Land Use-Land Cover Change Analysis and Evaluation of Soil Erosion Hazard and Riska Study on Eco-Environmental Perspective Usin.pdf

1、土地利用/土地覆蓋（LUCC）變化在區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和全球環(huán)境變化中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在脆弱的生態(tài)系統(tǒng)占主導(dǎo)地位的條件下，土地覆蓋變化常常由于過(guò)多的人為干擾對(duì)環(huán)境造成重大的影響。因此，LULC變化分析對(duì)于了解其自然特性、程度和位置、質(zhì)量、以及生產(chǎn)率、適宜性和各種土地利用/土地覆蓋指標(biāo)的局限性是必不可少的。本研究采用遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）分別評(píng)估兩個(gè)不同的地區(qū)--中國(guó)丹江口和孟加拉博格拉過(guò)去14年（1991-2005）和

2、16年（1988-2004）LULC的空間格局及其變化。另一方面，土壤侵蝕是影響人類賴以生存的土壤、土地和水資源質(zhì)量的最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。土壤侵蝕危害圖是研究侵蝕易發(fā)地區(qū)的一個(gè)重要工具，因?yàn)樗麄兡芙忉尣@示危害及可能受到不同程度影響的地區(qū)的位置分布。因此，它對(duì)規(guī)劃者和決策者啟動(dòng)補(bǔ)救措施以及對(duì)優(yōu)先區(qū)域選擇是非常有用的。在本研究中，綜合運(yùn)用土壤侵蝕危害和風(fēng)險(xiǎn)圖，遙感、地理信息系統(tǒng)、多標(biāo)準(zhǔn)決策分析（MCDA）和統(tǒng)計(jì)方法，解釋了丹江口地區(qū)目前和未

3、來(lái)侵蝕災(zāi)害有效管理預(yù)測(cè)的方法和侵蝕災(zāi)害管理全面戰(zhàn)略。另外，本研究還試圖討論空間多標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)（SMCE）的運(yùn)用和適用于本研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境的定量預(yù)測(cè)方法。
　　 我們?cè)谶x擇的兩個(gè)研究區(qū)域采用Landsat TM and IRS-P6 LISSⅢ遙感圖像來(lái)分析土地利用/土地覆蓋的整體變化。為了對(duì)不同土地利用/土地覆蓋的衛(wèi)星影像進(jìn)行分類，采用了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督分類的技術(shù)。然后又采用基于地理信息系統(tǒng)覆蓋的分類比較技術(shù)獲取土地利用/土地覆蓋變

4、化。研究中我們主要關(guān)注的是土地利用/土地覆蓋的動(dòng)態(tài)變化，包括時(shí)空變化的統(tǒng)計(jì)、土地利用/土地覆蓋的趨勢(shì)/輸移，以及他們與選定的物理環(huán)境變量如土壤、坡度和海拔之間的關(guān)系。
　　 為了評(píng)價(jià)土壤侵蝕危害，本研究以遙感和地理信息系統(tǒng)為主要工具基于Z-score和空間主成分分析（SPCA）構(gòu)建了兩個(gè)數(shù)學(xué)模型。利用上述模型，綜合土壤侵蝕的危險(xiǎn)指數(shù)（SEHI）進(jìn)行土壤侵蝕危害的柵格分析。通過(guò)使用這兩個(gè)模型，我們選定了9個(gè)顯著影響土壤侵蝕的因素。

5、影響土壤水侵蝕的因素有土壤可蝕性因子，坡度，土層厚度，降雨量，海拔，植被，休耕地，人口密度和現(xiàn)存的土壤侵蝕強(qiáng)度。遙感，層次分析法（AHP）和地理信息系統(tǒng)技術(shù)以及空間模型被用來(lái)選出有空間性的影響因素。通過(guò)層次分析法（AHP）來(lái)規(guī)范所有因素和確定因素權(quán)重。由于已使用Z-score和SPCA對(duì)選定因素進(jìn)行規(guī)范化，接著運(yùn)用綜合土地和水文信息系統(tǒng)（ILWIS）軟件和準(zhǔn)備好9個(gè)獨(dú)立層次（Z型分?jǐn)?shù)和PCA）。然后，每個(gè)層次通過(guò)加權(quán)線性組合同他們的因素

6、權(quán)重結(jié)合，得到每個(gè)像素的綜合土壤侵蝕的危險(xiǎn)指數(shù)。為了對(duì)不相關(guān)聯(lián)的土壤侵蝕危險(xiǎn)指數(shù)圖進(jìn)行分類使土壤侵蝕危害表現(xiàn)相當(dāng)?shù)姆謪^(qū)性，利用相同距離集中原則劃分為4個(gè)等級(jí)：非常高，高，中等，低。此外，這項(xiàng)研究還試圖找出基于土壤流失危害和現(xiàn)有的土壤侵蝕程度的土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，這種方法使用風(fēng)險(xiǎn)概率來(lái)識(shí)別地區(qū)的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)和潛在風(fēng)險(xiǎn)。
　　 此外，本文討論了在生態(tài)環(huán)境評(píng)估領(lǐng)域中空間多重標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估（SMCE）的應(yīng)用，并設(shè)計(jì)了一個(gè)適用于確定中國(guó)丹江口生態(tài)

