对应类型上打“√”，如未列出的其他选项后“√”。冻融侵蚀区涉及的地貌类型有：平原：海拔3500m以下，相对高度<30m的平坦地区，坡度小于7°。丘陵：海拔3500m以下，相对高度30m-200m。高平原：海拔3500m以上，相对高度<30m的平坦地区，坡度小于7°。高原丘陵：海拔3500m以上，相对高度30m-200m。低丘：海拔3500m以上，相对高度30m-50m。中丘：海拔3500m以上，相对高度50m-100m。高丘：海拔3500m以上，相对高度100-200m。山地：低山：海拔1000m以下，相对高度>200m。中山：海拔1000-3500m，相对高度>200m。高山：海拔3500-5000m，相对高度>200m。极高山：海拔>5000m，相对高度>200m。河谷阶地和河漫滩：分布在河流两侧，距河流水面有一定高度的平坦地面，阶地具有阶坎和阶面，河流阶（地）面为长条形向河床微倾的平缓地面，河流阶（地）坎为连接上下两级阶面的陡坎。阶地可根据距水面高度分为多级，用T1、T2、…表示阶地的级别。河漫滩为分布在河道两侧汛期被水淹没的平缓地面，可分为两级即低河漫滩和高河漫滩。扇形地：分布在主支流汇合处的扇形地形。台地：分布在山坡上的台状地形，台坎<200m，台面坡度<7°。低海拔台地：海拔高度<3500m高海拔台地：海拔高度>3500m湖滨平原：分布于湖泊周围的平坦地区，起伏度小于30m，坡度小于7°。低海拔湖滨平原：<3500m高海拔湖滨平原：>3500m［8］地貌部位(10)：是指对于各种地形地貌，由于地势的高、低、陡、缓的起伏而形成的各个地段。记录调查单元在上述地貌类型的部位并在对应的选项上打“√”。不同地貌类型的地貌部位如下：山（丘）地：山（丘）坡（麓）、山（丘）坡上部、中部、下部、山（丘）顶。平原、台地：中心位置、边缘。阶地、河漫滩：边缘、中心。扇形地：扇顶、扇中、扇缘。洼地［9］坡度(11)和坡向(12)：用罗盘测量，在对应类型上打“√”。测量方法同岩层倾角和倾向，详见附录罗盘使用说明。［10］冻融侵蚀类型(13)：根据调查点冻融侵蚀所产生的地貌表现形态确定冻融侵蚀类型，在对应类型上打“√”。不同冻融侵蚀类型所产生主要地貌表现形态如下：冻融泥流侵蚀：舌状泥流、鳞片状草皮坡坎、泥流扇、冰川式泥流、泥流阶地冻融分选侵蚀：石多边形、斑状土、石堤、石带和石冰川冻融风化侵蚀：石柱和土柱、岩屑锥与岩屑裙、岩屑坡、石海和石河、平底谷冻融滑塌侵蚀：热融洼地、热融滑塌、沟壁融塌（3）景观拍照先插好标牌，然后对调查单元景观进行拍照，包括一张近景照片和一张远景照片，用调查单元点位号+1和调查单元点位号+2分别作为该调查单元近景照片和远景照片的文件名，拍照时要将标牌包含在近景照片内。对典型的冻融侵蚀地貌表现形态可加拍照片，编号依次为调查单元点位号+3、+4……。（4）野外勾绘调查图实地到达野外调查单元，在卫星影像图上勾绘调查单元内各类土地利用类型的边界，形成各土地利用类型的图斑，并对每个图斑标注土地利用类型代码。并将调查单元内明显的冻融侵蚀地貌表现形态进行勾绘和标注。1.4室内数据整理分析将野外记录、景观照片、野外调查记录表、野外调查图、GPS数据（包括航迹数据）整理并输到电脑中。在电脑中，将野外勾绘图件数字化生成矢量文件。所有成果都保存到电脑相应文件夹下。具体包括：①输入、整理照片；②输入、整理野外调查登记表和文字记录；③数字化野外勾绘的图件。