三峽庫區水蝕荒漠化遙感調查與監測

童立強，李 麗

三峽庫區水蝕荒漠化遙感調查與監測

童立強，李 麗

(中國國土資源航空物探遙感中心，北京 100083)

利用遙感技術對三峽庫區內水蝕荒漠化進行了監測。通過對2003年三峽庫區蓄水前和2009年蓄水至175 m后兩期航空遙感正射影像的解譯，提取出了工作區水蝕荒漠化信息，總結出期間三峽庫區蓄水后水蝕荒漠化的變化情況。監測結果表明，三峽庫區蓄水至175 m后，區內水蝕荒漠化整體上呈現明顯改善的趨勢。不同程度的水蝕荒漠化土地面積都在減少，其中，中度水蝕荒漠化土地面積減少最多，從改善程度來看，以輕度水蝕荒漠化的改善程度最高。

水蝕荒漠化;三峽庫區;遙感;動態監測

0 引言

根據聯合國《防治荒漠化公約》中對荒漠化的定義，水蝕荒漠化是指流水(以水蝕為主)作用下的荒漠化土地，由于人為活動、氣候等因素造成地表植被破壞從而導致嚴重的流水侵蝕，使土地生產力嚴重下降直至喪失，出現以劣地或石質(碎石質等)坡地為標志的土地嚴重退化。水蝕是指土壤因降雨而松弛，或者被水流剝離，土壤粒子被沖刷至山坡斜面下方，積存到水道或下游流域。水蝕作用不僅使表土層受到影響，還會使土壤失去蓄水和養分保持的能力。

在我國，水蝕荒漠化主要發生在南方地區，一般以片蝕和溝蝕為主。在花崗巖分布地區兼受重力作用影響，常伴隨有崩塌發生;在碳酸鹽巖類分布地區則以溶蝕作用為主。這些營力作用的結果一般是出現劣地或石質坡地，例如浙江常山大塘溪，坡地開墾和植被破壞成為水蝕作用發展的突破口，使該地區有44.5%的土地成為劣地，其中有26.8%的地區變成全部喪失利用價值的嚴重荒漠化土地。在我國西南諸省的山區河谷中也常見以泥石流方式呈現的土地砂石化景觀，如滇東北的東川市小江流域等地;或以石山荒漠化景觀分布在巖溶山區，如廣西西部及云南東部等地。

三峽庫區的水蝕荒漠化現象歷來比較嚴重，開展三峽庫區水蝕荒漠化遙感調查與監測，摸清三峽庫區水蝕荒漠化的分布現狀及變化趨勢，對實施三峽庫區生態環境保護、國土規劃與整治，促進該區的社會經濟可持續發展具有重要意義。本文利用遙感影像，對三峽庫區2003年及2009年的水蝕荒漠化狀況進行了調查與監測，并對該區的生態環境狀況進行了分析。

1 水蝕荒漠化分級

根據水蝕劣地或石質坡地占該地區面積的比例、現代溝谷(細溝、切溝、沖溝)占該地區面積的比例、植被覆蓋度、土地生物生產量較荒漠化前下降比例及地表景觀綜合特征等指標可將水蝕荒漠化程度劃分為4級。水蝕荒漠化的分級標準見表1。

表1 水蝕荒漠化分級Tab.1 Water erosion desertification classification

2 研究區概況及遙感數據源

研究區包括湖北省宜昌至重慶市江津三峽庫區的兩岸各20 km范圍，涉及重慶市主城區與巫山、巫溪、奉節、云陽、開縣、萬州、忠縣、石柱、豐都、涪陵、長壽以及湖北省宜昌、興山、秭歸等縣市，調查總面積達43 430.88 km2。研究區范圍如圖1所示。

圖1 研究區范圍Fig.1 Research area

本次研究選用2003年及2009年3—7月間獲取的2期航空遙感正射影像。其中2003年正射影像的空間分辨率為5 m，2009年正射影像的空間分辨率為0.5 m。

3 水蝕荒漠化現狀及變化分析

在對2003年、2009年三峽庫區航空遙感影像進行幾何糾正的基礎上，對水蝕荒漠化遙感信息進行增強和解譯，提取了三峽庫區水蝕荒漠化信息，并以2003年的水蝕荒漠化面積基數為參照，對兩時相內的水蝕荒漠化動態變化進行了分析。

