1.一种利用激光Lidar技术估算喀斯特地区地下土壤漏失量的方法,其特征在于,包括以下步骤:利用搭载有激光雷达传感器的无人机对待监测的研究区域进行首次航拍,根据首次航拍激光点云的多重回波信息,获得研究区的数字高程模型DEM1;
利用搭载有激光雷达传感器的无人机对待监测的研究区域进行第二次航拍,第二次航拍与首次航拍之间间隔预定时间,根据第二次航拍激光点云的多重回波信息,获得研究区的数字高程模型DEM2;
计算地下土壤漏失量:地下土壤漏失量为土壤总侵蚀量减去地表土壤侵蚀量,其中,地表土壤侵蚀量根据修正通用土壤流失量方程来获得,土壤总侵蚀量为根据得到的两次航拍的数字高程模型的变化量来获得,包括以下步骤:分别对首次和第二次航拍得到的研究区地貌数字高程模型进行栅格化,栅格化时使研究区两次航拍得到的DEM参数的空间分辨率保持一致;
对两次航拍的研究区DEM参数分别在GIS中做差值运算,得到数字高程模型的变化量ΔDEM,则研究区域的土壤总侵蚀量G为:式中:G为土壤总侵蚀量;ΔDEM为激光Lidar数据每个
栅格数字高程模型的变化量;d1为侵蚀前的研究区总土被覆盖率;d2为侵蚀后的研究区总土被覆盖率;(d1+d2)/2为被侵蚀掉的平均土被覆盖率;s为激光Lidar数据处理后单位栅格的面积;ρ为土壤容重。
2.如权利要求1所述的利用激光Lidar技术估算喀斯特地区地下土壤漏失量的方法,其特征在于,所述的修正通用土壤流失量方程为:式中:E为地表土壤侵蚀量;RUSLE为修正通用土壤流失量,
R为降雨侵蚀力因子;K为土壤可蚀性因子;L为坡长因子;S为坡度因子;C为植被覆盖和经营管理因子;P为水土保持措施因子。
3.如权利要求2所述的利用激光Lidar技术估算喀斯特地区地下土壤漏失量的方法,其特征在于,所述的地下土壤漏失量N的计算公式为:。
4.如权利要求1所述的利用激光Lidar技术估算喀斯特地区地下土壤漏失量的方法,其特征在于,在计算地下土壤漏失量的步骤前,还对两次航拍生成的DEM做误差分析,判断两次航拍获得的高程差异是否为真实的地形变化引起;若两次航拍获得的高程差异是由真实的地形变化引起,则对地下土壤漏失量进行计算。
5.如权利要求4所述的利用激光Lidar技术估算喀斯特地区地下土壤漏失量的方法,其特征在于,所述对两次航拍生成的DEM做误差分析包括以下步骤:S31,根据误差传播定律通过两次航拍的DEM误差计算得到地形变化量的误差;
S32,根据统计学t检验的原理,在一定置信度水平下区分两次航拍获得的高程差异是由真实地形变化引起的变化还是由误差引起的变化。
6.如权利要求5所述的利用激光Lidar技术估算喀斯特地区地下土壤漏失量的方法,其特征在于,所述地形变化量的误差δDoD为:式中:δDoD为地形变化量的误差,δDEM1为第一次航拍得到的
DEM的误差,δDEM2为第二次航拍得到的DEM的误差。
7.如权利要求6所述的利用激光Lidar技术估算喀斯特地区地下土壤漏失量的方法,其特征在于,步骤S32包括以下步骤:将地形变化量转换成相应的t统计量,根据t检验原理,地形变化量相应的t统计量为:式中:ZDEM1为第一次航拍得到的数字高程模型,ZDEM2为第二次航拍得到的数字高程模型,δDoD为地形变化量的误差;
通过查阅t检验的界值表得到给定置信度下的t统计量阈值,当地形变化量相应的t统计量大于给定置信度下的t统计量阈值时,则认为在给定的置信度水平下发生了真实地形变化;当地形变化量相应的t统计量小于或等于给定置信度下的t统计量阈值时,则认为在给定的置信度水平下两次航拍获得的高程差异由误差引起。
8.如权利要求1所述的利用激光Lidar技术估算喀斯特地区地下土壤漏失量的方法,其特征在于,在研究区域进行首次航拍及第二次航拍时,在保证垂直拍摄且旁向重叠度达80%以上前提下设置航向及航拍高度,并选择天气晴朗、地面无持续风向且风力<2级的时段进行航拍。
9.如权利要求1所述的利用激光Lidar技术估算喀斯特地区地下土壤漏失量的方法,其特征在于,根据首次航拍激光点云的多重回波信息,获得研究区的数字高程模型DEM1以及根据第二次航拍激光点云的多重回波信息,获得研究区的数字高程模型DEM2的方法为:对两次的航拍原始激光点云数据进行预处理,预处理步骤包括点云去噪、点云滤波以及点云分类,预处理借助于python或者C++进行;
使用Python语言提取首次航拍激光点云的多重回波信息,将最低高程数据保留,将在植被上返回的数据信息去除,从而获得真实地貌表面的高程数据,生成研究区的数字高程模型DEM1;
使用Python语言提取第二次航拍激光点云的多重回波信息,将最低高程数据保留,将在植被上返回的数据信息去除,从而获得真实地貌表面的高程数据,生成研究区的数字高程模型DEM2。