黄土高塬沟壑区南小河沟和砚瓦川典型小流域土地利用数据集

黄土高原水土保持 II 区论文（已发表） • 版本 ZH1 Vol 7 (2) 2022

A dataset of Land use in typical small watersheds of Nanxiaohegou and Yanwachuan in the Loess Hilly and Gully Region

幸萌，康建芳，敏玉芳，张耀南，闫璐瑶

XING Meng, KANG Jianfang, MIN Yufang, ZHANG Yaonan, YANLuyao

DOI: 10.11922/11-6035.ncdc.2021.0010.zh
PID: 21.86101.1/11-6035.ncdc.2021.0010.zh
: 10.12072/ncdc.HWXFZhan.db0022.2020
: 10.12072/ncdc.HWXFZhan.db0021.2020

： 2021 - 07 - 09

： 2022 - 06 - 27

： 2021 - 10 - 28

： 2022 - 06 - 30

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2404 18 0

摘要&关键词

摘要：南小河沟和砚瓦川流域是黄土高塬沟壑区典型小流域，被选定为水利部水土流失动态监测重点流域。土地利用现状调查是流域水土流失动态监测的主要项目之一，为土壤侵蚀模数计算、动态变化分析等提供相关数据。本数据集为南小河沟和砚瓦川流域2021年土地利用数据，主要是基于高分一号卫星遥感影像，利用ArcGIS软件进行目视解译，并结合实地调查的方法对解译图斑逐一核实修正，最终得到2021年流域土地利用现状矢量数据。本数据集可为探讨流域水沙来源及过程提供基础数据，为流域综合治理和水土保持措施合理配置提供数据支撑。

关键词：黄土高塬沟壑区；典型流域；水土流失动态监测；土地利用；水土保持

Abstract & Keywords

Abstract: As typical small watersheds on the Loess Hilly and Gully Region, Nanxiaohegou and Yanwachuan watersheds has been selected as the key watersheds for dynamic monitoring of soil and water loss by the Ministry of Water Resources. The survey of land use is one of the main projects for dynamic monitoring of water and soil loss in the watershed, which is aimed to provide relevant data for soil erosion modulus calculation and dynamic change analysis. This dataset contains the land use data of the Nanxiaohegou and Yanwachuan watersheds in 2021. Based on the remote sensing images of the Gaofen-1 satellite, in this dataset, we used ArcGIS software for visual interpretation, verified the interpreted maps one by one in combination with the method of on-the-spot investigation, and finally obtained the vector data of the current situation of land use in the watersheds in 2021. This dataset can provide basic data for exploring the sources and processes of water and sediment in the watershed, and support the comprehensive improvement of the watersheds and the rational allocation of soil and water conservation measures.

Keywords: Loess Hilly and Gully Region; typical watershed; dynamic monitoring of soil erosion; land use; soil and water conservation

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称	黄土高塬沟壑区南小河沟和砚瓦川典型小流域土地利用数据集
数据作者	黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站
数据通信作者	幸萌（acs006@163.com）
数据时间范围	2021年
地理区域	中国甘肃省庆阳市境内，南小河沟位于东经107°30′03″–107°37′26″，北纬35°40′51″–35°44′55″；砚瓦川位于东经107°37′32″–107°55′00″，北纬35°30′17″–35°44′14″。
空间分辨率	优于0.2 m，10 m
数据量	22.0 MB
数据格式	.shp、.tif
数据服务系统网址	http://dx.doi.org/10.12072/ncdc.HWXFZhan.db0022.2020（砚瓦川） http://dx.doi.org/10.12072/ncdc.HWXFZhan.db0021.2020（南小河沟）
基金项目	水利部行政事业类经常性项目：水土保持试验与示范（126201340005150007）。
数据库（集）组成	本数据集主要内容包括：2021年南小河沟流域和砚瓦川流域土地利用数据，土地利用统计表和土地利用专题图。

