一、前言
1.1实验目的与要求
1）理论和实践相结合，培养野外独立工作能力：通过将课堂上所学的理论知识与在贺胜桥研究区域的实地调查相结合，帮助学生培养在野外独立工作的能力，包括计划制定、采集数据、观察现象、分析问题等方面的技能;
2）正确掌握“资源调查与评价”的基本原理和基本技能：重点在于让学生理解并应用课堂上所学习的资源调查与评价的基本原理与相关理论知识，培养学生灵活运用相关知识与技能的能力，为未来在相关领域的工作和研究打下基础;
3）各组完成土壤类型图、土地利用现状图: 专业学生共分为八个小组，通过路线调查、剖面挖掘与数据的收集与分析，完成各组的土壤类型图和土地利用现状图，从而帮助我们在后续实习过程中深入了解研究区域的土壤和土地利用的实际情况，为进一步的研究和决策提供基础资料；
4）完成土壤图、土地利用图数字化，土壤质量评价：在室内实验室环境中，学生将实地获得的土壤图和土地利用图进行数字化处理，并利用相应的工具与技术软件，如ArcGIS、Python、yaahp等对研究区域进行土壤质量的评价，并最终得到贺胜桥土壤质量评价专题地图。
1.2实验内容
1）外业实习工作：实习准备、主要任务、具体工作、最终成果；
2）内业实习工作：空间数据准备工作、栅格数据矢量化、空间与属性数据处理；
3）最终成果与分析：土壤制图与结果分析、土地利用类型制图与分析、评价成果制图与分析
二、外业实习工作
2.1实习准备
2.1.1研究区域概况
第八小组的调查区位于华中农业大学土壤地质实习区域的东南角，该区域地势起伏较小，总体呈现为南高北低的态势。杨武干渠以西北向东南的走势贯穿区域东西，同时一从西南向东北的冲田坐落在区域南部贯穿南北。总 体来说，该区域内植被与农田覆盖面积大，居民聚落较少，主要有严天申、徐齐、高塘周等较密集村民聚集地,适宜以水稻土为主要研究对象进行土壤情况调查。
2.1.2等高线绘制
在正式实习任务的开始前，为了为后续的路线踏勘的工作规划提供充足的理论依据并做好准备工作，我们团队首先利用研究区域的DEM数据在ArcGIS软件中进行数据处理，分别绘制得到了如下图所示的贺胜桥八组调查区高程图与等高线图，所得到结果基本符合我们通过查阅资料与人工目视解译方法得到的研究区域概况结果。
2.2主要任务
在实习过程中我作为第八小组的组长，为了使我们小组达成又快又好的土壤剖面挖掘、土壤情况调查与土地利用现状调查任务结果，将小组共九名同学分为了三组（每组各三位同学），分别为开发组、挖掘组与分析组，在具体的实习过程中我们的主要任务也基本可以分为该三组同学的工作内容。
2.2.1路线调查
路线调查，即开发组成员主要的工作内容，主要目的为：在初步土壤剖面点的基础上确定详细而具体的土壤剖面点的地理位置。该工作通常需要我们沿着地图上的主要大路行进，但大路旁常常会有未标示在地图上的小路，这些小路通往的地方往往有着出色的自然剖面，将是我们勘探路线时重点探查的地点之一。通过路线调查，开发组成员将协助团队其它成员减少因“迷路”、“没有目的地”而导致的多余的步行时间。因此，需要开发组的成员对每日时间规划与每日的具体工作量有较好的把握，同时熟悉研究区域的各个相关情况。
2.2.2挖掘剖面
挖掘剖面，即挖掘组的主要工作内容，主要目的为：通过实地挖掘，以获取更为详细准确的土壤剖面数据，该工作也是我们实习过程中最为重要与主要的内容。在路线调查的基础上，我们确定了初步的土壤剖面点后，挖掘组的同学即可开始剖面挖掘工作，根据剖面类型可以分为自然剖面与人工剖面两类，我们挖掘工作也存在些许不同，前者强调修整与新鲜土层出露，后者强调土壤剖面完整无缺，以确保采集到的数据真实反映地下地质情况。因此，挖掘组成员在工作过程中需要格外注意剖面挖掘的相关具体的工作要求与流程。
2.2.3土壤分析
土壤分析，即分析组的主要工作内容，主要目的为：在已挖掘完整的土壤剖面的基础上，判断土壤基本特征与类型以完成土壤剖面记载表。分析组成员首先需要使用华农GPS仪在剖面点所在地进行定位，记录经纬度坐标以及高程，准确记录每个剖面点的地理坐标、植被分布、周围环境等立地条件信息，随后需要仔细观察土壤剖面，记录土层的分布、颜色、纹理等特征，必要时收集不同层次的土壤样本，以帮助更深入了解土壤的物理、化学性质，最后完成土壤剖面记载表的填写。因此，分析组成员需要对土壤性质、研究区域主要土壤类型等相关知识拥有较高的掌握程度。
2.2.4数据整理
最后即数据整理工作，在实习过程中的每日外业实习结束后，我们需要在实习基地开展每日的工作总结并汇报，因此我们需要对每日的实习数据成果进行及时的整理总结，具体包括两个方面：1.补充完善剖面点的土壤剖面记载表，包括撰写土壤剖面综述、记载表的空缺填补、绘制剖面素描、绘制剖面点地理区域情况并将纸质版转化为电子版等；2.每日工作的PPT制作与汇报，具体包括每日剖面点挖掘情况、剖面点土壤信息、研究区域土地利用类型的调查情况与明日工作安排等多个方面。外业实习过程中时间急迫紧张，因此，数据整理工作同样需要我们第八小组九名同学的共同努力完成。
