張志蘭，符素華，謝 云，章文波，魏 欣，蔣光毅，李月臣

(1.重慶市水土保持監(jiān)測(cè)總站，重慶401147； 2.北京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)部，北京 100875；3.西南大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，重慶 400065)

水土流失是我國(guó)主要的生態(tài)環(huán)境問題之一，掌握水土流失動(dòng)態(tài)、加強(qiáng)水土流失治理，對(duì)生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。根據(jù)《全國(guó)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)規(guī)劃(2018—2022年)》要求，自2018年起我國(guó)開始對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)的水土流失面積、強(qiáng)度和分布進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。作為水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和主要任務(wù)之一，土地利用數(shù)據(jù)要通過遙感影像獲取，但在全國(guó)范圍內(nèi)基于遙感影像提取土地利用數(shù)據(jù)工作量巨大。

2013年2月28日國(guó)務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于開展第一次全國(guó)地理國(guó)情普查的通知》，決定從2013年至2015年開展第一次全國(guó)地理國(guó)情普查工作，以全面掌握我國(guó)地理國(guó)情現(xiàn)狀，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的需要。第一次全國(guó)地理國(guó)情普查的對(duì)象為我國(guó)國(guó)土范圍內(nèi)的地表自然和人文地理要素，主要工作內(nèi)容包括高分辨率數(shù)字正射衛(wèi)星遙感影像生產(chǎn)和地表覆蓋地理要素采集等[1]。為了清晰反映地表覆蓋狀況、準(zhǔn)確提取地表覆蓋信息，在該次普查中，采用0.5 m分辨率的航空遙感影像作為本底數(shù)據(jù)源[2]。為了加強(qiáng)地理國(guó)情普查成果的數(shù)據(jù)質(zhì)量，國(guó)務(wù)院普查辦制定了《第一次全國(guó)地理國(guó)情普查質(zhì)量管理細(xì)則》，明確要求按照全國(guó)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、地方分級(jí)負(fù)責(zé)、各方共同參與的組織原則，統(tǒng)一檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行全員、全過程、分級(jí)分類質(zhì)量控制[3]。第一次全國(guó)地理國(guó)情普查成果經(jīng)測(cè)繪質(zhì)檢部門的驗(yàn)收，地表覆蓋分類數(shù)據(jù)的采集精度及分類精度整體優(yōu)良率為95.89%[4-5]。該次普查，不僅摸清了我國(guó)地理國(guó)情家底，而且為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國(guó)土、水利等行業(yè)提供了數(shù)據(jù)支持[6-7]。第一次全國(guó)地理國(guó)情普查完成后，地理國(guó)情監(jiān)測(cè)進(jìn)入了常態(tài)化[8]，每年進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，這對(duì)于掌握地表覆蓋動(dòng)態(tài)具有重要意義。

我國(guó)第一次全國(guó)地理國(guó)情普查成果及每年進(jìn)行的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中的地表覆蓋數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成《區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定(試行)》中所需要的土地利用數(shù)據(jù)，而采用由地表覆蓋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而成的土地利用數(shù)據(jù)，可以大量節(jié)省人力、物力和財(cái)力，更好地推動(dòng)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作的開展。因此，本次研究的目的是建立地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中地表覆蓋分類與《區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定(試行)》中土地利用分類的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并驗(yàn)證獲得的土地利用數(shù)據(jù)精度，以期為區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法

在《區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定(試行)》中，根據(jù)水土流失的特點(diǎn)將土地利用分為8個(gè)一級(jí)類和25個(gè)二級(jí)類。與區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的土地利用分類不同，地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中的地表覆蓋分類一般不側(cè)重于土地的社會(huì)屬性(人類對(duì)土地利用的方式和目的)，而是反映地表自然營(yíng)造物和人工建造物的自然屬性或狀況，共涉及8個(gè)一級(jí)類、52個(gè)二級(jí)類和104個(gè)三級(jí)類。盡管它們的定義不同，但是可以建立它們之間的聯(lián)系，將地表覆蓋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為土地利用數(shù)據(jù)。為此根據(jù)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中地表覆蓋分類的定義，以其三級(jí)分類為基礎(chǔ)，將其合并到區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中土地利用分類的二級(jí)分類上，二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。由表1知，當(dāng)?shù)乩韲?guó)情地表覆蓋的三級(jí)分類都可以歸為同一個(gè)土地利用的二級(jí)分類時(shí)，不再顯示地表覆蓋的三級(jí)分類，否則，詳細(xì)列出三級(jí)分類，并與土地利用的二級(jí)分類一一建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表1 地表覆蓋分類與土地利用分類對(duì)應(yīng)關(guān)系

注：表中“天然牧草地或其他草地(41或43)”在牧區(qū)為41、非牧區(qū)為43；代碼“99”表示待定，結(jié)合人工檢查和遙感影像歸到周圍土地利用類型。

1.2 野外驗(yàn)證

隨機(jī)抽取4 km2的區(qū)域作為驗(yàn)證區(qū)域，在室內(nèi)制作1∶1萬的野外驗(yàn)證底圖，在野外驗(yàn)證土地利用屬性與邊界的正確性。如果圖斑邊界與實(shí)際邊界在1∶1萬底圖上誤差小于5 mm，則認(rèn)為邊界正確，否則認(rèn)為邊界錯(cuò)誤。

