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隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，土壤成為了一個至關重要的資源。然而，土壤的種類繁多，其特性也不一，對于土壤的管理與保護，我們需要了解它們的詳細信息。 Hwsd數(shù)據(jù)庫是一個旨在提供土壤屬性數(shù)據(jù)、特征數(shù)據(jù)和物理數(shù)據(jù)的全球土壤數(shù)據(jù)庫，其提供的土壤數(shù)據(jù)是全球唯一的十米分辨率。
那么，如何利用 hwsd 數(shù)據(jù)庫有效管理土壤數(shù)據(jù)呢？
一、了解Hwsd數(shù)據(jù)庫
Hwsd 數(shù)據(jù)庫是英國 Rutherford Appleton 實驗室和歐洲聯(lián)盟合作的一個項目，它又稱“全球土壤數(shù)據(jù)庫”。Hwsd數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供標準的用于全球土壤類型分類的系統(tǒng)。其中主要的數(shù)據(jù)集包括：土壤屬性數(shù)據(jù)、特征數(shù)據(jù)和物理數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)準確度高、覆蓋廣泛、數(shù)據(jù)量大，不僅僅有能夠擴展的全球土壤數(shù)據(jù)庫，還有適配全球范圍的自動土壤分類，以及耦合各種土壤過程過程模型的相關數(shù)據(jù)。Hwsd 數(shù)據(jù)庫在土地利用規(guī)劃、土壤環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)勘探以及自然資源調(diào)查等領域都有廣泛的應用。
二、Hwsd數(shù)據(jù)的優(yōu)勢
1.全球性
Hwsd 數(shù)據(jù)庫可以涵蓋全球范圍，從亞洲、非洲、歐洲、北美洲到南美洲和大洋洲都有覆蓋。
2.數(shù)據(jù)量大
Hwsd 數(shù)據(jù)庫收集了全球范圍內(nèi)擁有土壤分類體系的特征數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，包括 219 萬個樣本數(shù)據(jù)，其中描述了土壤的 359 種屬性特征、170 種土壤是水分特征和 153 個土壤行政區(qū)域。
3.數(shù)據(jù)準確性高
Hwsd 數(shù)據(jù)庫對全球土壤的分類人工進行校對和糾錯。這種方法可以在一定程度上降低錯誤率，提高數(shù)據(jù)的可靠性和準確性。
4.可擴展性強
Hwsd 數(shù)據(jù)庫使用了現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)管理方法，可以很容易地與其他相關數(shù)據(jù)庫相連接，進行土壤屬性與其它地理信息數(shù)據(jù)的融合。
三、Hwsd數(shù)據(jù)的應用
1.用于土地規(guī)劃
Hwsd 數(shù)據(jù)庫可以提供有關土壤特性的信息，利用這些信息可以進行土地規(guī)劃和土地利用調(diào)查。例如，根據(jù)不同土壤類型的特性，可合理選擇適當?shù)闹脖?，從而達到科學合理的利用效果。
2.用于土壤環(huán)境監(jiān)測
Hwsd 數(shù)據(jù)庫可以提供大范圍領域的土壤信息，可為土壤環(huán)境監(jiān)測工作提供更加準確的數(shù)據(jù)，幫助減少污染和其他潛在風險。
3.用于耦合土壤-水分過程模型
Hwsd 數(shù)據(jù)庫可以被用來耦合各種土壤過程過程模型，例如氮、磷等養(yǎng)分的循環(huán)過程、土壤水分過程等。結合專業(yè)的數(shù)據(jù)分析工具，利用 Hwsd 數(shù)據(jù)可以進行更具深度的土壤調(diào)查和分析。
四、Hwsd數(shù)據(jù)庫的使用
1.下載Hwsd數(shù)據(jù)庫
可以通過 Hwsd 的官網(wǎng)進行下載，或者通過各種科技論文數(shù)據(jù)庫獲得。
2.安裝Hwsd數(shù)據(jù)庫
在此之前，需要確保電腦上已經(jīng)安裝了 PostgreSQL數(shù)據(jù)庫和PyCharm 編譯器，安裝方法可以參考官方教程。
3.調(diào)用Hwsd數(shù)據(jù)庫
通過代碼，可調(diào)用 Hwsd 數(shù)據(jù)庫來查找所需的土壤數(shù)據(jù)并進行相關分析工作。例如，使用 Python 代碼調(diào)用數(shù)據(jù)庫：
!pip install psycopg2-binary
import psycopg2
conn = psycopg2.connect(dbname=’db’, user=’user’, password=’pwd’, host=’127.0.0.1′, port=’54320′)
cur.execute(“SELECT * FROM hwsd_1 WHERE abundance_r_1 > 80 AND usda_soil_tex_class BETWEEN ‘Clay’ AND ‘Clay Loam'”)
可以通過調(diào)用下面代碼可生成一個表格：
cur.execute(“CREATE TABLE result AS(SELECT * FROM hwsd_1 WHERE abundance_r_1 > 80 AND usda_soil_tex_class BETWEEN ‘Clay’ AND ‘Clay Loam’)”)
以上僅為簡單示例，具體使用可參考Python網(wǎng)站上的相關教程。
Hwsd 數(shù)據(jù)庫可以提供全球范圍內(nèi)的土壤數(shù)據(jù)信息，并為各類土壤調(diào)查提供強有力的支持，促進了土壤科學研究的進程，并在土地利用規(guī)劃，土壤環(huán)境監(jiān)測等領域有著廣泛的應用前景。了解Hwsd數(shù)據(jù)庫的特性及其應用，可以更加有效地管理土壤數(shù)據(jù)，從而更好地維護土壤資源。
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數(shù)據(jù)來源與處理