2.3具体工作
以上的路线调查、挖掘剖面、土壤分析、数据整理是我们小组在外业实习过程中的四项主要工作内容，为了更为详细具体的展示我们小组在外业实习过程中的内容，接下来我们将从以下五个部分进行详细地阐述。
2.3.1 准备工作
详细时间为11月28日，第八小组使用ArcGIS对调查区地形进行分析，并在此基础上绘制等高线图，可发现研究区域整体呈现南高北低，山脉纵向分布的特点，根据张海涛老师提供的建议，综合考虑土地利用类型和地形起伏变化综合分析，进行了剖面点的初步布设。
除此之外，为保证剖面点在调查区内分布均匀，并合理分配每日工作量，在正式实习前一天，进行组内商讨，我们小组最终确定将调查区大致划分为四个区域如下图所示，各个区域分别进行2-3天的调查，以帮助我们提高实地工作的效率，确保对整个调查区域的充分覆盖和深入了解：
准备工作的细致筹划为我们小组后续的实地调查提供了清晰的方向和组织架构。在实际操作中，我们小组采取了更有序逻辑更清晰的方法进行了路线调查、挖掘剖面等工作，从而更全面地获取了有关研究区土壤资源的详细信息。
2.3.2 一号区域
具体时间为 11.29-12.1，一号区域作为我们第八小组外业实习工作的起始，许多具体的操作与实习工作都处于初步的探索状态，因此工作进度略慢，但依然在规定时间内成功了一号区域内的四个剖面，并额外完成了二号区域内的两个剖面如下图所示：
其中8-4号剖面点为该区域内的典型剖面点，以该剖面点位例，我们小组得到的土壤综述如下所示：剖面点周围景观多为灌木森，土壤质地含水量中等，土壤可塑性和黏着性强，颜色上基本为棕色和暗棕色，无岩屑，A层、B层土壤多为团块状，W层土壤多为柱状，自上向下发育程度逐层加强，润时结构特性逐渐变黏，孔隙形状为管道状，孔隙大小不一，数量较少。W层出现了铁锰斑纹，数量多。A层根系较多较粗，B层和W层无根系，A层pH值为6.4，B层pH值为5.2，W层pH值为6.4，均无石灰反应。剖面的成土母质为第四纪红色粘土，碎石含量少，铁锰胶膜和结核较多，整体为棕红壤。因为剖面内存在动物活动，并且其周围300米左右有大面积的水稻田，另外该剖面四周有种植过作物的痕迹，所以推断此处是一片撂荒的水稻田，判断土种为潮砂泥田。
一号区域的调查任务考虑到是实习过程中的初始阶段，因此我们在规划过程中也未安排过多任务，这一策略的目的是为了让小组成员在实际操作中逐步熟悉调查流程、团队合作和数据采集技巧。在这一阶段的实习过程中我们小组取得了令人骄傲的阶段性胜利，但同时也发现了许多需要改进的不足之处，在实际过程中，我们发现路线调查有时受到了未能预测到的自然环境因素的制约，导致了一些不便和时间的浪费，因此优化了路线调查的具体方法。此外，挖掘剖面时，我们也注意到了一些操作技巧的不足和团队协作的进一步优化的空间，如下所示为我们在一号区域的详细调查成果。
2.3.3 二号区域
具体时间为12.1-12.3，二号区域作为我们调查区域中的一个过渡区域，无论是面积还是调查难度方面都是较小的，但在此阶段的调查任务中，我们首次接触到了渗水现象较强的水稻土（8-6号剖面点），因此为我们团队的剖面挖掘与土壤分析带来了不小的挑战，如下图所示为我们小组在二号区域内完成的人工与自然剖面：
其中8-13号剖面点为该区域的典型剖面点，以该剖面点位例，我们小组得到的土壤综述如下所示：剖面点地处低丘中坡，环绕灌木森，地处中坡，土壤内无碎石，含氧化铁含量较高，整体为棕红壤，判断成土母质为第四季棕红色粘土母质棕红壤。颜色上基本为淡棕色和淡红棕，表层土壤呈团粒状，底层土壤呈团块状，A层孔隙形状为管道状，数量较多，A1层和B层空隙形状为气泡状，数量少。A层pH值为8.0，A1层pH值为7.6，B层pH值为7.2，A层和A1层有强烈的石灰反应，B层未出现石灰反应，A层无铁锰结核出现，A1层铁锰结核相对较多，B层少量铁锰铁锰结核，A层存在较多较细的植物根系，A1层存在少量的极细根系。由于剖面的成土母质为第四纪红色粘土，且A层较厚呈淡红棕色，且为中壤，所以判断该土壤为面红土。
2.3.3 二号区域
具体时间为12.1-12.3，二号区域作为我们调查区域中的一个过渡区域，无论是面积还是调查难度方面都是较小的，但在此阶段的调查任务中，我们首次接触到了渗水现象较强的水稻土（8-6号剖面点），因此为我们团队的剖面挖掘与土壤分析带来了不小的挑战，如下图所示为我们小组在二号区域内完成的人工与自然剖面：
