开展水土流失监测是法律赋予水行政主管部门的法定职责，全国水土流失动态监测是贯彻落实《全国水土保持规划（2015-2030 年）》的重要基础工作，是全国水土保持规划实施情况考核评估的重要内容。
自2018 年起，北京国遥新天地信息技术股份有限公司（以下简称“国遥新天地”）在各级水行政主管部门的组织领导下，运用高分辨率遥感影像开展持续有效的水土流失及其影响因子监测。通过采用水土流失计算模型，即为技术指南中所指定的中国土壤流失方程（Chinese Soil Loss Equation, CSLE），该模型综合考虑了降雨、土壤、植被、地形、措施等多项因子，针对中国地形地貌特征实现水土流失定量计算。
模型方程为：A=R·K·L·S·B·E·T
式中：A-土壤侵蚀模数（t·hm-2·a-1）；R-降雨侵蚀力因子（MJ·mm·hm-2·h-1·a-1）；K-土壤可蚀性因子（t·hm2·h·hm-2·MJ-1·mm-1）；L-坡长因子，无量纲；S-坡度因子，无量纲；B-植被覆盖与生物措施因子，无量纲；E-工程措施因子，无量纲；T-耕作措施因子，无量纲。
由CSLE模型及技术指南中各个因子的计算方法可知，在现行的水土流失监测工作中，R因子、K因子均相对稳定；L、S因子采用统一的计算工具，通常情况下区域地形条件相对固定，年际变化几乎为零；E因子、T因子均通过查表进行赋值，计算过程比较简单；只有B因子的计算比较复杂、植被覆盖度年际之间存在波动，不仅需要收集大量的基础数据，而且涉及到多个计算公式及相关参数，耗时较长工作量大，容易引入人为误差并逐步累积到后续计算当中，影响评价结果的精度。
因此，国遥新天地针对以上存在的问题并结合实际工作需要，设计了一款界面友好、操作简单的B因子计算工具。该工具是一款基于地理信息系统（GIS）的桌面应用程序，以CSLE模型为基础，采用C#语言在.NET平台上通过调用GDAL组件开发而成。为计算过程中涉及到的各个参数设计了独立模块，便于简单直观地进行各步骤操作，具备数据处理、计算及自动命名输出结果等功能。
图1 工具操作界面示意图
基于收集到的基础数据，按照技术指南中的规范要求，分别利用传统工具（以下称“手动”）及自动计算工具（以下称“自动”）计算B因子数据，并根据土地利用空间分布特征，在耕地、园地、林地、草地等植被分布密集的区域随机选取数量不同的采样点，将各步骤中的成果从精度及效率两个方面进行验证。
在计算B因子过程中，将手动计算结果作为自变量、自动计算结果作为因变量，分别对两种计算方法获取的修正FVC、SLR及B因子结果进行拟合。由拟合结果可知，三个参数的拟合曲线均为线性关系，且R2均为1，整体上看各参数的拟合优度极高（如图2所示）。
基于24期修正FVC数据，分别在每期数据中的旱地、果园、有林地、灌木林地及其它草地中随机选取2个采样点，共计选取240个点位进行验证。由图2A可知，拟合曲线服从线性分布，且斜率略大于1、Y轴截距极小，达到了小数点后5位的水平。在全部240个采样点中，有219个点位结果是一致的，无差率达到91.25%，同一点位自动计算与手动计算结果之间的误差范围在1×10-3~4×10-3之间（表1）。
图2 各参数计算结果对比图
表1 各参数采样点统计表
在分别采用手动及自动方法对B因子进行计算的过程中，对两种方法在各步骤中所用时间进行记录并作对比，结果如图所示。
图3 各参数计算用时对比图
表2 各参数计算用时统计表
从各参数的计算用时来看，自动计算用时集中在30~40sec之间，整个B因子计算过程用时不到2mins，相对于手动计算，各步骤之间效率提升30~142.5倍，整体计算效率提升超过77倍（如表2所示），由此可见自动计算与手动计算之间的用时差距比较悬殊。
这主要是两种计算方法实施过程的差异造成的，手动计算主要通过传统工具中的栅格计算器实现的，计算过程需要选取、手动键入及修改相关的图层名称、判断条件、运算函数及相关参数，并需要人为定义输出结果的存储位置及命名，数据的加载、选取及处理比较耗时；自动计算则只需要定义输入及输出文件的存储路径，计算过程无需人为干涉。
以SLR计算过程为例，手动计算需要在栅格计算器中键入计算代码，代码中需要针对不同的土地利用类型来判断适用的函数，还需要根据24期数据中不同地类修正FVC及林下盖度值，并对各期数据代码进行逐条修改。而自动计算工具只需要定义各项数据及参数的存储路径，无需人为调整，还可以进行批量计算，因此效率提升效果最为明显。