Dataset Profile

Title	A dataset of Land use in typical small watersheds of Nanxiaohegou and Yanwachuan in the Loess Hilly and Gully Region
Data corresponding author	XING Meng（acs006@163.com）
Data authors	Xifeng Soil and Water Conservation Scientific Experimental Station of Yellow River Conservancy Commission
Time range	2021
Geographical scope	Nanxiaohegou (35°40′51″–35°44′55″ N, 107°30′03″–107°37′26″ E ) and Yanwachuan (35°30′17″–35°44′14″ N, 107°37′32″–107°55′00″ E), Qingyang City, Gansu Province
Spatial resolution	Higher than 0.2 m,10 m
Data volume	22.0 MB
Data format	.shp, .tif
Data service system	<http://dx.doi.org/10.12072/ncdc.HWXFZhan.db0022.2020> (Yanwachuan) <http://dx.doi.org/10.12072/ncdc.HWXFZhan.db0021.2020> (Nanxiaohegou)
Sources of funding	Regular Items of the Ministry of Water Recourses for Administrative Undertakings, Soil and Water Conservation Experiments and Demonstrations: (126201340005150007).
Dataset composition	The dataset mainly contains the land use data, land use table, and land use thematic map of Nanxiaohegou and Yanwachuan watersheds in 2021.

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引言

黄土高塬沟壑区生态环境脆弱，土壤侵蚀强度大，水力和重力侵蚀十分活跃^{[ 1]}。在众多的土壤侵蚀影响因子中，土地利用现状是一个重要因素^{[ 2]}，对区域水土流失状况影响显著。不同土地利用类型对水土流失的影响规律研究一直是业界的热点问题^{[ 3- 4]}。南小河沟流域和砚瓦川流域是黄土高塬沟壑区典型小流域，流域内沟壑发育、地质构造单一，地表基本为黄土覆盖，土质疏松，透水性强、湿陷性大，水土流失严重^{[ 5]}。其水土流失的形式以水力侵蚀和重力侵蚀为主^{[ 6]}，伴有风蚀，均被选定为水利部水土流失动态监测重点流域。流域土地利用情况调查是其动态监测的主要项目之一，主要基于遥感影像解译结合野外验证形成流域土地利用现状数据。本数据集为南小河沟流域和砚瓦川流域2021年土地利用矢量数据，具有较好的精度，可为黄土高塬沟壑区的径流泥沙过程探求、土壤侵蚀计算等方面的科学研究提供可靠的基础数据，也可为小流域综合治理、水土保持措施合理配置和水土保持示范园区建设等水土流失防治项目提供科学依据。

1 数据采集和处理方法

1.1 数据区域范围

南小河沟流域位于甘肃省庆阳市西峰区董志塬西边缘，总面积38.93 km²。砚瓦川流域位于西峰区和宁县境内，总面积376.69 km²。两个流域地处典型的黄土高塬沟壑区，均系泾河二级支流，地貌形态相近，主要由塬、坡、沟三大地貌单元组成（图1）。流域内以主沟道为框架，支毛沟纵横交错，地形支离破碎，按甘肃省人民政府关于水土保持预防监督“三区”划分的范围，属水土流失重点治理区。

图1 流域位置示意图

Figure 1 Schematic diagram of the location in the watershed

1.2 影像数据源

土地利用数据生产以分辨率2 m高分一号卫星遥感影像为主，影像获取时间介于2021年5月至2021年8月之间，影像投影采用Albers投影，坐标系统为CGCS2000国家大地坐标系，高程基准为1985国家高程基准。遥感影像由水利部监测中心统一下发。

1.3 数据处理

南小河沟和砚瓦川流域2021年土地利用数据采用遥感解译和野外调查相结合的方法获得。数据处理过程均在ARCGIS软件支持下完成。

（1）影像选择与预处理：选择2021年西峰区和宁县的卫星影像图，按流域范围裁剪得到南小河沟和砚瓦川流域的影像图。其中砚瓦川流域横跨西峰区和宁县两个县区，需拼接得到完整影像图。