形成包括野外记录、记录表、照片、图件、航点航迹电子文档的系列成果，逐级上报。1.5质量控制县里将调查成果整理后，抽取调查点的10%进行自查，自查内容包括点位确定精度，GPS航点和航迹是否完整，记录内容是否完整，野外调查表填写是否规范，照片是否拍摄，图件绘制是否规范，自查后对存在问题进行纠正，然后上报省级主管部门。省里对县里上报的成果抽取5%的调查点进行抽查，抽查内容同县里自查内容，对存在问题纠正后上报国家。最后由国家抽取2%的调查点进行检查。5冻融侵蚀专题信息提取技术规定（刘）5.1冻融侵蚀区范围界定术语：冻融侵蚀区：侵蚀营力以冻融作用为主的区域。冻融侵蚀区具有能够产生强烈冻融作用的寒冷气候条件，冻融作用是最普遍、最主要的外营力侵蚀过程，同时有相应的冻融侵蚀地貌形态表现。数据处理：冻融侵蚀区范围界定所需数据为涉及西藏、四川、云南、青海、新疆、甘肃、内蒙古、黑龙江等省、自治区1:50000DEM数据，需对以上区域DEM数据进行拼接处理，同时需要最新全国县（市、区）一级行政区划图电子版。界定方法：我国冻融侵蚀区面积广大，不同区域由于地理位置的差异，冻融侵蚀区的下限海拔高度差异很大。须根据不同位置的经纬度利用冻融侵蚀分布下界海拔公式计算其冻融侵蚀区下界海拔高度。按该式计算的海拔高度以上的区域，且剔除冰川、湖泊、沙漠等区域即为冻融侵蚀区。（式）式中：H为冻融侵蚀区下界海拔高度（m），X1为纬度（º），X2为经度（º）。因子计算调查技术流程如图。图冻融侵蚀区调查技术流程MAPXMAPY式DEM–H冻融侵蚀区下界海拔分布图（H）DEMX1X2冻融侵蚀区下界海拔以上区域冻融侵蚀区分布图土地利用类型图具体计算步骤如下：（1）用DEM提取公式所需要的纬度（X1）图层和经度（X2）图层；（2）利用式做出冻融侵蚀区下界海拔高度（H）图层；（3）把DEM和H图层做减法运算，获得冻融侵蚀区下界海拔以上区域图层；（4）把冻融侵蚀区下界海拔以上区域图和土地利用类型图叠加，在冻融侵蚀区下界海拔以上区域图层中剔出冰川、湖泊、沙漠等分布区域；（5）适当考虑行政边界的完整性，与全国行政区划图进行叠加，对部分区域进行修正。质量控制冻融侵蚀区由DEM数据和土地利用类型图数据计算获得，尽量用比例尺较大的数据，在计算前要确保所用DEM数据和土地利用类型图数据准确可靠。此方法确定冻融侵蚀区范围和用遥感调查的冻融日循环天数大于180天的范围基本一致。成果构成冻融侵蚀区分布图。5.2 年冻融日循环天数术语冻融日循环：土壤温度日最大值大于0℃而日最小值小于0℃时，即认为土壤发生夜间冻结白天消融的日冻融循环过程。年冻融日循环天数：是指一年中冻融日循环发生的天数。数据处理地表的冻融日循环通过星载被动微波辐射计AMSR-E进行监测。AMSR-E数据可以通过网络从美国冰雪数据中心免费下载。通过选取高时间分辨率的AMSR-E辐射计数据，对冻融日循环进行监测。由于AMSR-E亮温数据产品在中低纬度地区不能达到每日的全覆盖，则需要根据拼接算法进行相邻两日亮温数据的拼接。因子计算根据拼接后得到的辐射计亮温数据，计算衡量地表温度和发射率变化的判据因子，利用判别算法对地表的冻融状态进行区分，标记冻融循环发生区域，统计一年内日循环发生次数。