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耕作层土壤作为最具有价值的土壤,是农作物生产的基础。耕作层土壤剥离实施过程中在地理空间监测、土壤综合质量评价、以及耕作层剥离的实施等多个关键环节存在严重的问题,缺乏评价和方法指导。经土壤的特征分析,得到土壤中多种因子间的相互影响,选择主要因子作为指标,展开对耕作层土壤剥离数学模型的研究。本文以青岛新机场耕作层土壤剥离项目所在地为研究区,获取土地利用等数据,实现对耕作层土壤剥离过程的模型构建。耕作层土壤剥离是从样点布设到土壤综合质量评价,再到耕作层土壤剥离厚度预测的一体化过程。本文在研究区地块离散化之后,采用K-means聚类方法实现主要因子的最优聚类,并以聚类中心作为最具地块属性的代表点,即最优采样点。将最优采样点属性结果采用Kriging插值法检验,并依据异常点检测结果及道路、河流等外在因素进行采样点优化,最终确定样点位置。按样点位置进行土壤调查采样及化验,以其结果从土壤物理性质、土壤肥力方面综合评价得出土壤地力等级指数;由多种总金属污染指标结果采用单因子及内梅罗污染指数评价土壤重金属污染程度;其次,本文引入土壤综合地力等级指数对SQI指数进行优化,得到研究区土壤综合质量指数。在以上4种土壤质量评价方法定量对比分析后,得出改进SQI指数土壤综合质量评价方法的优越性。最后,根据文中分析主要因素的影响权重及土壤质量结果,引入改进SQI指数作为系数,提出并建立耕作层土壤剥离—TSSM模型。其中,选择障碍层土壤深度极大值HMax作为耕作层土壤判断指标,可以很好反映耕作层土壤能够达到的最大深度,从而实现研究区土壤剥离厚度预测。经与实际土壤剥离厚度进行对比,研究区耕作层土壤剥离平均厚度误差达到0.2cm,反映该模型的适用性与准确性。但本文在土壤有效土层及土壤剖面结构数据的不足,以最优化（分值100）处理,否则在土壤综合质量评价以及耕作层土壤剥离厚度预测准确度上还可能有进一步提升。