（2）影像解译：以南小河沟和砚瓦川流域2021年卫星影像图为工作底图，采用基于ARCGIS软件的人机交互解译初步生成土地利用矢量数据，按土地利用分类二级类代码^{[ 7]}对所有图斑进行编码。

（3）野外调查及影像解译标志建立：解译标志分为土地利用和水土保持措施两类。在流域范围内开展野外调查，拍摄调查点照片，建立土地利用解译标志。参考野外验证结果并结合解译标志修改解译结果。

（4）图斑复核：复核范围宜为监测区域的10%左右，且不应小于5%。图斑数不得少于总图斑数的5%。经复核，图斑解译的正确率达90%以上即为合格。

（5）提取土地利用数据：对土地利用矢量数据进行拓扑检查，消除空值、重叠、缝隙、细碎图斑等拓扑错误。计算全部图斑的面积，对同一土地利用代码的图斑进行面积统计，得到流域范围内各土地利用类型的面积及占流域总土地面积的比例。

2 数据样本描述

2.1 分类描述

土地利用分类以《2021年度水土流失动态监测技术指南》^{[ 7]}中的土地利用分类表为标准，将土地利用分为耕地、园地、林地、草地、建设用地、交通运输用地、水域及水利设施用地和其他土地8个一级土地利用类型，25个二级土地利用类型（表1）。《土地利用现状分类》（GB/T 21010—2017）^{[ 8]}也适用于此技术指南。

表1 土地利用分类表

名称		编码	含义
耕地	水田	11	指用于种植水稻、莲藕等水生农作物的耕地。包括实行水生、旱生农作物轮种的耕地。
	水浇地	12	指有水源保证和灌溉设施，在一般年景能正常灌溉，种植旱生农作物的耕地。包括种植蔬菜等的非工厂化的大棚用地。
	旱地	13	指无灌溉设施，主要靠天然降水种植旱生农作物的耕地，包括没有灌溉设施，仅靠引洪淤灌的耕地。
园地	果园	21	指种植果树的园地。
	茶园	22	指种植茶树的园地。
	其他果园	23	指种植桑树、橡胶、可可、咖啡、油棕、胡椒、药材等其他多年生作物的园地。
林地	有林地	31	指树木郁闭度≥0.2的乔木林地，包括红树林地和竹林地。
	灌木林地	32	指灌木覆盖度≥40%的林地。
	其他林地	33	包括疏林地（指树木郁闭度≥0.1、＜0.2的林地）、未成林地、迹地、苗圃等林地。
草地	天然牧草地	41	指以天然草本植物为主，用于放牧或割草的草地。
	人工牧草地	42	指人工种植牧草的草地。
	其他草地	43	指树木郁闭度＜0.1，表层为土质，生长草本植物为主，不用于畜牧业的草地。
建设用地	城镇建设用地	51	指城镇中已完建用于生活居住的各类房屋及其附属设施用地、商业、服务业、机关团体、新闻出版、科教文卫、公用设施、公园、绿地（含高尔夫球场）以及与这些用地相连或邻近的工业生产、储藏等用地。
	农村建设用地	52	指农村中已完建用于生活居住的宅基地、村中道路、商店、养殖设施、空地、其他公用设施等。
	人为水土流失地块	53	指监测当期正在发生的因建设、生产活动等引起人为水土流失的地块。如采矿、采石、采（砂）沙场、砖瓦窑等地面生产用地、排土（石）及尾矿堆放地、在建（含三通一平未开工项目）生产建设项目用地等。
	其它建设用地	54	指孤立于城镇或村庄中已完建的工业生产、物资存放场所、盐田用地；独立于城镇、村庄的**设施、涉外、宗教、科研实验用地、监教、殡葬、风景名胜等用地；独立存在的设施农业用地等。
交通运输用地	农村道路	61	在农村范围内，南方宽度1.0 m、8 m，北方宽度2.0 m、8 m，用于村间、田间交通运输，并在国家公路网络体系之外，以服务于农村农业生产为主要用途的已建成的非硬化道路（含机耕道）。
交通运输用地	其他交通用地	62	除“农村道路”以外的所有已建成交通运输用地，含位于农村的硬化道路。
水域及水利设施用地	河湖库塘	71	河流、湖泊、水库、坑塘及各种滩涂、水工建筑。
	沼泽地	72	指经常积水或渍水，一般生长湿生植物的土地。包括草本沼泽、苔藓沼泽、内陆盐沼、森林沼泽、灌丛沼泽和沼泽草地等。
	冰川及永久积雪	73	指表层被积雪常年覆盖的土地。
其他土地	盐碱地	81	指表层盐碱聚集，生长天然耐盐植物的土地。
	沙地	82	指表层为沙覆盖、基本无植被（地表植被覆盖度小于 5%）的土地，包括沙漠，不包括滩涂中的沙地。
	裸土地	83	植被覆盖度小于5%的土质土地。
	裸岩石砾地	84	地表砾石覆盖大于 70%或裸岩覆盖率大于70%的土地。