其中8-13号剖面点为该区域的典型剖面点，以该剖面点位例，我们小组得到的土壤综述如下所示：剖面点地处低丘中坡，环绕灌木森，地处中坡，土壤内无碎石，含氧化铁含量较高，整体为棕红壤，判断成土母质为第四季棕红色粘土母质棕红壤。颜色上基本为淡棕色和淡红棕，表层土壤呈团粒状，底层土壤呈团块状，A层孔隙形状为管道状，数量较多，A1层和B层空隙形状为气泡状，数量少。A层pH值为8.0，A1层pH值为7.6，B层pH值为7.2，A层和A1层有强烈的石灰反应，B层未出现石灰反应，A层无铁锰结核出现，A1层铁锰结核相对较多，B层少量铁锰铁锰结核，A层存在较多较细的植物根系，A1层存在少量的极细根系。由于剖面的成土母质为第四纪红色粘土，且A层较厚呈淡红棕色，且为中壤，所以判断该土壤为面红土。
二号区域的调查任务在汲取一号区域调查过程的经验教训的基础上进行了更为精细的规划和组织，并获得了有效而成功的开展，虽然出现了如8-6号剖面点的小插曲，但我们小组充分展现出了团队协作的默契和应变能力，及时的沟通和协商使我们能够迅速应对意外状况，成功找到解决问题的有效办法，同时也为我们后续广泛开展水稻土的剖面点调查打下了牢固的基础。总体而言，通过在二号区域的调查任务中融入一号区域的经验教训，我们小组成功地克服了一些挑战，取得了良好的调查成果，这不仅为我们团队成员个体的成长提供了锻炼机会，也为整个实习项目的成功推进奠定了坚实的基础，如下图所示为我们在二号区域的详细调查成果。
2.3.4 三号区域
具体时间为12.3-12.4，三号区域作为我们实习过程中的一个重点区域，以研究区域东侧贯穿南北的大面积冲田为主要研究对象，我们团队希望通过此区域内的调查深入了解研究区域内水稻土的土壤具体种类与特性，如下图所示为我们小组在三号区域内完成的人工与自然剖面：
其中8-9号剖面点为该区域的典型剖面点，以该剖面点位例，我们小组得到的土壤综述如下所示：剖面点东部西部均为低丘，地处两丘交界的山谷冲田处，相对东西地势较低，但总体来看地势平坦，土壤内无碎石含，氧化铁含量较高，整体为棕红壤，判断成土母质为第四季棕红色粘土母质棕红壤。土壤颜色上基本为暗黄棕和棕色，土壤分为A层，P层，W1层，W2层，四层土壤均为团块状，土壤空隙呈气泡状，数量少。A层pH值为5.6，P层pH值为6.4，W1层pH值为6.8，W2层pH为6.4，均无石灰反应。A层有较少的铁锰结核，P层更紧实，有相对A层更少的铁锰结核，W1层存在较多较大的铁锰结核，W2层存在较多铁锰结核，也存在红白网纹。剖面的成土母质为第四纪红色粘土，且A层呈灰棕色，中壤，因此判断土壤为潴育型水稻土面红泥田。
水稻土作为我们土壤调查中较为复杂受人为因素干扰最大但同样又是最为重要的土壤类型之一，以水稻土为主要研究对象的三号区域，可以说是我们此次外业实习调查任务的重中之重，虽然我们具体的土壤调查分配时间较少，但依然成功完成了预计的在冲田的上中下三个区域分别选择剖面点，观察冲田不同高程下土壤性质的任务，并超额完成观察了两个自然剖面，以完善研究区域的土壤类型分布图，三号区域的完成标志着我们调查任务已经完成了四分之三接近尾声，但我们小组的成员却没有丝毫的懈怠反而愈战愈勇，三号区域的成功调查为我们整个实习工作画上了浓墨重彩的一笔，同时也为接下来的工作提供了宝贵的经验，在剩余的工作中，我们小组继续保持团队的高度协作，加强成员间的沟通与交流，确保任务的高效推进并顺利完成任务，如下图所示为我们在三号区域的详细调查成果。
2.3.5 四号区域
具体时间为12.4-12.5，四号区域作为我们实习过程中的尾声，被杨武干渠以东西走势与其它区域分割开来，因此其本身的区域概况也与其它区域大不相同，土地利用类型以林地与居民区为主，我们小组在经过商讨决定后，选择了以自然剖面为主，人工剖面为辅的土壤调查方式，以获取该区域土壤的基本特征和变化规律，如下图所示为我们小组在四号区域内完成的人工与自然剖面：
其中8-18号剖面点为该区域的典型剖面点，以该剖面点位例，我们小组得到的土壤综述如下所示：剖面点地处低丘中坡，环绕南洋杉林。土壤内无碎石，含氧化铁含量较高，整体为棕红壤，判断成土母质为第四季棕红色粘土母质棕红壤。颜色上基本为淡棕色和淡红棕，表层土壤呈团粒状，底层土壤呈团块状，A层孔隙形状为管道状，数量较多，B1层孔隙为管道状，数量相对A层较少，B2层空隙形状为气泡状，数量少。A层pH值为4.8，A1层pH值为5.2，B层pH值为6.0，均无石灰反应。A层无铁锰结核，B1层含有少量铁锰结核，少量铁锰胶膜与少量铁锈斑纹，B2层有相对较多的铁锰结合胶膜以及铁锈斑纹。A层存在较多细的植物根系，存在一个粗植物根系，B1层存在少量的细根系。剖面的成土母质为第四纪红色粘土，且A层较厚呈淡红棕色，且为中壤，因此判断该土壤类型为面红土。
随着四号区域的土壤调查工作完成，我们资源调查与评价的外业实习也落下了一个小小的帷幕，在这样一个外业实地踏勘挖掘与分析的过程中，我们小组在贺胜桥的第八号区域，通过自然剖面与人工剖面的挖掘，土壤剖面调查，数据处理与分析获得了丰富的实践经验，并取得了一系列的土壤数据成果，对于我们小组全体成员深入了解土壤状况、掌握调查评估技能均具有十分重要的意义，如下图所示为我们在三号区域的详细调查成果。
