開展水土流失監測是法律賦予水行政主管部門的法定職責，全國水土流失動態監測是貫徹落實《全國水土保持規劃（2015-2030 年）》的重要基礎工作，是全國水土保持規劃實施情況考核評估的重要內容。
自2018 年起，北京國遙新天地信息技術股份有限公司（以下簡稱“國遙新天地”）在各級水行政主管部門的組織領導下，運用高分辨率遙感影像開展持續有效的水土流失及其影響因子監測。通過采用水土流失計算模型，即為技術指南中所指定的中國土壤流失方程（Chinese Soil Loss Equation, CSLE），該模型綜合考慮了降雨、土壤、植被、地形、措施等多項因子，針對中國地形地貌特征實現水土流失定量計算。
模型方程為：A=R·K·L·S·B·E·T
式中：A-土壤侵蝕模數（t·hm-2·a-1）；R-降雨侵蝕力因子（MJ·mm·hm-2·h-1·a-1）；K-土壤可蝕性因子（t·hm2·h·hm-2·MJ-1·mm-1）；L-坡長因子，無量綱；S-坡度因子，無量綱；B-植被覆蓋與生物措施因子，無量綱；E-工程措施因子，無量綱；T-耕作措施因子，無量綱。
由CSLE模型及技術指南中各個因子的計算方法可知，在現行的水土流失監測工作中，R因子、K因子均相對穩定；L、S因子采用統一的計算工具，通常情況下區域地形條件相對固定，年際變化幾乎為零；E因子、T因子均通過查表進行賦值，計算過程比較簡單；只有B因子的計算比較復雜、植被覆蓋度年際之間存在波動，不僅需要收集大量的基礎數據，而且涉及到多個計算公式及相關參數，耗時較長工作量大，容易引入人為誤差并逐步累積到后續計算當中，影響評價結果的精度。
因此，國遙新天地針對以上存在的問題并結合實際工作需要，設計了一款界面友好、操作簡單的B因子計算工具。該工具是一款基于地理信息系統（GIS）的桌面應用程序，以CSLE模型為基礎，采用C#語言在.NET平臺上通過調用GDAL組件開發而成。為計算過程中涉及到的各個參數設計了獨立模塊，便于簡單直觀地進行各步驟操作，具備數據處理、計算及自動命名輸出結果等功能。
圖1 工具操作界面示意圖
基于收集到的基礎數據，按照技術指南中的規范要求，分別利用傳統工具（以下稱“手動”）及自動計算工具（以下稱“自動”）計算B因子數據，并根據土地利用空間分布特征，在耕地、園地、林地、草地等植被分布密集的區域隨機選取數量不同的采樣點，將各步驟中的成果從精度及效率兩個方面進行驗證。
在計算B因子過程中，將手動計算結果作為自變量、自動計算結果作為因變量，分別對兩種計算方法獲取的修正FVC、SLR及B因子結果進行擬合。由擬合結果可知，三個參數的擬合曲線均為線性關系，且R2均為1，整體上看各參數的擬合優度極高（如圖2所示）。
基于24期修正FVC數據，分別在每期數據中的旱地、果園、有林地、灌木林地及其它草地中隨機選取2個采樣點，共計選取240個點位進行驗證。由圖2A可知，擬合曲線服從線性分布，且斜率略大于1、Y軸截距極小，達到了小數點后5位的水平。在全部240個采樣點中，有219個點位結果是一致的，無差率達到91.25%，同一點位自動計算與手動計算結果之間的誤差范圍在1×10-3~4×10-3之間（表1）。
圖2 各參數計算結果對比圖
表1 各參數采樣點統計表
在分別采用手動及自動方法對B因子進行計算的過程中，對兩種方法在各步驟中所用時間進行記錄并作對比，結果如圖所示。
圖3 各參數計算用時對比圖
表2 各參數計算用時統計表
從各參數的計算用時來看，自動計算用時集中在30~40sec之間，整個B因子計算過程用時不到2mins，相對于手動計算，各步驟之間效率提升30~142.5倍，整體計算效率提升超過77倍（如表2所示），由此可見自動計算與手動計算之間的用時差距比較懸殊。
這主要是兩種計算方法實施過程的差異造成的，手動計算主要通過傳統工具中的柵格計算器實現的，計算過程需要選取、手動鍵入及修改相關的圖層名稱、判斷條件、運算函數及相關參數，并需要人為定義輸出結果的存儲位置及命名，數據的加載、選取及處理比較耗時；自動計算則只需要定義輸入及輸出文件的存儲路徑，計算過程無需人為干涉。
以SLR計算過程為例，手動計算需要在柵格計算器中鍵入計算代碼，代碼中需要針對不同的土地利用類型來判斷適用的函數，還需要根據24期數據中不同地類修正FVC及林下蓋度值，并對各期數據代碼進行逐條修改。而自動計算工具只需要定義各項數據及參數的存儲路徑，無需人為調整，還可以進行批量計算，因此效率提升效果最為明顯。
