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土壤制图

土壤地理学和地图制图学相结合的边缘学科,研究和表达土壤及其性质的空间分异和组合特征形式。着重以图形反映土壤类型、组合及其分布规律性;还与土壤学其他分支学科相结合,研究和反映土壤的地理特点和区域分异。为土壤资源的评价和统计,因地制宜地利用改良土壤、自然区划、农业区划、环境保护、国土整治等服务。内容 土壤图主要由土壤专业内容和地理要素两大部分组成。

土壤地理学和地图制图学相结合的边缘学科,研究和表达土壤及其性质的空间分异和组合特征形式。着重以图形反映土壤类型、组合及其分布规律性;还与土壤学其他分支学科相结合,研究和反映土壤的地理特点和区域分异。为土壤资源的评价和统计,因地制宜地利用改良土壤、自然区划、农业区划、环境保护、国土整治等服务。

内容

土壤图主要由土壤专业内容和地理要素两大部分组成。土壤专业内容由制图单元和图斑来体现,每幅图由各种不同形状和面积的图斑所构成,在同一幅图内可同时存在制图单元相同和不同的各种图斑。地理要素包括等高线、水系、交通线、特殊地物区界、居民点及其他注记等,它对专业内容起定向和定位的作用,有助于揭示土壤分布与自然环境之间的相互关系,在一定程度上还可间接校核专业内容的精确性。土壤专业内容是核心,地理要素是骨架,两者相辅相成。

制图单元及系统

制图单元是表示图斑内容的单位,制图单元及其系统的拟制是编制土壤图的基础。从适应土壤资源评价和利用出发,制图单元的内涵有所发展。制图单元的主要成分是由土壤类型组成的单元,我们称之为土壤制图单元,它以土壤分类单元为基础,但不等同,作为反映在图上的内容,制图单元还应根据制图原则、比例尺大小、制图目的来确定。它可以呈单个土壤类型和组合土壤类型两种形式,以组合土壤类型为内容的复区图斑,一般是在地理上有一定发生联系,并毗连分布的能重复出现的土壤组合,而不是土壤类型的简单相加。制图单元的第二个内容是在实地上占有一定面积的非土壤形成物,如冰川、雪被、盐壳、盐泥、岩石露头等,称之为非土壤制图单元。复区图斑可以是土壤类型之间的组合,也可以是土壤类型和非土壤形成物之间的组合。另外,在图上还可根据各类土壤及不同地区确定一些“相”,如山地相、侵蚀相、石质戈壁相(干旱区所特有)等,这些相表示与利用管理有关的土壤和环境条件上的差异,它们不作为单独的制图单元,但却是区分制图单元的因素。土壤制图单元的分类级别大体相应于成图比例尺,一般是比例尺愈小,基本制图单元中土壤的分类级别愈高。大比例尺土壤图多为土种和变种,中比例尺土壤图多为土属和土种,小比例尺土壤图多为土类、亚类或土属。同一种比例尺,土壤分类级别通常是农区低于非耕作区,山区高于平原地区。制图单元系统包括基本制图单元和上层制图单元,前者即实际上图单元,为系统中最低的一级,后者主要作为归纳用,并反映土壤类型之间的发生关系。土壤制图单元系统与土壤分类系统的关系有两种形式。一种是两者等级一致,以分类系统代替制图单元系统,往往等级多,比较繁琐;另一种是两种等级不全相同,不同等级的分类单元根据制图的需要可作为同一级基本制图单元,等级少,比较简单明了。制图单元的排列,一般以正确表现土壤分布规律和图幅内容清晰易读为前提。土壤制图单元的排列以土壤分类系统作为结构的基础,但不一定与分类系统排列完全一致;组合土壤单元排在单个土壤单元之后;非土壤形成物排在土壤制图单元之后,相排在最后。