主要步骤是：（1）提取通道36.5V亮温以衡量地表温度的变化，计算Tb18.7H同Tb36.5V的比值用以衡量地表发射率的变化；生成地表温度因子图层和地表发射率因子图层；（2）将提取得到以上两个图层数据代入下式式进行计算，并比较计算结果的大小，若F>T，则为冻土，反之为融土；（3）对计算结果进行标识，获取冻融日循环发生区域，累计年冻融日循环发生天数，统计得到全国年冻融日循环天数分布图。冻融日循环因子的计算流程如下：图1日冻融循环因子计算流程质量控制对日冻融循环天数因子计算的数据质量进行评估，需要地面实际测量的地表状况参数对地表冻融状况的判别结果进行对比验证。因此，在本次调查中，需要对土壤和地表的实际状况进行实际测量和调查，以进一步对算法进行校正及检验，提高判别精度。需要观测的地表参数包括：土壤含水量、土壤温度、土壤容重、土壤质地和地表的粗糙度。这些参数的野外地面调查为算法的验证提供了依据，也为检验模型的结果提供了数据支持，从而能够为冻融侵蚀区范围的界定提供有力的数据支持。AMSR-E数据的象元面积较大（约25km*25km），因此要实现对卫星算法的验证，对地面测量的观测要求，布置数据自动采集系统对地表温度和含水量进行自动采集，以保证对卫星算法精度的验证。在调查区选择3个同步区域，观测区域内垂直剖面（深度>5cm）的土壤水分（单位：%）和土壤温度（单位：℃），在每个同步区域内布设100个点，每个点上分别布设一台数据采集仪、一个土壤水分传感器和两个土壤温度传感器，分别来测定土壤0~5cm的含水量、0~2cm和2~5cm的土壤温度。具体方案如下：测量仪器：土壤水分传感器（数量：100个；型号：CY-TSC；精度：±3%），土壤温度传感器（数量：200个；型号：CRZ-1632；精度：0.2℃），数据采集仪（数量：100个；型号：zigbee），GPRS网关（数量：10个；型号：zigbee），数据接收模块（数量：1个），主机（1台）。测量方法：选择同步区域：同步区域面积为25km*25km，位置选择在重点预防保护区，要求地势平坦，地表利用类型较均一，没有大面积的水体存在。布设数据采集系统：在同步区域内按照如图所示的方法布设数据采集系统，保证每部数据采集系统距离最近的另一部数据采集系统的距离小于1.6km。图数据采集系统布设方法示意图，图中圆圈代表数据采集系统数据采集：数据采集系统实时采集地表的温度和液态水含量，并将测量的数据通过GPRS模块发送到数据接收模块，进一步保存到主机硬盘中；布设好数据采集仪后，对同一地区进行连续1个月的测量；在三个同步区各取10个样进行手工测量和观测，选择点离布置的探头比较近，以便对自动采集数据进行校正。手工测量方法如下：①土壤水分测量仪器：烘箱，电子天平（精度0.01g），铝盒，5号自封袋，干燥器。测量步骤：a.在野外采样点采集土壤样品（超过15g），用自封袋密封，在自封袋上记录土样编号（日期+采样点编号+取土层次（0-2cm，2-5cm），带回实验室。b.回到实验室，取一个干燥铝盒，用电子天平称量“铝盒重”为m1(g)。c.在铝盒中装入10g左右土壤，称量“铝盒+湿土重”为m2(g)。d.将铝盒放入烘箱，105℃温度下烘干6-8小时，取出放置干燥器中冷却半小时，称量“铝盒+干土重”为m3(g)。e.计算重量含水量为：②土壤温度测量仪器：铂金电阻针式电子温度计，10cm直尺，照相机，GPS测量步骤：a.寻找较平坦的地面，记录GPS显示的采样点经纬度，用照相机对采样点环境进行拍照；；b.