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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(guān)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(hù)，我們需要了解它們的詳細(xì)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確度高、覆蓋廣泛、數(shù)據(jù)量大，不僅僅有能夠擴(kuò)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(guān)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(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)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(zhǔn)確性高
Hwsd 數(shù)據(jù)庫對全球土壤的分類人工進(jìn)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(zhǔn)確性。
4.可擴(kuò)展性強(qiáng)
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(guān)數(shù)據(jù)庫相連接，進(jìn)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(yīng)用
1.用于土地規(guī)劃
Hwsd 數(shù)據(jù)庫可以提供有關(guān)土壤特性的信息，利用這些信息可以進(jìn)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(dāng)?shù)闹脖?，從而達(dá)到科學(xué)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(lǐng)域的土壤信息，可為土壤環(huán)境監(jiān)測工作提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，幫助減少污染和其他潛在風(fēng)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(jié)合專業(yè)的數(shù)據(jù)分析工具，利用 Hwsd 數(shù)據(jù)可以進(jìn)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(jìn)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(jìn)行相關(guān)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(guān)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(qiáng)有力的支持，促進(jìn)了土壤科學(xué)研究的進(jìn)程，并在土地利用規(guī)劃，土壤環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。了解Hwsd數(shù)據(jù)庫的特性及其應(yīng)用，可以更加有效地管理土壤數(shù)據(jù)，從而更好地維護(hù)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(chǔ)數(shù)據(jù)來源于中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)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
。基于ArcGIS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(chǔ)數(shù)據(jù)來源于鄧啟東主編的《中國活動構(gòu)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(chǔ)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(xué)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(jìn)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(yùn)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(lǐng)域的地形起伏啟虛度值。
植被覆蓋度基礎(chǔ)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(biāo)系統(tǒng)：WGS1984，NDVI值域為，由地球系統(tǒng)科學(xué)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(jìn)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(chǔ)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(chǔ)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(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)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(chǔ)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(xué)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(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（IIASA）、荷蘭ISRIC-World Soil Information、中國科學(xué)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(biāo)）等信息。采用在我國廣泛使用的EPIC模型，利用土壤有機(jī)質(zhì)和顆粒組成因子（粘粒、粉粒、砂粒）進(jìn)行估算土壤可蝕性因子K。
土壤侵蝕強(qiáng)度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于中國1∶10萬土壤侵蝕強(qiáng)度等級圖（1997～2023年），由地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺黃土高原科學(xué)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(qiáng)度等級數(shù)據(jù)，包括水力侵蝕、風(fēng)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(qiáng)度、極強(qiáng)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(jì)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(chǔ)條件平臺：地球系統(tǒng)科學(xué)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)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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