鄭旭霞

(福建省地質(zhì)測(cè)繪院，福建 福州 350011)

1.引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速的發(fā)展，我國(guó)的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出，其中水土流失是一個(gè)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。水土流失造成了土地資源破壞，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)降低，同時(shí)也制約著各行業(yè)的發(fā)展。福建是全國(guó)森林覆蓋率最高的省份，但近幾年經(jīng)濟(jì)的發(fā)展導(dǎo)致水土流失的情況也越來(lái)越突出，因此通過(guò)對(duì)水土流失及影響因素進(jìn)行調(diào)查研究是十分有意義的。

本研究以平和縣為例。平和縣是水果之鄉(xiāng)，水果種植成為主要產(chǎn)業(yè)。而水土流失導(dǎo)致平和縣土壤退化，生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，制約本縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，對(duì)平和縣水土流失調(diào)查，可以為水土流失防治提供指導(dǎo)，為該縣乃至全省的水土保持建設(shè)提供參考，對(duì)我省的生態(tài)文明建設(shè)也有重要意義。

2.研究?jī)?nèi)容與方法

本研究在收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，采用2012年資源三號(hào)衛(wèi)星(ZY3)遙感影像和數(shù)字高程模型(DEM)，利用遙感技術(shù)，提取相關(guān)信息，并計(jì)算得到平和縣2012年水土流失數(shù)據(jù)。

2.1 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理。主要收集了平和縣1:1萬(wàn)數(shù)字高程模型和2012年資源三號(hào)衛(wèi)星遙感影像。1:1萬(wàn)DEM 的格網(wǎng)間距為5 米。ZY3 衛(wèi)星影像包括4 個(gè)波段的多光譜影像(空間分辨率6 米)和全色影像(空間分辨率2.1 米)，目前ZY3影像已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)土監(jiān)測(cè)、國(guó)情普查、林業(yè)調(diào)查等領(lǐng)域。

本研究的數(shù)據(jù)預(yù)處理包括DEM 和ZY3 影像數(shù)據(jù)。影像預(yù)處理包括幾何校正、圖像增強(qiáng)、融合等步驟。分別對(duì)資源三號(hào)衛(wèi)星影像的多光譜和全色影像作正射校正，再采用pansharp 圖像融合算法進(jìn)行融合，得到空間分辨率為2.1 米的正射彩色影像圖。最后對(duì)預(yù)處理結(jié)果影像進(jìn)行裁剪得到實(shí)驗(yàn)區(qū)影像。

2.2 研究方法。綜合分析平和縣的地域特點(diǎn)，利用專家的先驗(yàn)知識(shí)分析影響水土流失的因素。主要包括植被覆蓋度、土地利用類型和坡度三種。本文采用遙感和地理信息技術(shù)對(duì)水土流失進(jìn)行研究調(diào)查。首先利用DEM 數(shù)據(jù)提取坡度信息，并生成坡度數(shù)據(jù);利用融合后的ZY3 影像容易判讀的特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類與人工目視解譯相結(jié)合的方法提取土地利用信息;利用多光譜影像光譜信息豐富的特點(diǎn)，采用近紅外和紅色波段進(jìn)行植被指數(shù)的計(jì)算，得到植被覆蓋度。

利用地理信息中的空間分析功能將獲取的坡度、土地利用及植被覆蓋數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析，按照水土侵蝕標(biāo)準(zhǔn)將空間疊加分析的成果進(jìn)行分級(jí)表示，得到土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)數(shù)據(jù)。

2.3 因子分析及提取

1)提取植被覆蓋度因子。植被覆蓋度主要是通過(guò)植被指數(shù)NDVI 的計(jì)算獲得的，因?yàn)橹脖恢笖?shù)與植被分布密度呈線性相關(guān)，同時(shí)消除了地形和群落結(jié)構(gòu)的陰影影響，同時(shí)對(duì)大氣也有一定的抗干擾能力，因此NDVI 是計(jì)算植被覆蓋度最佳指示因子。

植被覆蓋度的等級(jí)劃分參照《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL190—2007)中的植被蓋度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分為五級(jí):低覆蓋(覆蓋度＜30%)、中低覆蓋(覆蓋度＜30～45%)、中覆蓋(覆蓋度＜45～60%)、中高覆蓋(覆蓋度＜60～75%)和高覆蓋(覆蓋度＞75%)，坡耕地植被不分等級(jí)。

利用ZY3 衛(wèi)星影像的多光譜影像對(duì)平和縣進(jìn)行植被覆蓋度提取分析，得到平和縣的植被覆蓋圖?；叶戎翟礁咧脖桓采w度越高，反之灰度值越低植被覆蓋度也越低。

2)提取土地利用類型。根據(jù)國(guó)家《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)》制定適合于平和縣的土地利用分類系統(tǒng)，主要包括居民點(diǎn)、水域、林地、水田、旱地、荒草地、灌木和裸地。利用ZY3 融合影像，采用遙感信息提取中的監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類相結(jié)合的方法進(jìn)行提取，再通過(guò)人工判讀解譯進(jìn)行修正，最后可以獲得以上8 類的平和縣2012年的土地利用類型數(shù)據(jù)。

3)提取坡度因子。土壤侵蝕強(qiáng)度受地形坡度的影響很大，因此坡度是其重要因子之一。根據(jù)參考文獻(xiàn)可知，坡度大于0度小于40 度時(shí)，地形坡度和土壤沖刷量是呈正比例關(guān)系。在《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中將坡度劃分為6 個(gè)等級(jí)，分別是:＜5 度、5 度～8 度、8 度～15 度、15 度～25 度、25 度～35 度和＞35 度。本研究是利用空間格網(wǎng)間距為5 米的DEM 數(shù)據(jù)提取坡度信息，并在ARCGIS 進(jìn)行分級(jí)得到坡度等級(jí)數(shù)據(jù)。

4)生成土壤侵蝕強(qiáng)度圖。利用以上方法提取的3 個(gè)主要因子，在ARCGIS 中通過(guò)空間疊加分析模塊計(jì)算每個(gè)圖斑的土壤侵蝕強(qiáng)度及類型，生成土壤侵蝕強(qiáng)度圖。

3.結(jié)果與分析

平和縣全縣土地面積約2334 平方公里，通過(guò)本次調(diào)查該縣水土流失總面積386.43 平方公里，占土地面積16.65%，其中輕度流失184.31 平方公里，占流失總面積47.70%，中度流失175.48 平方公里，占流失總面積45.41%，強(qiáng)烈流失23.10 平方公里，占流失總面積5.98%，極強(qiáng)烈流失3.46平方公里，占流失總面積0.90%，劇烈流失0.08 平方公里，占流失總面積0.02% 。從平和縣水土流失分布情況，可知本縣西部地區(qū)水土流失較輕，東部水土流失較大，中度及以上的侵蝕主要分布在東部人類活動(dòng)密集的地區(qū)，且東部植被覆蓋度較低，植被生長(zhǎng)發(fā)育的狀況差的地區(qū)水土流失較重。而植被覆蓋度較高的西部地區(qū)則水土流失較輕。通過(guò)該研究結(jié)果進(jìn)一步表明:土地利用類型和地形因素對(duì)土壤侵蝕程度影響較大。

通過(guò)本文的研究表明采用遙感影像數(shù)據(jù)和地形數(shù)據(jù)通過(guò)遙感和地理信息的技術(shù)與方法可以快速獲得土壤侵蝕強(qiáng)度信息，從而計(jì)算出水土流失的面積，并獲得水土流失的空間分布情況，可以為政府提供決策支持，有利于我省生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與生態(tài)文明的建設(shè)。

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