驗(yàn)證區(qū)選擇在重慶市西南部的江津區(qū)，收集重慶市江津區(qū)2017年地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的地表覆蓋數(shù)據(jù)。江津區(qū)位于105°36′55″～105°49′9″E、28°30′59″～29°27′4″N之間，行政區(qū)面積3 216 km2；屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量1 039 mm(1981—2011年)，年內(nèi)降雨較為均勻地分布在4—9月份，期間降水量占全年降水量的76%；地形南高北低，北部和中部以丘陵和低山為主，南部則以山區(qū)為主。

2 結(jié)果與討論

江津區(qū)抽取的4 km2驗(yàn)證區(qū)域包含749個(gè)圖斑。對(duì)749個(gè)圖斑的野外驗(yàn)證結(jié)果表明，正確圖斑總數(shù)量為742個(gè)。749個(gè)圖斑中邊界正確圖斑數(shù)量為749個(gè)，屬性正確圖斑數(shù)量為742個(gè)。驗(yàn)證的總體正確率為99.1%，其中圖斑邊界正確率為100%、圖斑屬性正確率為99.1%，符合《區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定(試行)》中土地利用數(shù)據(jù)判對(duì)率應(yīng)大于90%的要求。驗(yàn)證結(jié)果表明，由地理國(guó)情監(jiān)測(cè)地表覆蓋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換來的土地利用數(shù)據(jù)具有很好的精度，能滿足《區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定(試行)》中土地利用數(shù)據(jù)解譯精度要求。

重慶市江津區(qū)土地利用統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。江津區(qū)土地利用以林地為主，面積1 398.30 km2，占行政區(qū)面積的43.48%，主要分布在南部及北部山地；其次是耕地，面積1 137.79 km2，占35.39%，主要分布在中部及北部區(qū)域；再次是園地、建設(shè)用地、水域及水利設(shè)施用地，面積分別為292.75、158.73、145.76 km2，分別占9.10%、4.93%、4.53%；最后是交通運(yùn)輸用地和其他土地，面積分別為76.29、6.38 km2，分別占2.37%、0.20%。

表2 重慶市江津區(qū)土地利用統(tǒng)計(jì)

本研究利用地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中的地表覆蓋數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換得到了區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)所需的土地利用數(shù)據(jù)，經(jīng)野外驗(yàn)證有很高的精度，但在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中也發(fā)現(xiàn)以下問題需要注意：

(1)退耕土地及由耕地變成園地的土地利用類型的確定。地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中的地表覆蓋分類信息反映的是所見即所得的地表覆蓋類型，因此在地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果中的部分草地在《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010—2017)中的土地利用類型應(yīng)是耕地。這部分耕地因農(nóng)民外出打工臨時(shí)退耕而撂荒，或因政策引導(dǎo)而進(jìn)行陡坡退耕還草，所以在地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中被解譯成草地。區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)反映的是水土流失的年際動(dòng)態(tài)變化，因此退耕土地在區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的土地利用分類處理上判定成草地是合適的，與地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果的地表覆蓋分類結(jié)果一致。但這種處理方式與《土地利用現(xiàn)狀分類》中的分類存在差異，可能會(huì)導(dǎo)致耕地(基本農(nóng)田)面積的減少。此外，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，出現(xiàn)了大量耕地(基本農(nóng)田)變成園地的現(xiàn)象，在《土地利用現(xiàn)狀分類》中這部分土地仍屬于耕地(基本農(nóng)田)。考慮到區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的目的，這部分土地應(yīng)歸屬到園地中，與地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中的地表覆蓋分類相一致，但與《土地利用現(xiàn)狀分類》中的土地利用分類不同，可能導(dǎo)致土地利用分類中的耕地(基本農(nóng)田)面積減少。

(2)表1地理國(guó)情監(jiān)測(cè)地表覆蓋分類三級(jí)類中的護(hù)坡灌草和硬化護(hù)坡所對(duì)應(yīng)的土地利用類型需綜合考慮所在地周邊的土地利用類型才能進(jìn)一步確定，因此先賦99代碼，待人工進(jìn)一步檢查后再結(jié)合遙感影像確定相應(yīng)的土地利用類型。

(3)地表覆蓋中的沙質(zhì)地表包含了一部分河道的灘涂，因此對(duì)于沙質(zhì)地表需要進(jìn)一步檢查，將其中的灘涂識(shí)別出來劃分到土地利用類型的河湖庫(kù)塘中。

(4)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土地利用分類中的沼澤地(72)不屬于地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中的地表覆蓋分類系統(tǒng)，而是屬于地理單元分類系統(tǒng)。地理國(guó)情地理單元分類中的濕地保護(hù)區(qū)(1134)和沼澤區(qū)(1135)可歸到水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土地利用分類中的沼澤地(72)。

3 結(jié) 論

本研究嘗試將重慶市江津區(qū)的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)地表覆蓋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)所需的土地利用數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了野外驗(yàn)證。野外驗(yàn)證結(jié)果表明，地表覆蓋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到的土地利用數(shù)據(jù)解譯精度高達(dá)99.1%，滿足《水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定(試行)》中的土地利用數(shù)據(jù)解譯精度要求。但是由于地理國(guó)情監(jiān)測(cè)地表覆蓋分類與區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土地利用分類的定義不同，個(gè)別地表覆蓋類型在進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)需根據(jù)影像類型及周邊土地利用類型決定相應(yīng)的土地利用類型。