2.2 数据样本

南小河沟和砚瓦川流域2021年土地利用的电子数据是文件格式为shp的面状数据（图2，图3），土地利用属性表结构如表2。

图2 南小河沟流域2021年土地利用情况

Figure 2 Land use of Nanxiaohegou Watershed in 2021

图3 砚瓦川流域2021年土地利用情况

Figure 3 Land use of Yanwachuan Watershed in 2021

表2 土地利用属性表结构

字段名称	TDLYDM	TDLYMC	AREA
字段含义	土地利用代码	土地利用名称	面积
数据类型	整型	文本型	双精度
数据长度	2	20	—
小数位	无	无	2
计量单位	无	无	m²

南小河沟和砚瓦川流域2021年土地利用现状及结构数据如表3、表4。

表3 南小河沟2021年土地利用情况

土地利用一级类	土地利用二级类	面积（km²）	占比（%）
耕地	水田	0.00	0.00
	水浇地	0.00	0.00
	旱地	14.54	37.36
园地	果园	0.09	0.23
	茶园	0.00	0.00
	其他果园	0.00	0.00
林地	有林地	10.66	27.39
	灌木林地	0.00	0.00
	其他林地	0.00	0.00
草地	天然牧草地	0.00	0.00
	人工牧草地	0.00	0.00
	其他草地	5.16	13.27
建设用地	城镇建设用地	1.29	3.32
	农村建设用地	4.48	11.50
	人为水土流失地块	0.25	0.64
	其它建设用地	1.13	2.91
交通运输用地	农村道路	0.42	1.07
交通运输用地	其他交通用地	0.45	1.15
水域及水利设施用地	河湖库塘	0.22	0.56
	沼泽地	0.00	0.00
	冰川及永久积雪	0.00	0.00
其他土地	盐碱地	0.00	0.00
	沙地	0.00	0.00
	裸土地	0.23	0.60
	裸岩石砾地	0.00	0.00
合计		38.93	100.00

表4 砚瓦川2021年土地利用情况

土地利用一级类	土地利用二级类	面积（km²）	占比（%）
耕地	水田	0.00	0.00
	水浇地	0.00	0.00
	旱地	140.78	37.37
园地	果园	0.61	0.16
	茶园	0.00	0.00
	其他果园	0.00	0.00
林地	有林地	105.71	28.06
	灌木林地	0.10	0.03
	其他林地	0.00	0.00
草地	天然牧草地	0.00	0.00
	人工牧草地	0.00	0.00
	其他草地	71.47	18.97
建设用地	城镇建设用地	7.36	1.95
	农村建设用地	35.24	9.36
	人为水土流失地块	0.87	0.23
	其它建设用地	5.27	1.40
交通运输用地	农村道路	2.65	0.70
交通运输用地	其他交通用地	4.86	1.29
水域及水利设施用地	河湖库塘	0.57	0.15
	沼泽地	0.00	0.00
	冰川及永久积雪	0.00	0.00
其他土地	盐碱地	0.00	0.00
	沙地	0.00	0.00
	裸土地	1.20	0.32
	裸岩石砾地	0.00	0.00
合计		376.69	100.00

