本发明涉及非点源氮磷污染估算，更具体地说，本发明涉及一种基于改进输出系数模型的流域氮磷污染估算方法。
背景技术：
1、目前，非点源污染已成为全球地表水和地下水污染的主要来源。随着点源污染的治理，非点源污染日益成为水生生态系统和人类关注的重要环境问题，成为水质控制和水环境管理的关键。非点源污染尤其是氮磷污染的识别和控制是基础科学问题，氮、磷是作物生长的营养因子，水生环境中大量的氮和磷会引起各种各样的问题。
2、非点源污染由于其排放的随机性、分散性、不确定性和时空变异性给其测量和模拟带来困难。在流域尺度上，模型是将非点源氮磷污染负荷研究从多点检测扩展到全流域的必要手段。其中，输出系数模型可以较好地模拟非点源污染物的输出情况，并能保证一定的精确度，在非点源污染的研究中表现出一定的优越性，因此被广泛用于非点源污染的研究
3、但是其在实际使用时，仍旧存在一些缺点，如现有的非点源氮磷污染负荷输出系数模型所使用的基础数据存在误差或偏差，模型的输出结果也会受到相应的影响，导致预测精度降低，不同区域的非点源污染特性可能存在显著差异，但模型可能未充分考虑这些差异，导致输出系数在不同区域环境下不具有普适性，非点源污染受到多种因素的影响，包括气候、地形、土地利用方式等，这些因素的变化可能导致污染负荷的实时变化，然而现有的模型可能无法及时反映这些变化，导致预测结果与实际情况存在偏差。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于改进输出系数模型的流域氮磷污染估算方法，通过以下方案，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于改进输出系数模型的流域氮磷污染估算方法，包括：
3、步骤1：数据采集时间划分：用于将目标流域的数据采集时间确定为目标时间区域，通过按照等时间划分的方式将目标时间区域划分为各子时间区域，并编号；
4、步骤2：数据采集：用于采集各子时间区域的土地利用数据、气象数据以及社会经济数据；
5、步骤3：降雨数据分析：用于根据各子时间区域的降水监测站点信息和降雨数据，利用泰森多边形法和克里金插值法获得子时间区域的的降雨分布，并通过数学公式计算确定各子时间区域的降雨量和平均降雨侵蚀力；
6、步骤4：模型改进：用于根据johnes经典输出系数模型，考虑降雨侵蚀力影响因子，对输出系数模型进行改进；
7、步骤5：输出系数取值：包括土地利用输出系数、畜禽养殖输出系数和居民生活输出系数；
8、步骤6：模型估算：根据改进后的输出系数模型，结合土地利用数据、社会经济数据及输出系数，进行目标流域的氮磷污染负荷估算；
9、步骤7：分析：根据目标流域的氮磷污染负荷估算结果，采用origin软件计算得到的目标时间区域的目标流域氮磷污染负荷，分析目标流域氮磷污染负荷的时间变化特征，采用arcgis软件利用计算得到的目标时间区域的目标流域氮磷污染负荷，结合目标流域所处区域的面积计算，得到目标流域氮磷污染负荷强度，分析目标流域氮磷污染负荷的空间变化特征。
10、优选的，所述数据采集步骤通过遥感解译landsat数据，采集目标流域在各子时间区域的土地利用数据，通过目标流域所在区域的水文中心采集各子时间区域的气象数据，所述气象数据包括降水监测站点信息和降雨数据，通过目标流域所在区域的统计年鉴采集各子时间区域的社会经济数据，所述社会经济数据包括人口数据、作物类型数据以及畜禽养殖数据。
11、优选的，所述土地利用数据基于遥感影像处理软件envi对不同时相的landsat遥感影像进行格式转换、波段合并、几何校正，以及配准裁切预处理，并依据土地利用现状分类标准，将研究区土地利用类型划分为耕地、林地、草地、水域，以及建设用地共计5种利用类型，然后利用envi软件分别对目标流域所在区域遥感影像数据进行监督分类处理，最后导入到arcgis中得到所需要的土地利用数据。
12、优选的，所述输出系数模型在改进后的计算公式具体表示为：
13、
14、
15、
16、
17、