2.3.6 整图拼图
根据外业实习的工作结果需要，在12月5日下午，由我们八个小组组长牵头完成了土壤类型草图与土地利用草图绘制的工作，主要内容包括：研究区域土壤类型分布（研究区域土地利用类型分布）、主要剖面点位、主要道路、水体、沟渠、图例、制图单位、制图时间。该工作的难点在于，由于各个小组并非为共同行动，因此在许多绘制规整上都存在相应的不同之处，该结果将作为我们后续内业实习工作数据矢量化的重要基础，因此需要我们在整图拼图过程中统一标准和风格，在12月5日的绘制工作中，我们八个小组组长通过协商和合作，最终在正射影像底图上根据调查结果，完成了土壤类型草图与土地利用草图的绘制工作与任务。
2.4最终成果
最后，我们将拼接清绘的研究区域贺胜桥的土壤类型分布草图与土地利用类型草图通过扫描获得.tif文件如下图所示，作为我们后续内业实习的重要基础之一：
三、内业实习工作
3.1数据准备工作
3.1.1处理准备
3.1.1.1Geodatabase和DataSet并设置空间参考
1）点击开始打开ArcGIS软件后，在程序中打开 ArcCatalog，并选择我们在实验过程中的工作目录，建立新的FileGeodatabase，具体操作步骤如下：首先在 ArcCatalog 中右击的菜单选择【New】—>【FileGeodatabase】，在打开的参数框中输入FileGeoDatabase 名称即可（建议采用英文命名）：
2）名称设置完毕后我们需要在数据库内新建要素数据集并设置投影方式（即空间参考），双击我们建立的FileGeoDatabase，打开该GeoDatabase，具体操作步骤如下：在 GeoDatabase 工作区中右击，选择【New】—>【Feature Dataset】，点击下一步，选择投影方式为CGCS2000 3 Degree GK CM 114E，垂直空间参考方式选择 None，分辨率设置选择默认值：
3.1.1.2 创建矢量数据文件
1）分别建立土壤与土地利用的矢量图层数据，具体操作步骤如下：双击打开上面建立的 Dataset，右击选择【New】—>【Feature Class】，在弹出的参数框中输入名称，以及要素类型选择【面要素】，点击下一步，设置关键词选择默认值，最后在Field Name中输入 SoilType（如果为土地利用建立矢量图层则输入Landusetype），选择类型为 Text，其余用默认值，点击 Finish：
2）构建拓扑关系，在建立好我们所需要的矢量图层数据后，为了保证矢量化图层的精度我们需要对图层进行拓扑检查，因此我们需要构建用于拓扑检查的拓扑关系，具体操作步骤如下：右击选择 New——Topology，建立拓扑关系，点击下一步，输入拓扑关系名称，其余保留默认值，选择参与拓扑关系建立的矢量图层（在此选择我们建立好的土壤与土地利用矢量图层）
进入拓扑关系容差设置界面，保留全部默认值，重点：点击下一步，进入建立拓扑规则界面，根据实验指导书要求：土壤资源评中存在的拓扑规则为同一图层中的每个多边形不能相互叠加，因此我们选择为两个矢量图层添加【不能重叠】的拓扑规则：
点击下一步确定，即可结束整个拓扑规则建立过程，建立后在该 DataSet 下将会出现了建立好了的拓扑要素类：
3.1.2 几何校正
3.1.2.1 加载扫描地图和经纬格网
在ArcGIS中输入的扫描图像（即土壤图扫描图与土地利用图扫描图）不具备现实世界中定义的地理空间参考，因此我们需要对扫描图像进行几何校正，使扫描图像具备地理空间参考和正确的坐标，可用于矢量图层，选择【数据管理】—>【采样】—>【创建渔网】，打开参数框如下所示，根据我们扫描文件中提供的坐标格网数据，即可成功创建渔网：
3.1.2.2建立映射点对
映射点对，是用于建立栅格图形和现实世界坐标关系的对应，使用映射点对可以采用多种几何校正方法来对影像数据进行校正，具体操作步骤如下：打开几何校正工具，选择【Customize】—>【ToolBars】—>【Georeferencing】出现几何校正工具，在 Georeferencing 工具中选择需要进行几何校正的栅格数据（土地利用数据或土壤数据）：
利用【地理配准】工具建立坐标点对（即建立栅格图像和现实世界坐标的对应），特别注意：先选取我们需要配准的栅格图像中的对应点，再选取渔网中的准确点，重复该步骤建立7个以上的坐标映射点对，尽量使得坐标点在底图上分布较为均匀，最终可以得到如下图所示映射列表(上图为土地利用映射列表，下图为土壤映射列表):
3.1.2.3 进行几何校正
