達茂旗草原資源現狀的遙感制圖分析＊

貢吉瑪，烏蘭吐雅，楊勝利，圖力古爾，何鳳艷

（內蒙古草原勘察規劃院，內蒙古 呼和浩特 010051）

引言

開展草原動態監測是當前草原保護建設的迫切需求。草地資源動態監測是全球變化監測的重要組成部分〔7〕。為了科學管理草原，國家新修訂的《中華人民共和國草原法》提出國家要建立草原調查制度、統計制度及建立草原生態監測預警系統。定期開展草原資源與生態基況調查，建立具備資源評估、環境診斷、載畜量調控、自然災情預報等方面的草原動態監測系統，可為各級政府制定相應的對策提供可靠依據〔9〕。因此，應用3S技術與地面調查相結合的方法，內蒙古草原勘察規劃院2001～2003年對達茂旗草原資源進行了調查，建立了草原動態監測的本底數據，為政府和有關部門及時準確的了解草原現狀及動態變化提供基礎服務，對于草原的科學管理及可持續利用有著深遠的意義〔15－16〕。

1 研究區社會自然概括

達茂聯合旗是一個以蒙古族為主體、多民族聚居的邊境牧業旗，是自治區23個牧業旗及19個沿邊旗（縣）之一，是內蒙古自治區包頭市下轄的一個旗。面積17 410平方千米，人口11萬。位于內蒙古自治區中西部，陰山北麓的烏蘭察布高平原。國境線在本旗綿延88.6km。行政區劃下轄1個鎮、11個蘇木、9個鄉、2個牧場，95個嘎查、行政村。旗人民政府駐百靈廟鎮；該旗原為烏蘭察布盟，在1996年5月18日，國務院批準將達爾罕茂明安聯合旗劃歸包頭市管轄。見圖1 達茂旗行政分布圖

圖1 達茂旗行政分布圖

地形為低山丘陵及盆地屬構造剝蝕地形，平均海拔1 376m，系內蒙古高原與陰山山脈的過渡地帶。深居內陸，屬溫帶大陸性干旱氣候。全旗平均氣溫3.4℃，年最多降水量400.3mm，季節分配和年際變化懸殊。干旱、大風、霜凍、白災和冰雹是最大的危害。水資源主要來源于大氣降水，地表水主要是大氣降水，地下水總體循環處于陰山北麓的內陸徑流系統中，地下水總的狀況是南部較北部豐富。主體土類是栗鈣土和棕鈣土，地帶性草原為溫性典型草原、荒漠草原、草原化荒漠，其中荒漠草原占主體地位。

2 研究方法與過程

該研究采用3S技術手段，以ETM遙感衛星數據為主要信息源，結合地面采集數據和歷史資料的調查與監測方法。采用A1bers Equal Area，在同一個軟件界面中疊加影像、野外樣地資料、行政界線，根據所建立的遙感解譯標志進行判讀，人機交互式屏幕識別，鼠標勾繪草原類型圖斑，進行數據統計，獲得草原類，亞類現狀分布圖及其面積統計數據，并與矢量化的80年代草原資源類型分布圖復合，分析影響草原資源時空分布的主要因素。

2.1 計算機硬、軟件系統配置

依靠高性能計算機作為圖像判讀系統的硬件。使用的計算機配置為：內存：256兆以上、硬盤：40G、驅動器：顯示分辨率：800×600顏色分辨率：24位或32K真彩色

遙感處理的應用軟件系統采用ENVI、ERDAS系統軟件；草原類型判讀使用ArcView和ArcGIS等軟件，進行人機交互判讀分析、勾繪圖斑等圖形編輯。這些軟件具有同時管理柵格圖像與矢量圖形的綜合功能，具有多種數據格式的交換功能，可方便實現數據交換。

2.2 信息源收集

利用中科院提供的1999～2000年陸地資源衛星（Lansat）TM，分辨率為30m；時值植物生長旺季，7～9月份為主。又購置了2002年Lansat ETM，15m分辨率。從我單位收集了80年代MSS衛片，分辨率為80m。2001～2003年MODIS衛星數據通過與中科院合作項目獲取。

收集有國家測繪局出版的1∶25萬比例尺地形圖；80年代比例尺為1∶100萬《內蒙古草地資源類型圖》，本旗1∶50萬草原資源類型圖及其矢量化電子地圖，草原畜牧業相關的調查報告和資料等。土地利用數據：采用中國科學院提供的1999～2000年全區土地利用遙感調查的矢量圖形數據。電子版1∶10萬帶有等高線，水域，道路，居民用地等信息的GIS地理底庫。行政區劃界線：采用本旗草原部門提供的以鄉級為單位的行政區劃界線電子地圖。

2.3 野外數據采集

野外調查主要采用路線調查和典型區域調查結合的方法進行，用GPS定位，共做40個樣地及10～15個觀察定位樣地。在一個樣地中，根據草原植被群落分布的均勻性確定各種樣方的數量，在均勻一致的草原類型中用作定性分析時，布設1個描述樣方，產量測定樣方3個，群落特征變異較大的類型增加樣方個數。頻度樣方10個，高大草本和灌木樣方布設1個大樣方（50M2～100M2）。

地面數據采集的內容，包括植被種類組成，草群高度、蓋度、地上生物量、可食牧草產量；同時對樣地樣方周圍環境，如草原利用現狀、利用強度、建設情況等進行記錄。根據TM遙感影像的特征、地形圖，選取有代表性的典型樣地做解譯標志的依據。