18、其中表示第i年的降雨侵蚀力影响系数，ri表示第i年的降雨侵蚀力值，r表示降雨侵蚀力平均值，ri,j表示第i年第j月的月降雨侵蚀力，fii,j表示第i年第j月的fournier指数，pi,j表示第i年第j月的月降雨量，pi表示第i年的年降雨量，α1、α2、α3、β1、β2，以及β3均为常数。
19、优选的，所述输出系数取值步骤通过查阅文献法和相关普查资料计算确定输出系数，将目标流域氮磷污染来源归结为土地利用、畜禽养殖以及居民生活三大类，其中土地利用包括耕地、林地、草地，以及建设用地，耕地输出系数取值时引入粮食作物当量，畜禽养殖包括猪、牛、羊，以及家禽，居民生活包括城镇和农村。
20、优选的，所述粮食作物当量具体表示为粮食作物单位面积的氮和磷施用量均为1当量，其它作物施肥量与粮食作物相比取得当量值，当粮食作物当量大于1时，表示污染风险高，当粮食作物当量小于1时，表示污染风险低。
21、本发明的技术效果和优点：
22、1、本发明通过获取降水监测站网不同时间区域的降雨数据，对流域降雨月降雨分布及降雨侵蚀力影响因子的获取更为客观合理，因此对流域氮磷污染负荷分析也更为科学合理；
23、2、本发明增加了粮食作物当量更精确衡量种植不同作物产生的氮磷污染差异，更加精准的确定了耕地类型的输出系数；
24、3、本发明土地利用数据基于遥感影像处理软件envi对不同时相的landsat遥感影像进行格式转换、波段合并、几何校正，以及配准裁切预处理，并依据土地利用现状分类标准，将研究区土地利用类型划分为耕地、林地、草地、水域，以及建设用地共计5种利用类型，然后利用envi软件分别对目标流域所在区域遥感影像数据进行监督分类处理，最后导入到arcgis中得到所需要的土地利用数据；
25、4、本发明思路清晰，数据要求较少，普适性强。
1.一种基于改进输出系数模型的流域氮磷污染估算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于改进输出系数模型的流域氮磷污染估算方法，其特征在于：所述数据采集步骤通过遥感解译landsat数据，采集目标流域在各子时间区域的土地利用数据，通过目标流域所在区域的水文中心采集各子时间区域的气象数据，所述气象数据包括降水监测站点信息和降雨数据，通过目标流域所在区域的统计年鉴采集各子时间区域的社会经济数据，所述社会经济数据包括人口数据、作物类型数据以及畜禽养殖数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于改进输出系数模型的流域氮磷污染估算方法，其特征在于：所述土地利用数据基于遥感影像处理软件envi对不同时相的landsat遥感影像进行格式转换、波段合并、几何校正，以及配准裁切预处理，并依据土地利用现状分类标准，将研究区土地利用类型划分为耕地、林地、草地、水域，以及建设用地共计5种利用类型，然后利用envi软件分别对目标流域所在区域遥感影像数据进行监督分类处理，最后导入到arcgis中得到所需要的土地利用数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于改进输出系数模型的流域氮磷污染估算方法，其特征在于：所述输出系数模型在改进后的计算公式具体表示为：
5.根据权利要求1所述的一种基于改进输出系数模型的流域氮磷污染估算方法，其特征在于：所述输出系数取值步骤通过查阅文献法和相关普查资料计算确定输出系数，将目标流域氮磷污染来源归结为土地利用、畜禽养殖以及居民生活三大类，其中土地利用包括耕地、林地、草地，以及建设用地，耕地输出系数取值时引入粮食作物当量，畜禽养殖包括猪、牛、羊，以及家禽，居民生活包括城镇和农村。
6.根据权利要求1所述的一种基于改进输出系数模型的流域氮磷污染估算方法，其特征在于：所述粮食作物当量具体表示为粮食作物单位面积的氮和磷施用量均为1当量，其它作物施肥量与粮食作物相比取得当量值，当粮食作物当量大于1时，表示污染风险高，当粮食作物当量小于1时，表示污染风险低。