根据建立好的坐标映射点对，进行校正的同时检查残差和RMS用以判断几何校正进度，具体操作如下所示：在【Georeferencing】工具栏中选择【Adjust】，进行几何校正，打开【Link Table】，可查看到每个点存在的残差，我们可以通过删除残差较大的映射点以减小误差，尽量使Total RMS Error 小于 0.5（如上图所示），若误差符合要求，即可选择保存几何校正结果（采样像元大小为 1（原始图像栅格大小），采样方法为 NearestNeighbor（for discrete data））： 
3.2数据矢量化
3.2.1矢量化准备
首先，在内容列表中点击加载我们之前已建立好的Topology图层，ArcMap会提示是否自动加载 Topology 图层中参与拓扑规则建立的相关图层，选择确定，之后同样方法加入我们几何校正（即地理配准）后的扫描地图，接下来打开ArcScan参数框（若无法打开则点击 【Tool】菜单—>【Extensions】，在出现的扩展模块对话框中勾选【ArcScan模块】），最后设置矢量化参数，即我们需要矢量化的栅格图层：
3.2.2二值化矢量背景图形
在正式开始矢量化之前，我们首先需要了解，为了达到更快更好的矢量化效果，我们选择利用的是ArcGIS中的Arcscan自动矢量化，但需要注意的是，相比于其它矢量化工具，Arcscan的自动矢量化只能基于二值化图像，这是因为计算机的特性只能识别0或1的数字符，因此我们需要利用ArcGIS中的工具帮助我们进行矢量背景图像的二值化。
在ArcGIS中，二值化的方法非常之多，我们可以直接使用【栅格计算器】也可使用工具箱中的【重分类】工具，或者直接更改背景图层中的【符号系统】，将灰度值0-128的赋值为白色，而灰度值在129-255的赋值为黑色，值得注意的是：128并不一定是最好的分界值，根据我们背景图形的实际情况需要我们合理采取适当的分界值：
3.2.3利用ArcScan工具进行矢量化
利用ArcGIS软件进行矢量化操作，相信是每位地信学子都印象十分深刻同时必须熟练掌握的基本功之一。在矢量化过程中，最为基础的就是直接使用编辑器进行创建要素工作，如下图所示，这也是我们之前大一与大二学习过程中主要使用的方法：
但在此次实验中，我们选择使用Arcscan工具辅助，以对栅格数据进行半自动矢量化，其基本流程为二值化—>图斑矢量化—>拓扑检查—>属性表检查。Arcscan的最大特点在于它的矢量化追踪工具，借助这一工具我们可以半自动的追踪相应底图上的连续像素，在遇到断裂像素时，只需要按住快捷键S即可切换为手动添加的模式，这一特点可以使我们矢量化各个图斑的工作量大大减小。
基于Arcscan半自动矢量化的特点，在面对大量的数据矢量化工作时，我总结得到了如下几点技巧：善用各类工具，在进行矢量化过程中存在着许多便利的工具可供我们使用，例如：【裁剪面】工具可以将面根据我们特定的线分割为一个或多个面，从而产生共边的多边形；【追踪】工具可以通过追踪已有的要素创建线段减少因为多次描边而产生的拓扑错误；【自动完成面】工具可以根据我们已存在的多边形要素沿着边缘自动进行绘制，这些工具都可以帮助我们减少矢量化过程中的工作量与拓扑误差。正确利用这些工具的前提在于我们对于这些工具原理的熟悉与掌握程度，各个同学的矢量化数据的结果、精度与速度都大不相同，但归根结底在于对ArcGIS软件基础操作的基本原理的掌握程度。
通过综合充分利用以上工具，我们即可快速而准确的完成图斑矢量化的工作，在此我总结了栅格矢量化的主要思路：首先，利用创建要素工具创建得出一整块大区域总的面要素，那么接下来的工作我们即可以简化为：将这个大面积划分为一个个小面积的过程，这样一个过程，有效避免了“重叠”这一拓扑错误的产生，在划分过程中我们使用的最多的就是【裁剪面】工具与【矢量化追踪】工具相结合，这两个工具可以帮助我们沿着某一要素线快速划分区域，实现快速而准确的栅格矢量化工作，最终得到初步矢量化结果如下图所示。
栅格矢量化工作也是我们整个内业实习过程中所出现的错误最多的步骤，具体包括：地理配准错误、面重叠、面间隙等等。而在按本人思路进行栅格矢量化时，交界线不易出现重复或重叠的现象，但也十分容易出现如下图所示的“无法剪切面”的错误，经过广泛的查阅资料发现，出现这一错误的根本原因在于剪切线的两端在两个面上，了解这一原理后，我们即可避免出现此类错误：
3.2.4拓扑规则验证
在上述过程中完成了矢量化的初步工作后，我们需要对此结果进行拓扑验证。打开 Topology 工具，在工具栏空白处右击选择 Topology，或者在 View 菜单的 Toolbars 下选择 Topolgoy，出现如下工具，利用该工具我们可以选择对全图数据进行验证，或者选择对当前视图内的图形进行验证，或者选择多个图形之后点进行验证：
点击拓扑工具栏上
按钮，可出现如下图所示窗口：