挖出6cm的垂直土壤剖面；c.分别将温度计探针前端5cm水平插入距地表0~2cm，2~5cm处，待温度计读数稳定后记录温度计的显示温度。4）数据处理：对每个采样点，选取每天1:30和13:30的土壤含水量和温度数据，通过温度判断地表是否发生冻融循环，如果如果地表发生冻结，通过两个时刻的含水量差得到相变水量；5）质量控制（精度评价）：将各点相变水量的计算值进行等权加和，得到整个象元的相变水量实测值；将相变水量算法用于AMSR-E卫星数据，得到反演的相变水量值；对比相变水量实测值与反演值，计算二者的相关性，对精度进行评价。进行卫星同步测量验证因子提取算法的流程，还需要开展地面参数的人工测量，以辅助数据采集仪的测量结果。人工对地表一些参数进行测量在对土壤和地表的各个参数进行测量时，均需利用GPS记录采样点经纬度，用照相机对采样点环境进行拍照。需要测量的地表参数及测量方法如下：1土壤容重定义：自然状态下，单位体积田间土壤烘干后的重量，单位是克/立方厘米（g/cm3）。测量仪器：100cm3体积环刀，电子天平（精度0.01g），烘箱，铝盒，环刀手柄，刮土刀，锤子，铁锨，7号自封袋。测量步骤：（1）出野外前，将干净的环刀编号，并记录重量m1(g)；（2）到达采样点后，选取较平坦的地面，去除地表杂物，将环刀刀刃朝下，环刀手柄放置于环刀上，用锤子敲打环刀手柄，将环刀垂直砸入土壤，使土面刚好超过环刀上沿；用刮土刀刮平环刀上表面，盖好上盖；用铁锨将环刀挖出；同样的方法盖好下盖。将环刀表面擦干净，用自封袋密封，编写容重采样编号（日期+采样点编号）。（3）将环刀取出，记录环刀编号、装土的环刀重量m2(g)；将环刀中的土壤移出放回自封带。（4）将自封袋带回实验室，测量自封袋内的土壤重量含水量Mg。（5）计算土壤容重为：2土壤质地定义：一定重量干燥土壤中，沙粒、粉粒和粘粒所占的重量百分比（此处采用美国制，沙粒粒径为>0.05mm，粉粒为0.05-0.002mm，粘粒为<0.002mm）。测量步骤：（1）在采样点选择较典型的地类，记录采样点编号，用10号自封袋取回500g土样。（2）回到实验室，采用吸管法测定土壤质地，得到洗失量（仅对含有机质或碳酸盐较多的土壤）、沙粒含量、粘粒含量、粉粒含量。3地表粗糙度定义：是指地面凹凸不平的程度，即地表微地形，是一种随机粗糙度，使用均方根高度和相关长度来分别描述垂直方向和水平方向上的土壤表面粗糙程度。①表面粗糙度的高度标准离差对于离散的一维数据，若z(x)表示在x位置上的高度，N表示取样个数，则高度标准差h可以定义为：式中：②表面自相关长度对于离散数据，相距x’=(j-1)x的归一化自相关函数，则由下式给出（其中：1≤j≤N的整数）：

当相关函数（x’）等于1/e时的间隔x’值被定义为表面相关长度l，即：（ι）=1/e测量仪器：粗糙度板，数码相机测量步骤：（1）将粗糙度测量板垂直放置在地表（图），使粗糙度板上的挡针自然地与地表接触，使水平器的水准气泡居中，并尽量避免在测量板上出现植被遮挡和阴影；（2）用相机拍摄粗糙度板（图），记录照片编号。（3）将照片导入计算机，提取每个挡针相对地面的高度z(x)和间隔x’。（4）通过提取挡针间隔x’和相对地面高度z(x)计算高度标准差和表面自相关长度。

图地表粗糙度野外测量成果构成野外测量数据集；中国区域每日地表冻融循环动态监测结果分布图；中国区域年冻融日循环天数分布图；5.3