2.4 確定草地分類系統

根據內蒙古自治區第3次草原調查使用的草地類型劃分標準，結合大量野外實地調查樣地資料，建立了達茂旗草原類型系統。本次研究將草地劃分到亞類。本次將達茂旗草地劃分為4類，7個亞類。圖斑編碼是根據第2次全國草地遙感速查要求，采用5位數據編碼，見表1。

表1 達茂旗草原分類系統及編碼表

2.5 遙感解譯制圖與統計匯總

遙感圖像處理包括幾何處理和增強處理。幾何處理是將有某些變形誤差的遙感圖像納入某種地圖投影，進行準確定位，較正誤差小于2個像元。圖像的增強處理是改善遙感圖像目視判讀的視覺效果，以提高目視判讀能力。格式為Erdas的Image數據。

將處理好的遙感圖像和達茂旗鄉級界線行政圖調進ArcView軟件環境中，參考80年代草原類型圖，土地利用現狀圖、地貌圖、其它環境資料以及各類統計資料等，進行綜合判斷，找出地物與遙感圖像的相應關系，建立草原類型判讀的解譯標志。根據解譯標志屏幕目視判讀遙感圖像的各種地物，提取草原類型的信息，勾繪草原與非草原的界線、草原亞類界線，為制作草原類型圖和統計數據作準備。

在地理信息系統的支持下，依據遙感影像特征，人機交互式判讀完成全旗、鄉級草原類、亞類分布圖的基礎上，進行草原面積及草原類、亞類面積統計匯總。統計匯總軟件在Excel軟件中進行。

3 結果與分析

3.1 草原資源面積分布狀況

依據15m分辨率的ETM圖像，參考歷史的草原資源類型圖等專業圖件和地形圖，制作了達茂旗草原各大類圖和草原亞類分布圖，見圖2 達茂旗草原大類分布圖、達茂旗草原亞類分布圖。

圖2 達茂旗草原亞類分布圖

通過本次草原資源遙感監測，達茂旗全旗草地劃分為4大類，7個亞類。達茂旗天然草地總面積155.14萬hm2，占全旗總土地面積的85.35%；其中可利用草地面積139.63萬hm2，占全旗草地總面積的90%。草原大類從南向北依次分布溫性典型草原、溫性荒漠草原和草原化荒漠3個自然植被地帶，面積是146.27萬hm2，占全旗草原總面積的94%；非地帶性植被低平地草甸類廣泛分布于各類之中，面積8.85萬hm2，占全旗草原總面積的5.7%。地帶性植被荒漠草原面積最大85.21萬hm2，形成本旗的主體草場；其次典型草原面積為39.73萬hm2，低平地草甸草原面積分布最小，面積是8.85萬hm2。達茂旗草原大類排序柱圖（見柱圖a）達茂旗草原大類排序表（見圖3）。

柱圖a 達茂旗草原大類排序柱圖

3.2 草原資源面積分布動態

本次草原資源監測與上世紀80年代草地資源調查結果相比，20年間達茂旗天然草地總面積減少了10.60萬hm2，而可利用天然草地面積減少了11.16萬hm2。從圖5明顯看出，草原面積減少最多的是典型草原，2003年比80年代草原面積減少8.4萬hm2；其次是溫性荒漠草原面積減少34.22萬畝，溫性草原化荒漠面積變化較少，減少的草原面積是0.98萬hm2；低平地草甸類面積比80年代增加了0.99萬hm2。2003年與80年代草原類面積比較柱圖（見圖3）、達茂旗草原類、亞類面積動態分析表（見圖4）。

圖3 2003年與80年代草原類面積比較

3.3 草原資源面積變化的原因

全旗草原面積本次比80年代是減少的趨勢。草原面積減少的主要原因：首先是大面積草原被開墾為農田，這類草原分布在本旗南部靠近農區附近，它的土壤基質較好；另外，城鎮、居民地、礦區及交通道路的擴建等，使草原面積減少較多。

各類草地面積減少原因與其所處地理位置以及在達茂旗農牧業生產中作用是分不開的。典型草原面積地處達茂旗南部，水土條件相對較好，又靠近農區，隨著人口增加，人需耕地面積的增加，它逐步被開墾為農田，成為非草地。而荒漠草原類地處達茂旗中部，是全旗主要放牧場，隨著人口牲畜頭數的增加，各種居民點、道路等人、牲畜活動必備的場所的修建，使其面積逐年遞減。溫性草原化荒漠類，位于達茂旗北部邊境地區，人口和牲畜頭數有所增加，但數量遠不及中部地區，各類占地相對較少，故面積減少較少。

結論：

以遙感衛星數據為主要信息源，結合地面采集數據和歷史資料的監測方法，分析了達茂旗草地資源面積現狀及變化狀況。該區草原類型劃分為4類，7個亞類。本旗天然草原面積155.14萬hm2，占全旗總土地面積的85.35%；其中可利用草地面積139.63萬hm2，占全旗草地總面積的90%。達茂旗草原20年間占優勢的草原類型一直是荒漠草原，占全旗草地總面積的54.93%。草原面積減少原因為土壤基質較好草原被開墾為農田，城鎮、居民地、礦區及交通道路的擴建等，使草原面積減少較多。

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