區(qū)域地殼穩(wěn)定性基礎數(shù)據(jù)來源于中國地質(zhì)科學院地質(zhì)力學研究所主編的《中國區(qū)域地殼穩(wěn)定性圖（1∶500萬）》，1997年由地質(zhì)出版社出版
?；贏rcGIS平臺，將中國區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性圖數(shù)字化，并對柵格化后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。
斷裂活動性基礎數(shù)據(jù)來源于鄧啟東主編的《中國活動構造圖（1∶400萬）》，2023年由地震出版社出版
。
海拔與地表起伏度基礎數(shù)據(jù)來源于美國太空總署（NASA）和國防部國家測繪局（NIMA）聯(lián)合測量的數(shù)字地表高程模型SRTM DEM，數(shù)據(jù)精度為3弧秒（90×90m），由中國科學院資源環(huán)境數(shù)據(jù)中心提供?；赟RTM DEM數(shù)據(jù)，利用ArcGIS空間分析模塊Spatial Analyst中鄰域統(tǒng)計工具Neighbor-hood Statistics，以4×4像元的矩形作為模版算子對整個研究區(qū)進行遍歷計算，分別悄睜燃提取各區(qū)域更高海拔和更低海拔數(shù)據(jù)，運用柵格計算器calculator，將兩者求差，得到一個新柵格圖層，其每個柵格的值是以這個柵格為中心的確定領域的地形起伏啟虛度值。
植被覆蓋度基礎數(shù)據(jù)來源于2023年全球旬NDVI數(shù)據(jù)集，空間分辨率：0.05°×0.05°，坐標系統(tǒng)：WGS1984，NDVI值域為，由地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享平臺提供。旬NDVI數(shù)據(jù)均通過國際通用的可以進一步消除云、大氣、太陽高度角等部分干擾的更大合成法獲得，利用像元二分模型估算植被覆蓋度。
巖溶發(fā)育程度基礎數(shù)據(jù)來源于中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心“區(qū)域地質(zhì)調(diào)查跟蹤與部署研究項目”（）。
地表濕潤指數(shù)基礎數(shù)據(jù)來源于1961～2023年中國地面降水月值0.5°×0.5°格點數(shù)據(jù)集（V2.0）數(shù)據(jù)、1961～2023年中國地面氣溫月值0.5°×0.5°格點數(shù)據(jù)集（V2.0）和日照時數(shù)數(shù)據(jù)，由中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)提供。地表濕潤指數(shù)計算公式為：
W=P/ET
式中：W為濕潤指數(shù)早帶；P為降水量(mm)；ET
為潛在蒸散量(mm)。ET
采用Thornthwaite模型計算。
土壤可蝕性基礎數(shù)據(jù)來源于世界土壤數(shù)據(jù)庫（HWSD v1.1），由地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享平臺提供。數(shù)據(jù)比例尺為1km格網(wǎng)，數(shù)據(jù)格式為Geotiff，時間為2023年。該數(shù)據(jù)庫由聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）、國際應用系統(tǒng)分析研究所（IIASA）、荷蘭ISRIC-World Soil Information、中國科學院南京土壤研究所（ISSCAS）、歐洲委員會聯(lián)合研究中心（JRC）于2023年3月共同發(fā)布。數(shù)據(jù)庫提供了各個格網(wǎng)點的土壤類型（FAO-74、85、90）、土壤相位、土壤（0～100cm）理化性狀（16個指標）等信息。采用在我國廣泛使用的EPIC模型，利用土壤有機質(zhì)和顆粒組成因子（粘粒、粉粒、砂粒）進行估算土壤可蝕性因子K。
土壤侵蝕強度基礎數(shù)據(jù)來源于中國1∶10萬土壤侵蝕強度等級圖（1997～2023年），由地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享平臺黃土高原科學數(shù)據(jù)共享平臺提供。數(shù)據(jù)內(nèi)容覆蓋1997～2023年1∶10萬各省土壤侵蝕強度等級數(shù)據(jù)，包括水力侵蝕、風力侵蝕、凍融侵蝕、重力侵蝕、工程侵蝕5個一級類別；微度、輕度、中度、強度、極強度、劇烈6個二級另類別，由第二次全國遙感水土流失普查獲得。
社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)采用的是全國千米網(wǎng)格GDP分布數(shù)據(jù)集和全國千米網(wǎng)格人口分布數(shù)據(jù)集，由國家科技基礎條件平臺：地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享平臺（www.geodata.cn）提供。
土地覆被數(shù)據(jù)采用的是地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享平臺提供的2023年全球1km土地覆被數(shù)據(jù)集（GlobCover）。GlobCover是歐洲空間局（European Space Agency）建立的全球土地覆被數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集是根據(jù)UNLCCS分類標準，綜合采用監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類兩種方法對多時相的MERIS L1B數(shù)據(jù)進行分類而得到的。GlobCover數(shù)據(jù)集空間分辨率5°×5°。根據(jù)需要，本書將土地覆被類型合并為耕地、林地、草地、水域、未利用地、城鄉(xiāng)工礦居民用地等6種土地覆被類型。
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