3 数据质量控制和评估

数据从收集、处理分析到验证均质量控制严格。

南小河沟和砚瓦川流域2021年土地利用数据主要是以高分1号高分辨率的卫星遥感影像为数据源，由专业技术人员通过调查验证法进行质量控制，在ARCGIS软件的支持下，结合野外建立的解译标志进行土地利用信息的初步提取，标注边界不明显，地类无法确定的图斑，通过无人机航拍和实地调查相结合的方法，对存疑的图斑进行逐一验证。对剩余的图斑进行野外随机抽样验证，验证点的采样考虑了随机性和代表性。采样路线覆盖流域所有土地利用类型，采样范围覆盖了整个南小河沟流域和砚瓦川流域，通过计算验证准确率，以评估分类结果的可靠性和精度，合格率达到98%及以上。在解译的过程中，也可将上一年的解译结果作为本底数据，通过对比分析，获取本年度的土地利用数据。

此外，也根据标准差剔除特异值数据，控制数据偏差，保证相关数据质量，提高数据可靠性。

4 数据使用方法和建议

南小河沟流域和砚瓦川流域2021年的土地利用数据，精度较高，可为黄土高塬沟壑区水土流失动态监测的土壤侵蚀计算等提供可靠的基础数据，在水土流失防治方面可为小流域综合治理、水土保持措施合理配置和水土保持示范园建设等项目提供科学依据，也为水土流失治理、土地利用开发、水土保持试验研究提供了生态依据和科学支撑。

致谢

感谢本站专业技术人员在数据收集时付出的辛勤劳动，同时感谢本站其他相关工程技术人员对数据资料的整理汇编。感谢国家冰川冻土沙漠科学数据中心对数据集进行发布和共享。

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数据引用格式

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稿件与作者信息

论文引用格式

幸萌, 康建芳, 敏玉芳, 等. 黄土高塬沟壑区南小河沟和砚瓦川典型小流域土地利用数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2022, 7(2). (2022-06-30). DOI: 10.11922/11-6035.ncdc.2021.0010.zh.

幸萌

XING Meng

数据资料收集整理、质量控制及数据论文撰写。

幸萌（1995—），女，甘肃省庆阳市人，本科，助理工程师，研究方向为区域水土流失动态监测。

康建芳

KANG Jianfang

数据资料收集整理及数据论文撰写。

kangjf@lzb.ac.cn

康建芳（1981—），女，甘肃省天水市人，硕士，工程师，研究方向为计算机科学与应用。

敏玉芳

MIN Yufang

数据资料及数据发布共享。

敏玉芳（1983—），女，甘肃省临潭县人，博士，工程师，研究方向为计算机科学与应用。

张耀南

ZHANG Yaonan

项目组织与文章校验。

张耀南（1966—），男，甘肃省天水市人，博士，研究员，研究方向为大数据应用。

闫璐瑶

YANLuyao

数据资料收集。

闫璐瑶（1991—），女，甘肃省庆阳市人，本科，助理工程师，研究方向为区域水土流失动态监测。

水利部行政事业类经常性项目：水土保持试验与示范（126201340005150007）。

Regular Items of the Ministry of Water Recourses for Administrative Undertakings, Soil and Water Conservation Experiments and Demonstrations: (126201340005150007).

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出版历史

II区出版时间：2022年6月30日（版本ZH1）