7、環(huán)境狀況的定量方法。使用SMCE方法結(jié)合專家知識(shí)，計(jì)算綜合的生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)（EECI），然后將EECI分為五個(gè)生態(tài)環(huán)境狀態(tài)級(jí)別：差、較差、一般、好、較好。在此過(guò)程中，選用一套與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)同等重要的空間標(biāo)準(zhǔn)（15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)）。應(yīng)用RS和GIS綜合技術(shù)和模型為SMCE方法生成必要的空間因子。用排序法和預(yù)期值法將所有因素標(biāo)準(zhǔn)化，另一方面，應(yīng)用層次分析法（AHP）計(jì)算因素權(quán)重。支持SMCE的較新軟件工具促進(jìn)了整個(gè)過(guò)程的運(yùn)行。
　　

8、 土地利用/土地覆蓋變化分析表明，兩個(gè)選定區(qū)域的土地利用/土地覆蓋在研究期間發(fā)生了顯著的變化，兩個(gè)區(qū)域不同的景觀、平原和山地地形的研究結(jié)果表明，盡管地表具有不同的地形和土地利用/土地覆蓋類型，但土地利用/土地覆蓋一直在變化。基于土地利用/土地覆蓋的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果還表明，土地利用/土地覆蓋變化與物理特性、土壤、坡度和海拔關(guān)系密切。土地利用/土地覆蓋變化和環(huán)境物理特性之間的關(guān)系，以及土地利用/土地覆蓋變化的趨勢(shì)表明研究期間發(fā)生的變化主要受

9、人為干擾，這可能也是該地區(qū)土壤和環(huán)境退化的原因。因此，我們應(yīng)該更多地關(guān)注這些地區(qū)，保護(hù)退化的土壤，尤其加強(qiáng)對(duì)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性的發(fā)展。
　　 土壤侵蝕災(zāi)害性分析結(jié)果顯示，總體來(lái)說(shuō)丹江口縣的土壤侵蝕總體比較緩和，在本研究中通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)（運(yùn)用Z-score和空間組成成分分析）得以確定熱點(diǎn)地區(qū)（很高的危險(xiǎn)性）的侵蝕，需要緊急干預(yù)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)一步表明，該地區(qū)潛在的危險(xiǎn)比實(shí)際存在的風(fēng)險(xiǎn)更高，實(shí)際和潛在的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高的是中等海拔的地區(qū)，對(duì)這些

10、地區(qū)的保護(hù)應(yīng)優(yōu)先考慮。通過(guò)采取適當(dāng)?shù)墓芾泶胧┛山档屯寥狼治g的危險(xiǎn)性。因此，通過(guò)這項(xiàng)研究，提出全面的侵蝕災(zāi)害管理戰(zhàn)略能夠有效處理該地區(qū)目前和未來(lái)的侵蝕災(zāi)害。盡管如此，當(dāng)利用RS和GIS模擬自然資源，環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，有必要驗(yàn)證建立模型每一個(gè)步驟的。當(dāng)研究領(lǐng)域比較大時(shí)，對(duì)步驟的驗(yàn)證比較困難。因此，需要對(duì)災(zāi)害圖（由采用Z-score的聯(lián)合方法獲得）和生物物理參數(shù)（植被，坡度，海拔和降雨）進(jìn)行帶有相關(guān)系數(shù)的回歸分析，這一步驟決定了結(jié)果的正確性和

11、有效性。預(yù)計(jì)結(jié)果與總體生態(tài)觀（假設(shè)）以及使用模型表示的侵蝕危害圖的有效性密切相關(guān)。
　　 此外，對(duì)生態(tài)環(huán)境狀況的分析表明，該地區(qū)總的生態(tài)環(huán)境狀態(tài)處于中等（平均）水平并且存在明顯的垂直帶分布。區(qū)域生態(tài)環(huán)境較差和差的狀況表明該地區(qū)這些部分的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不容樂(lè)觀。本研究還研究了人類活動(dòng)和地區(qū)質(zhì)量。同時(shí)，考慮到生態(tài)環(huán)境狀況的地域特點(diǎn)、生態(tài)恢復(fù)的優(yōu)先和實(shí)際需要，植被條件、土壤侵蝕、地形、氣候和土壤條件有重要影響，按此將研究地區(qū)生態(tài)環(huán)境分為