图斑结构和组合

图斑是制图单元在图上所表示的有区界的空间范围,每个图斑均有一定的几何形状和面积。图斑结构是指单个图斑中制图单元存在的基本形式,包括组成分、面积对比关系、结构形成的基础等。根据图斑结构的类型,国际上主要有3种制图体系:①土壤类型图。主要以图斑中占优势的单个土壤类型为制图单元,有时将对生产利用或土壤形成有关的非土壤形成物作为图斑内容,或以符号定位表示。这种图反映的地理分布规律明显,但因实际上即使在最小图斑内的土壤也很少是单一的,故不能准确地表示土壤的面积。②土壤组合图。主要以两个以上的各级土壤分类单元或者很少有土壤的杂集区(miscellaneous areas)表示图斑的内容,同时确定一些对生产管理有关,但不属于任何分类单元的相。根据图斑内土壤(或杂集区)的组成类型、百分比和地理模式或者不同的相划分开制图单元。图斑内上述成分以外的内含物(inclusion)不能超过图斑面积的15%~25%。这种图有利于统计和评价土壤资源,但反映土壤分布规律不如类型图清晰。③土被结构图。土被结构研究的对象是与地形单元相联系的土壤群体,它的最小组成部分是土壤复域(由一些在发生上有不同程度联系,并形成了一定几何形状的单元土区所组成)。因此,除部分大比例尺图外,主要以土壤复域为制图单元。它类似于土壤组合图,但更多地深入到研究其组成分间(单元土区间)发生上的联系和土被结构的几何形状,在划分的依据上强调了发生—几何形状。这种图因立足于土壤群体及其发生,有可能更准确地预示自然条件和人为条件下土被的变化,有效地为土壤的合理布局及土壤改良规划作参考,但土被结构在理论上和生产应用上还有许多问题需要研究,而且也不能完全代替土壤图。中国很长一段时期均采取以单个土壤单元为图斑内容的单区为主的制图方法。20世纪80年代以来吸收了国内外土壤制图的经验,也采取单区和以组合土壤单元为图斑内容的复区并重的制图方法。在一幅图上具体图斑确定用何种形式,则与最小图斑面积中土壤分布状况有关。在最小图斑允许的范围内,与比例尺相应等级的土壤类型能够单独表示的则以单区图斑表示,否则以复区图斑表示。复区图斑中其主要和次要组成分的面积比分别为50%~70%和30%~50%,农耕地次要成分为10%;一般土壤为10%~30%者可作为在命名上不表示的内含物计算面积。

土壤图斑组合则根据不同的比例尺,以图形显示了不同规模的土壤组合规律。如小比例尺全国性土壤图的图斑组合,主要反映与生物气候相联系的土壤广域分布规律,以及受大地貌、母质、耕作活动的影响而形成的土壤区域分布特征。又如中比例尺区域性土壤图的图斑组合,主要反映与中地形、母质特性、水文地质条件以及人为耕作活动相联系的土壤中域分布规律。大比例尺土壤图,则主要反映与微地形起伏、质地差异、水分状况、水盐变化、耕作培肥措施相联系的土壤微域分布规律。

土壤制图技术

世界上制图技术手段的不断革新,保证了制图精度和速度的逐步提高。土壤调查制图初期,使用常规制图法,以地形图为底图,采用路线勘察进行调查制图。至20世纪50年代,发展到利用航片的综合目视判读法,以间接判读指标(如地形、母质、植被、土地利用现状等)结合直接判读指标(土壤本身的性质)综合判读,编制大、中比例尺土壤图。70年代以来又发展到利用卫星图象目视判读编制中、小比例尺土壤图,并结合假彩色合成及其他影象增强仪器进行技术处理,提高制图精度。同时,以地物波谱特性为主要依据的自动识别分类和制图自动化技术也应用到土壤制图中。中国多采用航片、卫片目视判读与常规制图方法相结合,比已往单用常规制图较大地提高了图斑界线的精度,增大了图斑内容的准确性。采用监督分类和非监督分类方法,运用卫星遥感数据,编制水土流失图和地面覆盖类型图,并进行编制土壤图的尝试,使制图技术不断发展。