该窗口功能丰富，选择一个拓扑错误后，右击出现的快捷菜单，可快速缩放到该错误，同时提供了基本的规则描述或者作为异常值处理方式，并枚举出了全部的处理该拓扑规则的方法，合理运用裁剪、合并等等功能，使拓扑规则验证后的矢量化图层不再出现错误。
3.2.5矢量化结果检查
在图层中选择我们需要检查的矢量数据，点击右键出现的快捷菜单中选择 Open Attribute Table，出现如下所示表格，根据实验结果要求，我们在实习中建立的空间数据库中的数据都必须填有对应的属性数据，如下图所示的【SoilType】字段中，每一个图斑都必须有其对于的符号属性，针对每一个没有输入数据的要素输入属性数据，直到在属性表中没有查找到为Null的数据为止，即属性检查。
除此之外，我们还需要对矢量化结果进行面积检查。根据实验指导书内容，在实地调查过程中我们有着严格的上图面积要求，对于1：10000要求大于 6mm2 。因此，在完成其他检查之后我们需要对图斑面积进行核对，保证所以上图图斑面积均大于600m2。具体操作：利用属性表中【SHAPE_Area】字段，对面积进行选择排序，找到面积小于 600m2的多边形，并根据实地情况将该多边形和相邻多边形进行合并。
3.2.6属性数据与空间数据关联
以上的所以工作已经使我们获得了调查区域的属性数据与空间数据，为了后续的土壤评价工作的开展，我们需要通过剖面点这一桥梁，将二者关联起来。首先选择【文件】—>【添加数据】—>【添加XY数据】将剖面点的经纬度坐标转化为点图层导入ArcGIS中：
在属性连接的具体过程中，我们可以使用【空间连接】工具，将点的属性赋予给所有面图层，但需要额外注意的是，点与面并非是单纯的一对一的情况，存在多个点对应一个面的情况，因此为解决这类问题，我们选择首先在Excel软件中将多个点对应一个面的所有点的属性取以均值，再赋值到对应面上。除此之外，我们还可以利用实验指导书中使用的【Identity】工具，以实现土地利用图斑对土壤类型图斑的赋值，最终结果如下图所示（由于实际实验过程中是先归一化再进行的属性连接，因此下图结果为已归一化后的结果）：
以上，我们栅格数据矢量化的工作已全部完成，接下来加入空间与属性数据的处理工作部分。
3.3数据处理工作
3.3.1建立评价单元
评价单元作为评价中的基础单位，认为其特征是相对均一的。资源调查评价的主要对象是土壤，土壤的主要养分指标以及土地利用的方式均需要参与评价，而水域并不属于我们的评价单元，因此根据实验指导书要求，我们需要提取非评价单元（即土地利用类型为水），并在上述过程得到的矢量化数据中删除非评价单元，我们利用ArcGIS中的【选择】工具与【裁剪】工具，最终得到结果如下图所示（左图为拼图后结果，右图为本人矢量化后裁剪结果）：
！！特别注意！！因为土地利用和土壤图都是同时进行的野外调查，对于水域而言其是相同的实体，即应该完全一致，但在上述矢量化的过程中我们很有可能并没有注意到两类图层水体是否完全一致这一点，在此我们采取如下方法：利用【Select】工具分别提取得到土壤类型图与土地利用图的水体图层，将两个水体图层【Merge】或【Union】得到一个完整准确的水体图层，最后将我们的矢量化结果与完整的水体图层进行裁剪即可。
3.3.2属性数据归一化
属性数据归一化是一种常见的数据处理的方法，其主要目的是将不同量纲或数值范围的数据统一到相同的尺度上，使得它们在进行比较、分析或建模时更具有可比性和一致性，属性数据归一化将有助于提高数据处理和建模的效果，确保在不同属性之间更加公平地进行比较和分析，因此是我们在进行土壤评价中必不可少的一步，在此实验过程中我们主要分为定性数据与定量数据两类进行数据的归一化，不同的数据特点决定了我们使用不同的归一化方法：
3.3.2.1定性数据归一化
定性数据归一化是将描述性的文字等内容转化为数值型的归一化数据，以便进行定量的数据分析和处理。在此次实验中定性数据主要分为两类：1.在处理枚举型的定性数据（如土地利用情况，A层质地）时，我们可以通过直接建立数据类型和数值之间的关系（如分段函数）来实现归一化，这样可以使得这些文字描述的数据能够在数值计算中被有效地使用，因此在此次实验中我们直接使用的为实验指导书中提供的相关分段函数2.在外业实地调查过程中我们还获得了许多非枚举型而偏向描述性的定性数据（如土壤颜色、各土层深度等），在此次实验中我们根据数据的分布概率（即出现概率）给予归一化，出现次数越多，则归一化后的值越大，如下所示为非枚举型数据归一化的基本代码。
3.3.2.2定量数据归一化
相比于定性数据，拥有具体数据的定量数据的归一化方法较为简单，根据实验指导书上提供的内容，对于有机质、全氮、全磷等土壤养分数据，与土壤A层性质等定量数据，我们采用对应的隶属函数来进行归一化处理，具体的归一化函数在实验指导书中已有详细描述，在此不做过多赘述，我们重点在于众多实验指导书中未给出具体分段函数的定性数据（如植被覆盖度、母质类型）该如何处理。