日均冻融相变水量术语日均冻融相变水量：是指土体冻融循环过程中发生相变的水量。相变水量增加，冻结时由于水体结冰体积增大而对土体的破坏作用增加。在冻融交替过程中，土壤含水量的增大使得土壤抗剪切力减小。日均冻融相变水量反映了土壤含水量对冻融侵蚀强度的影响数据处理地表实际发生的相变水量可以通过AMSR-E数据的表现出的微波辐射特征变化来反映。AMSR-E数据可以通过网络从美国冰雪数据中心免费下载。通过选取高时间分辨率的AMSR-E辐射计数据，对冻融日循环进行监测。由于AMSR-E亮温数据产品在中低纬度地区不能达到全覆盖，要根据拼接算法进行相邻两日亮温数据的拼接。因子计算根据拼接后的AMSR-E数据，通过相变水量算法估计地表冻融循环过程中的相变水量。其计算步骤为（1）提取通道36.5V和10.65V的亮温，计算Tb10.65V同Tb36.5V的比值用以衡量地表发射率的变化，求取升降轨数据的准发射率的差异；（2）将提取得到的图层数据代入下式进行相变水量的计算。（3）累计年冻融相变水总量，进行平均获取日均冻融相变水量。图日冻融相变水量因子计算流程质量控制需要开展地面观测土壤水分和温度等参数来验证冻融相变水量因子，已保证其获取精度。对于需要开展的地面测量参数布点、观测步骤与冻融日循环天数的观测规范相同。成果构成野外测量数据集；中国区域每日地表冻融相变水量动态监测结果分布图；中国区域年均冻融相变水量分布图；5.4年均降雨量术语：年均降雨量：一个区域多年的年降水量的平均值。数据处理：收集西藏、四川、云南、青海、新疆、甘肃、内蒙古、黑龙江等省、自治区各气象站和水文站1981-2010年的降水量资料。计算多年平均年降水量，绘制降水量等值线图。将等值线图空间插值成为30m空间分布率的栅格数据。因子计算:

计算技术流程如图。赋值标准全国各气象站和水文站近30年逐年降水资料全国多年平均年降水量等值线图及30m格网全国各地多年平均降水量年均年降水量因子图图年均降水量因子调查技术流程（1）利用各气象和水文台站降水量资料，计算多年平均降水量。（2）绘制降水量等值线图。基于GIS软件，利用各地多年平均降水量，绘制冻融侵蚀区降水量等值线图。（3）对降水量等值线图进行空间插值，建立30m分辨率冻融侵蚀区年均降水量栅格图。（4）根据冻融侵蚀年降水量因子赋值标准将年均降水量分布图分成四级，得到冻融侵蚀年均降水量因子图。质量控制：确保收集到的降水资料全面准确，对西藏、青海等气象台站稀少的区域可以2000至2010年间TRMM3B42数据估算的年均降水量数据进行补充。成果构成：冻融侵蚀年均降雨量因子图5.5坡度术语：同水蚀因子计算：（1）计算冻融侵蚀区坡度图，计算方法同水蚀；（2）根据冻融侵蚀坡度因子赋值标准将冻融侵蚀区坡度图分成四级，得到冻融侵蚀坡度因子图。质量控制：同水蚀坡度调查一致。成果构成：冻融侵蚀坡度因子图DEM坡向图坡向因子图赋值标准5.6坡向术语：坡向：坡向为坡面法线在水平面上的投影的方向，不同坡向的地表由于接受太阳辐射强度不同，造成坡向小气候和土壤理化性质存在差异，进而影响冻融作用的强弱程度。因子计算：坡向因子由DEM生成，调查技术流程如图。