程序和方法

制图程序通常可以分为准备、野外调查、室内作业和编制稿图、清绘及整饰成图、制印出版等5个阶段。

准备阶段

根据制图的目的和任务,选择土壤图的比例尺;制定技术方案和工作计划;收集资料,分析资料,勾绘航、卫片影象图;做好编图和野外工作的物质准备。收集的资料应包括地理底图、土壤专业图和论文报告、相邻学科(如地貌、地质、第四纪地质、水文地质、植被、气候、土地利用等)的图件和文字、航片、卫片等。通过对所收集的资料仔细研究、分析、比较来评定内容质量,从而确定基本资料、补充资料、参考资料。在中、小比例尺土壤图编制时还可对卫片影象图进行初判。

野外调查阶段

要求达到:①了解和掌握土壤类型及其分布规律;②建立航片或卫片判读标志;③分析、评价、使用、校核已有资料;④进行大比例尺的详查填图和中、小比例尺空白地区的补充调查制图。大比例尺土壤图通常要求在实地进行全面而详细的调查和填图,中比例土壤图一般采取路线调查填图和样区详细调查相结合的方法,小比例尺土壤图多采用路线调查,或路线调查与重点地段详细解剖的方法。

室内作业和编制稿图阶段

首先在室内土壤分析和野外调查的基础上确定土壤制图单元及其系统,需利用已有资料的地方还需做出基本图件资料制图单元与新拟定的制图单元系统的对照表,以便于应用;接着即着手编制土壤图稿图,一般在蓝晒聚脂片的地理底图上进行。在资料较好的地区,以基本图幅资料为主,结合航片、卫片和野外调查材料,编制中、小比例尺土壤图;而资料较差地区,以野外调查材料为主,结合航片、卫片和补充资料进行编制。大比例尺图则主要是校核和修改野外的填图。为了提高精度,对小比例尺图,往往先编制稍大于成图比例尺的过渡图,然后缩编成土壤图。为了保证质量,编制中、小比例尺图时,还需注意制图综合的科学性。

清绘及整饰成图阶段

将编稿原图严格按照出版要求进行清绘,清绘前需对代号和符号最后确定,进行颜色设计。有一版清绘和分版清绘两种形式,一版清绘是将编稿原图的所有要素全部清绘在一块图版上,容易协调各要素和保证套合精度;分版清绘可分为地理底图要素、土壤界线及代号、居民地注记等版,在制印时能节省部分分涂工作,制印出版的图多采用后一方式。供制印用的清绘原图有裱版清绘原图、聚脂薄膜清绘原图、刻绘原图三种。由于颜色是直观表达科学内容的主要手段,符号则是重要方法,所以清绘后的图还需运用颜色、符号显示及进行整饰,以期达到土壤分布规律清楚、清晰易读、美观大方,具有良好的读图和用图效果。普通土壤南方地区用暖色,高寒地区用冷色;北方地区随着气候由湿润到干旱,颜色从比较灰暗到逐渐明亮;低地用蓝绿色调;人工耕种的潮土、灌淤土土和水稻土分别以黄绿和蓝色为主,色调尽量与图斑包含的主要土壤类型颜色相近。部分采用习惯色。还应考虑图廓外的内容安排及图面整饰,如图名、图例、署名及必须配置的断面图、地势图、资料图等的合理安排。在编、绘完成后必须写出图幅说明书。

制印出版阶段

与印刷厂协同进行。①制作总色样图:是制印配色网线的依据,根据着色的清绘原图或在其基础上进行修改,最好制作数样择优送厂。②制作分色样图:是制版中分版分涂的依据,要求色彩鲜艳,对比强烈,各要素和土壤图斑的分色正确,普染范围清晰。③制印与出版:进行制印工艺方案设计、制版、打样、审图、印刷、出版。

发展趋势

日益重视土壤制图的理论研究;进一步扩大土壤制图的领域,开展系列成图工作;逐渐加强遥感制图和自动化制图的技术;逐步实现制图的定量化和标准化。向土壤制图的深度、广度和定量化发展。