基于遙感和GIS的區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查研究.pdf

1、土壤侵蝕已成為全球性的環(huán)境問題，嚴重威脅著人類的生存與發(fā)展。土壤侵蝕是一個多因素、多層次、多尺度的地學(xué)問題。區(qū)域土壤侵蝕狀況及其變化與區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展、治理措施的投入力度和生態(tài)環(huán)境的整體變化有著密切的聯(lián)系。及時了解宏觀地域土壤侵蝕的發(fā)展態(tài)勢是生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護政策制定與實施的基本前提。本文對區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查的應(yīng)用目的、區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查的主要內(nèi)容以及遙感和地理信息系統(tǒng)在土壤侵蝕調(diào)查中的應(yīng)用方法進行了研究。 論文的主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新

2、點如下： (1)對區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查的一部分理論問題進行了探討針對研究的時間尺度，提出區(qū)域土壤侵蝕研究主要包含三個方面的內(nèi)容，區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查、區(qū)域土壤侵蝕狀況變化分析和區(qū)域土壤侵蝕狀況的模擬與預(yù)測；區(qū)分了區(qū)域尺度上土壤侵蝕調(diào)查中土壤侵蝕風(fēng)險評價和侵蝕定量估算的內(nèi)涵差異；區(qū)域尺度上的土壤侵蝕調(diào)查其服務(wù)目的傾向于區(qū)域尺度的環(huán)境信息獲取和使用，以及幫助區(qū)域尺度的環(huán)境政策以及相關(guān)政策的制定，標識出環(huán)境退化或土地退化的熱點區(qū)域，審視導(dǎo)致變

3、化和特定土壤功能退化的環(huán)境影響，確保人類自然資源和經(jīng)濟資源的最優(yōu)化使用。相對來說，區(qū)域土壤侵蝕風(fēng)險評價更能滿足區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查的應(yīng)用需求，支持區(qū)域管理決策。 (2)采用三種不同的方法對密云水庫上游的土壤侵蝕狀況進行了調(diào)查，并從統(tǒng)計和空間一致性的角度對三套結(jié)果進行了分析比較 論文采用三種方法對密云水庫上游地區(qū)2002年的土壤侵蝕狀況進行調(diào)查，獲得了三套結(jié)果，分別是基于遙感影像的目視解譯結(jié)果、基于植被與地形信息組合判斷的土壤

4、侵蝕風(fēng)險評價結(jié)果和土壤侵蝕量的定量估算及其分級結(jié)果。 選擇了植被覆蓋和坡度信息兩個要素，通過植被蓋度和坡度信息的不同組合來評價密云水庫上游的水土流失風(fēng)險程度，相對快速、簡便地得到區(qū)域的水土流失風(fēng)險分布情況。 利用遙感數(shù)據(jù)，獲取植被覆蓋和土地利用信息，提取植被和人為措施因子，收集降雨資料和土壤數(shù)據(jù)，計算降雨侵蝕力和土壤可蝕性因子，建立區(qū)域土壤侵蝕模型，經(jīng)過諸因子算式及監(jiān)測模型運算，逐個計算出各像元的年土壤侵蝕模數(shù)，對密云水

5、庫上游進行了區(qū)域土壤侵蝕定量估算。 采用柵格數(shù)據(jù)格式，以每個圖像像元作為樣本，通過數(shù)據(jù)間像元級的比較，衡量兩幅圖像中每個像元之間的一致性。從統(tǒng)計和空間的一致性，分析對于密云水庫上游的侵蝕狀況三種方法所得結(jié)果的差異和其在體現(xiàn)侵蝕空間格局上的差別。三種方法在土壤侵蝕最小評價單元、因子參與分析的權(quán)重、降雨格局的影響等幾方面存在差異；基于遙感影像的目視解譯結(jié)果與植被蓋度和地形坡度組合判斷結(jié)果在統(tǒng)計上和對侵蝕空間格局的體現(xiàn)上較為接近，定量

6、估算結(jié)果明顯受到降雨侵蝕力空間分布的影響而對侵蝕風(fēng)險較高區(qū)域的程度判定上存在差別。 (3)對遙感和地理信息系統(tǒng)在土壤侵蝕調(diào)查中的應(yīng)用潛力進行了分析論文指出遙感與地理信息系統(tǒng)在區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查中的潛力在于不斷改進已有因子或指標的提取方法，或發(fā)掘遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的潛力，提供可以衡量區(qū)域侵蝕狀況差異的新指標。 (4)基于季相變化與降雨過程，實現(xiàn)了針對侵蝕分析而言的真實植被信息提取 客觀真實的區(qū)域土壤侵蝕狀況評價需

7、要從區(qū)域尺度上研究一年內(nèi)植被的季相變化與降雨過程的關(guān)系，分析這種關(guān)系對土壤侵蝕可能造成的影響。論文通過時序NDVI數(shù)據(jù)反映的植被過程與降雨過程的比較與分析，合成了與降雨量大值同期的區(qū)域植被指數(shù)影像，實現(xiàn)了針對侵蝕分析而言的真實植被信息提取，對遙感提取侵蝕分析所需要的植被覆蓋信息進行了改進，實現(xiàn)對植被和降雨在時空變化上的協(xié)同考慮。 (5)引入新的區(qū)域土壤侵蝕評價指標，采用多指標聚類分析的方法獲取區(qū)域范圍內(nèi)土壤侵蝕的風(fēng)險差異目前土壤

8、侵蝕調(diào)查中遙感應(yīng)用存在著遙感數(shù)據(jù)源和遙感信息提取方式單一；植被動態(tài)變化、地形和降雨格局考慮相對不足的局限。論文選取了植被年內(nèi)的NDVI最大值和NDVI變差系數(shù)作為植被功能特征和變化程度的衡量指標；選用分布式地形指數(shù)ln來刻畫地形對于徑流的影響；選用氣候指數(shù)PrescottIndex考慮局地氣候影響；采用多指標聚類分析的方法進行區(qū)域范圍內(nèi)土壤侵蝕風(fēng)險的相對分析，在侵蝕力分區(qū)的背景下討論了官廳密云水庫的侵蝕風(fēng)險差異。 (6)對區(qū)域土