（1）利用DEM，在GIS软件中生成坡向图；（2）根据冻融侵蚀坡向因子赋值标准将坡向图分成四级，得到坡向因子图。质量控制：同坡度因子质量控制。成果构成：冻融侵蚀坡向因子图。5.7植被覆盖术语：植被盖度：是指植被（包括叶、茎、枝）在单位面积内植被的垂直投影面积所占百分比。因子计算：计算冻融侵蚀区植被盖度图层，计算方法同水蚀；根据冻融侵蚀植被盖度因子赋值标准将冻融侵蚀区植被盖度图分成四级，得到冻融侵蚀植被盖度因子图。质量控制：同水蚀植被盖度调查一致。成果构成：冻融侵蚀植被盖度因子图。6.3冻融侵蚀强度模型说明冻融侵蚀评价采用指标评价法。选择年冻融日循环天数、日均冻融相变水量、年均降水量、坡度、坡向和植被盖度作为评价指标，对各指标赋予权重，计算综合评价指数，按照分级评价标准判定对冻融侵蚀强度。冻融侵蚀采用国内经验模型评价：式中：Wi——各评价指标的权重，权重分配见表；

Ii——各评价指标的赋值，赋值标准见表；

I——综合评价指数，综合评价指数分级标准见表。（式）指标年冻融日循环天数日均冻融相变水量年均降水量坡度坡向植被盖度权重0.150.150.050.350.050.25表冻融侵蚀强度分级评价指标及权重评价指标赋值标准1年冻融日循环天数（天）≤100100-170170-240>240赋值12342日均冻融相变水量（v/v）≤0.030.03-0.050.05-0.07>0.07赋值12343年均降水量（mm）≤150150-300300-500>500赋值12344坡度(º)0-33-88-15>15赋值12345坡向(º)0-45,315-36045-90,270-31590-135,225-270135-225赋值12346植被盖度60-10040-6020-400-20赋值1234表冻融侵蚀强度分级评价指标赋值标准计算方法根据冻融侵蚀强度分级评价指标赋值标准获得冻融侵蚀评价各因子图层；将各因子图层代入模型计算综合评价指数图层；对冻融侵蚀综合评价指数图层按照冻融侵蚀判别标准分级得到冻融侵蚀强度分布图判别标准冻融侵蚀强度判别标准见表冻融侵蚀强度微度轻度中度强度极强度剧烈综合评价指数（I）1-1.71.7-2.22.2-2.52.5-2.82.8-3.33.3-4表冻融侵蚀强度判别标准成果构成制冻融侵蚀区土壤侵蚀强度分级图；各省、县冻融侵蚀强度分级面积统计表。质量控制（1）遥感反演的的冻融相变水量数据，抽样率1%，抽样合格率要求达到80%以上；（2）“冻融侵蚀野外调查表”数据，抽样率2%，抽样合格率要求达到100%以上；（3）整个调查抽取2%野外调查单元进行验证，合格率要求达到100%。附录1：GPS使用方法（以GARMINMap60CSx

为例）1、名词解释定位：是指打开GPS采集器后，采集器能够捕捉到足够的卫星，从而确定当前的位置。导航：GPS采集器定位后，可以为您指示到达您选择的目的地点的路线、距离和方向以及声音提示等，即可称作导航。航点：由用户设定的包括经纬度、高度等位置信息的点。可以直接在电子地图上选择设定，也可以在GPS采集器定位后存储当前的位置。可以用它标记去过的地方，或生活中新增加的商场、大厦等以补充电子地图中的信息点。航迹：GPS采集器定位后，自动将用户行进过的路线的轨迹存储在机器里，称为航迹。航迹是以点的形式存在GIS采集器中，即用户行进过程中经过的点以一定的方式分布连接而成，称为航迹点。航线：用户可以自已编辑起点和终点，由机器计算出来的路线。2、按键及功能介绍3、开机定位GPS是靠接收卫星信号来提供导航信息的，所在位置的天空可视情况将决定GPS的定位速度。