通过广泛的查阅资料，最终我们选定使用Min-Max归一化方法，该方法通过线性变换将数据缩放到一个指定的范围（0-1）内，原理简单清晰适用于我们初学者处理大量数据的归一化，具体公式为：
，根据此公式我们编写基本的Min-Max归一化Python代码如下图所示：
3.3.3层次分析法
在如上述所写的实验步骤中，我们已经完成了实验中所有数据的归一化工作，接下来，我们即可根据我们的数据需要，针对土壤质量评价这一目的，开始计算土壤等级，具体思路为：确定参评因子—>计算参评因子权重—>计算土壤分数。因此首先，我们确定参评因子为四类共十二个指标：物理性质（质地、孔隙大小、结构形状）、化学性质（表层有机质、全氮、全磷、全钾）、生物情况（根系丰度、根系深度）、地表环境（土地利用情况、植被覆盖度、坡度），在YAAHP软件中构建拓扑关系如下图所示：
接下来在层次结构中人为判断各类指标的相对重要性，虽然我们此时在软件中给出的比较还相对模糊直观，但软件将依据我们所给出的参考重要性计算具体权重数值，最终我们通过判断矩阵的【一致性】来判断矩阵结果是否可以被接受，当一致性比例<0.1时，我们认为判断矩阵的设置成功：
并且最终得到各个层次的比较矩阵如下表格所示：
| 层次 | 比较矩阵 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 总括 |
| ||||||||||||||||||||||||||||||
| 物理性质 |
| ||||||||||||||||||||||||||||||
| 化学性质 |
| ||||||||||||||||||||||||||||||
| 生物情况 |
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| 地表环境 |
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接下来我们判断矩阵一致性是否通过检验，通过软件给出结果我们可以得知λmax（最大特征根）与n的具体数值，根据公式
与
即可得到C.I.与R.I.并判断矩阵一致性结果，最终得到结果如下表格所示：
| 层次 | 比较矩阵 |
| 总括 | 对"土壤质量"的权重：1.0000; λmax：4.2121 N=4；C.I.=0.0707；R.I.=0.89 C.R.=0.0794 |
| 物理性质 | 对"土壤质量"的权重：0.1980; λmax：3.0858 N=3；C.I.=0.0429; R.I.=0.52 C.R.= 0.0825 |
| 化学性质 | 对"土壤质量"的权重：0.6320; λmax：4.2606 N=5；C.I.=0.18485; R.I.=1.12 C.R.= 0.0976 |
| 生物情况 | 对"土壤质量"的权重：0.0952; λmax：2.0000 N=2；C.I.=0; R.I.=0 C.R.= 0 |
| 地表环境 | 对"土壤质量"的权重：0.0747; λmax：3.0536 N=3；C.I.=0.0268; R.I.=0.52 C.R.= 0.0516 |
根据上述结果，矩阵一致性小于0.1，因此通过了矩阵的一致性检验，根据判断矩阵结果，我们最终得到各指标因子权重如下表格所示：
| 备选方案 | 表层有机质 | 全氮 | 质地 | 全钾 | 根系丰度 | 全磷 |
| 权重 | 0.2995 | 0.1854 | 0.1334 | 0.0842 | 0.0714 | 0.063 |
| 备选方案 | 结构形状 | 土地利用 | 根系深度 | 孔隙大小 | 植被覆盖度 | 坡度 |
| 权重 | 0.0447 | 0.0444 | 0.0238 | 0.0199 | 0.0186 | 0.0117 |
得到各指标因子权重后，我们即可在ArcGIS或直接在Excel中计算土壤质量分数，此处我们选择首先在Excel中计算各剖面点的土壤质量分数，再通过上述步骤中的空间与属性数据相连，将剖面点的土壤质量分数分别赋值于对于图斑中，在Excel中输入公式并得到结果如下图所示：
3.3.4空间数据栅格化
将上述得到的土壤分数结果与我们上述步骤中得到的矢量化数据连接，那么如今我们矢量化的研究区域每个图斑数据中都已经含有了对应的土壤质量分数，接下来利用【要素转栅格】工具将矢量数据栅格化，栅格化字段为【土壤质量分数】。
得到结果如下图所示：
3.3.5划分土壤等级
最后，根据实验指导书要求需要我们利用【重分类】工具，将栅格化后的土壤质量分数结果进行分级，选择栅格与重分类字段，在分类方法中选择【自然间断点分级法】与类别5类，即可得到重分类结果，特别注意中断值需要重新取值，以达到更好的土壤等级区分结果。