GPS信号不能穿过岩石、建筑、人群、金属、密林等障碍。因此，为得到最佳结果应尽量在天空开阔处使用。卫星页面显示GPS卫星分布图和信号强度图，并告诉您什么时候可以导航。要确定出位置至少需要三颗GPS卫星信号。卫星分布图描绘了在您所处的位置仰望天空所看到的GPS卫星及分配数量。卫星及其编号以圆球形式在分布图中出现，接收到信号后圆球的颜色将变深。外边的圆表示地平线，内部的小圆表示头上天空45度角的范围。每颗卫星的信号强度用竖条显示在卫星分布图下面。信号越强竖条越高。正在搜索卫星—每次开机后，采集器都将首先进入这种工作状态。状态栏的图标是二维位置—页面上显示当前位置的坐标，但定位误差较大，采集器捕捉的GPS卫星数量和强度不够，还不能准确导航。状态栏的图标是三维位置—采集器至少捕捉到4颗GPS卫星，可以确定当前的位置和高度，位于导航状态。状态栏的图标是按菜单键可打开卫星页面的选项菜单，可以进行相关操作：打开/关闭GPS、设置地图方向(上为航向/上为北)、将卫星页面设置成单色或多色、初始化位置以及查看GPS高度。4、页面介绍主要页面说明集思宝Map60CS/Map60CSx出厂默认的六个主页面分别是：卫星页面、旅行计算机、地图页面、罗盘、高度计以及主菜单页面,参见。可以按翻页键和退出键循环显示这几个页面。卫星信息页面显示卫星信号接收强度、估计误差值等信息。地图页面显示航点、兴趣点、航线、航迹及其他地图资料，还可以进行测量距离等操作。旅行计算机页面以数据的形式来显示当前的旅行信息。包括速度、里程、日出日落、高度、坐标等...30多项数据。电子罗盘页面用于显示方向信息，导航状态下可用旋转的罗盘为您显示出当前的行进方向和目标方位信息。高度计页面提供一系列的高度信息及气压变化曲线图。主菜单页面显示本机各种功能设定的选项。5、保存航点当集思宝Map60CS/Map60CSx定位后，可以在任何页面按存点键将当前位置存储为一个航点，还可以对它进行编辑，可以更改航点名字、图标、注释以及航点经纬度等信息。方法：（1）按存点键都会弹出航点页面。（2）按方向键移动光标，如果要修改航点名称，就将光标移到页面顶端，图中“001”的地方，按输入键将弹出的文字输入界面，输入航点名称，如果这个名称已经存在，机器将会弹出一条信息提示：“航点已经存在”，按输入键关闭此信息后返回到航点页面，以便让您重新选择新的航点名称。（3）如果要修改航点的图标，就将光标移到航点名称左侧的方框上按输入键，弹出的页面参见上图中的航点图标，按方向键将光标移到喜欢的图标上再按输入键确定即完成图标更换，返回航点存储页面。按此方法还可以依次修改注释、经纬度、高度等信息；（4）将光标移到“地图”，按输入键可以查看该航点在地图中位置，按退出键返回航点页面；（5）将光标移到“确认”，按输入键确定即完成航点保存；按退出键取消航点保存。6、保存航迹如果打开了航迹存储的开关，集思宝Map60CS/Map60CSx在定位后会在地图页面上沿着您的运行线路自动画出一条轨迹，我们称为“航迹”。存储航迹设置打开航迹页面：按两次菜单键打开主菜单，选择“航迹”，按输入键进入航迹页面。打开/关闭航迹记录开关在航迹页面，在页面顶部的“记录航迹”的开关是关闭状态，用方向键将光标移到“打开”上，按下输入键，将打开航迹记录开关。设置航迹记录方式（1）在航迹页面，将光标移到“设置”上，按下输入键；在弹出的页面设置航迹记录方式：☆记录满后从头覆盖：确认框中输入“√”，以选定记录满后从头开始的航迹记录方式，否则，在航迹记录到99%后将不再记录航迹。☆记录方式：您可以按“时间、距离、自动”三种记录方式记录航迹。（2）数据卡设置：选择“数据卡设置”后按输入键，进入数据卡设置页面；选择“将航迹段存入数据卡”后，当前记录的航迹会被自动的存入到数据卡中，并且被自动的命名为当天的日期，同时会显示数据卡空间的使用量。删除航迹段：选择“删除全部”后按输入键，弹出的小窗口中选择“是”即可删除数据卡中所有的航迹段；如果只想删除某一条航迹段，则将光标移动到该航迹段上按输入键，弹出的小窗口中选择“是”即可删除该条航迹段。

数据卡设置页面下按菜单键，可以选择将本页恢复到出厂设置。●选择“时间”：在“记录方式”栏选择时间后，将光标下移到“记录间隔”并按输入键，将弹出数字键盘供您输入记录航迹的间隔时间。即间隔多长时间记录一个航迹点。●选择“距离”：在“记录方式”栏选择距离后，将光标下移到“记录间隔”并按输入键，将弹出数字键盘供您输入记录航迹的间隔距离。即间隔多少米记录一个航迹点。●选择“自动”：在“记录方式”栏选择自动后，将光标下移到“记录间隔”并按输入键，将弹出一个下拉菜单：最大、最小、正常、较大和较小五个选项供您选择。机器将按您的选择自动地安排航迹点的密集度。☆颜色：根据需要可以选择航迹在地图上的显示颜色，本机提供10种颜色供您选择清空航迹在航迹页面用方向键将光标移到“清空”上，按下输入键，将弹出“您是否要清除航迹记录？”的提示。选择“是”将删除航迹。百分比栏将显示为0%。保存航迹在航迹页面，用方向键将光标移到“保存”上，按下输入键，将弹出一条信息：您要保存所有的航迹吗？选择“是”将会把百分比栏的航迹压缩保存为一条航迹记录（每条小于500个航迹点），我们可以给它取名、可以查看这条航迹的总长度，它所围成的面积数、设置航迹的颜色以及是否在地图上显示。保存的航迹将默认以当天的日期(00-00-00)命名，且自动转到这条航迹的页面。按页面中的“删除”将删除这条航迹记录；选择“地图”可以查看航迹在地图上的位置；选择“返航”，将以这条航迹原路重新走一遍，可以从开始端到结束端，也可以相反；选择“确认”将返回航迹页面。集思宝Map60CS/Map60CSx一共可以保存20条航迹。

附录2：地质罗盘使用方法一、地质罗盘的结构：

地质罗盘式样很多，但结构基本是一致的，我们常用的是圆盆式地质罗盘仪。由磁针、刻度盘、测斜仪、瞄准觇板、水准器等几部分安装在一铜、铝或木制的圆盆内组成：（一）磁针——一般为中间宽两边尖的菱形钢针，按装在底盘中央的顶针上，可自由转动，不用时应旋紧制动螺丝，将磁针抬起压在盖玻璃上避免磁针帽与项针尖的碰撞，以保护顶针尖，延长罗盘使用时间。在进行测量时放松固动螺丝，使磁针自由摆动，最后静止时磁针的指向就是磁针子午线方向。由于我国位于北半球磁针两端所受磁力不等，使磁针失去平衡。为了使磁针保持平衡常在磁针南端绕上几圈铜丝，用此也便于区分磁针的南北两端。（二）水平刻度盘---水平刻度盘的刻度是采用这样的标示方式：从零度开始按逆时针方向每10度一记，连续刻至360度，o度和180度分别为N和S，90度和270度分别为E和W，利用它可以直接测得地面两点间直线的磁方位角。（三）竖直刻度盘-