四、最终成果与分析
4.1土壤制图与结果分析
最终结果制图：
结果分析：
4.2土地利用类型制图与分析
最终结果制图：
结果分析：
4.3评价成果制图与分析
最终结果制图：
结果分析：
由上图数据可知，三等土占据了贺胜桥地区绝大多数，达到了总土壤面积的58.17%。这表明该地区的土壤主要属于中等质量，具有一定的适用性，适合多种农业和植 被的生长。四等土占据了18.47%的土壤面积，属于相对较差的土壤质量，这可能对于农业生产和其他土地利用具有消极的影响。相对较好的土壤等级，即一等土和二等土，占据了总土壤面积的20.90%。这说明较好质量的土壤在该地区相对较为有限，需要谨慎管理和保护，而五等土作为较差质量的土壤，仅占据了2.45%的土壤面积，虽然占比不大，但也需要注意其对农业和植被的较差的适用性。
而在空间分布特点上，一等土与二等土主要集中在研究区域的左下区域。具体而言，五号研究区域的主要土壤等级为二等土，而一等土的分布相对较为分散。这可能表示左下区域的土壤质量相对较好，更适宜于人类的农业活动或其它活动。三等土与四等土作为占比最大的土壤质量等级，除了左下角的区域外，在研究区域内均匀分布。这说明整体而言，该研究区域的土壤质量中等，适用于多种农业和植被的生长。
五、实习心得
至此，我们地信21级资源调查与评价实习的全部内容，可以说是已经全部结束了。时至今日，我依然忘不了我们初到实习基地时的那种激动与好奇，甚至让我又感受到了小学初中因为第二日要出去秋游时的那种紧张与激动并存的感觉，不同于学校宿舍的住宿分配，自食其力的每日帮厨，远离城市与人类活动的自然风光，无一不让我们感到心潮澎湃并对接下来的实习任务与工作心生向往。
而我作为我们小组的组长，在第一天安置好个人物品后，激动与紧张的同时，还对接下来的工作感到深深的焦虑，经过第一天下午老师的介绍，我们的实地调查任务繁重而复杂，自己所在的小组又是距离实习基地最远的第八小组，小组内其余八名成员的希冀与压力都压在自己的肩上，而刚到实习基地的第一日，自己尚且处于对于未来实习工作任务朦胧且混乱的状态，都使得我对未来几日的实习生活感到焦虑。
但是正是在这样一个的压力和不确定性中，我意识到自己作为小组组长需要展现出坚定的领导力和决策能力。因此我决定采取积极的态度，组织小组成员共同商讨任务分工和调查计划，在老师学长学姐的帮助下，通过团队的合作和努力，成功地完成了第一阶段的实地调查，收获了令人满意的结果，并在后续的过程中不断完善我们的调查方法与调查思路，不仅大大提高了工作效率，也取得了更为精准的实地数据。
在整个外业实习过程中，我最幸运也最感谢的一点就在于我们小组所有同学的齐心协力，团结协作，在外业实习阶段的最后，我们小组的同学甚至丝毫不觉疲惫或“解放”，而是愈战愈勇，可以说，少了任何一位我们小组的成员，我们第八小组都无法达到如今的成就。在资源调查与评价这一任务繁重过程综合的实习任务中，我们每位同学都有自己擅长与发光发热之处，也都在为我们团队的成果贡献自己的力量与能力。我作为小组的组长，在组内负责人员分工，任务规划，成果汇报等各项统筹性的工作，并在关键时刻及时帮助其他成员解决无法推进任务完成的问题，因此也更能感受到其余成员的真切付出。
而内业实习的工作开展，我们从贺胜桥实习基地转战至学校主楼的实验室，合作的对象也由组内的同学转向了专业全体同学的通体合作，更加考验我们的协作和沟通能力。在学校主楼的实验室里，我们面对的不再是自然风景和户外环境，而是大量的数据和专业的分析工作，在这一阶段，我们需要将实地调查获得的大量数据进行整理、分析，并最终制作成具有实际应用价值的图表与报告，其工作量与工作内容并不比我们外业实习阶段的工作轻松，无数个星月相伴的夜晚，我们与专业所有同学一起，为研究区域所有土壤数据汇总而奋战，面对种种数据处理过程中的困难与挑战，我们互相鼓励互相磋商集体探讨共同解决，最终达成了一个又一个成就，成功地完成了内业实习的各项任务，并为我们的资源调查与评价实习画上了一个完美的句号。
实习内容从11.29号起始，到如今我写下这一份实习报告结束，经历了整整一个多月的时间，这段时间不仅让我更深刻地理解了资源调查与评价的实际操作，也培养了我野外的实地工作能力，团队合作精神以及正确掌握实践技能的能力。回首这段实习旅程，我深感收获满满，除了专业知识的提升，更多的是在实践中学到的为人处世的智慧和应对问题的灵活性。我相信，这段时间的付出和努力，都将成为我未来职业生涯的宝贵经验，并为我未来更好地投身于相关领域奠定坚实的基础。感谢老师们的悉心指导，感谢小组成员的默契合作，也感谢贺胜桥这片土地，让我体验到了一次难忘的实地调查之旅。我相信这一段记忆，尤其是在贺胜桥实习基地里的几日时光，将会成为我大学四年一颗难以忘怀且历久弥新的璀璨明珠。