2003年三峽庫區水蝕荒漠化主要分布在萬州到秭歸縣之間的區域，面積為16 093.99 km2，占調查區總面積的37.06%。其中輕度荒漠化區面積為11 910.49 km2，中度荒漠化區面積為3 347.67 km2，重度荒漠化區面積為835.83 km2。重度荒漠化區土地主要分布在巫溪縣、巫山縣、巴東及興山縣。

2009年三峽庫區水蝕荒漠化主要分布在萬州到秭歸縣之間的區域，面積為15 543.41 km2，占調查區總面積的35.79%。其中輕度荒漠化區面積為11 727.48 km2，中度荒漠化區面積為3 129.74 km2，重度荒漠化區面積為686.19 km2。重度荒漠化區主要分布在巫溪縣、巫山縣、巴東及興山縣。

分析表明，2009年和2003年三峽庫區水蝕荒漠化分布規律相同，2003—2009年間，三峽庫區水蝕荒漠化區的面積減少了550.58 km2，水蝕荒漠化呈現零星變化特點，惡化的地區主要分布在巫溪縣及興山縣。其中，中度水蝕荒漠化區減少的面積最多;而重度水蝕荒漠化區的面積變化比率最大，其次為中度和輕度水蝕荒漠化區(圖2)。

圖2 2003—2009年水蝕荒漠化面積對比Fig.2 Water erosion desertification comparison in 2003 and 2009

對各種水蝕荒漠化類型間的相互轉變進行統計分析，結果見表2。

表2 三峽庫區2003—2009年水蝕荒漠化區轉化矩陣Tab.2 Water erosion desertification transformation matrixes in three gorges reservoir area from 2003 to 2009 (km2)

由表2可以看出:

1)2009年無水蝕荒漠化區主要從2003年的輕度荒漠化區以及中度荒漠化區域轉變過來，其中僅有1.65 km2的重度水蝕荒漠化區轉變為無水蝕荒漠化區。在這幾年間，三峽庫區無水蝕荒漠化區面積呈上升趨勢，表明區內水蝕荒漠化程度有一定的改善。

2)輕度水蝕荒漠化區是最具敏感性的一類區域，如果稍加保護和治理就能得到很好的恢復和改善，但如果稍不經意則會繼續惡化，輕度水蝕荒漠化區的變化情況也很好地反映了這一點。在2009年的輕度水蝕荒漠化區中，74.82%由2003年的中度水蝕荒漠化區轉變而來，而同時卻有21.71%是從2003年的無水蝕荒漠化區轉變而來的(圖3)。

圖3 2009年輕度水蝕荒漠化區不同來源比率Fig.3 The source of mild water erosion desertification in 2009

3)中度水蝕荒漠化區的變化表明，區內生態環境正在往好的方向發展。2003—2009年間，中度水蝕荒漠化區減少的面積最大，達169.77 km2。從2009年中度荒漠化區的轉化來源看，2003年有86.95 km2的重度水蝕荒漠化區轉化為中度荒漠化區，有 47.29 km2的輕度水蝕荒漠化區和20.34 km2的無水蝕荒漠化區轉化為中度荒漠化區。中度水蝕荒漠化區的這種變化更進一步說明區內區域生態環境的不穩定性及脆弱性。雖然區域內仍有部分地區的荒漠化程度在加劇，但從其總體上減少趨勢來看，整體生態環境的惡化趨勢有所緩解。

4)2003—2009年間，重度水蝕荒漠化區的面積減少了77.72 km2，減少幅度明顯。同時也有20.13 km2從原來的中度和輕度水蝕荒漠化區轉變為重度水蝕荒漠化區。從2003年重度水蝕荒漠化區的轉化去向來看，除去被庫區水域淹沒的范圍，有86.95 km2轉變為中度水蝕荒漠化區，同時也有少部分，即11.25 km2轉為輕度水蝕荒漠化區，1.65 km2轉為無水蝕荒漠化區，進一步證明三峽庫區整體的水蝕荒漠化改善情況良好(圖4)。

圖4 2003—2009年重度水蝕荒漠化區面積變化柱狀圖Fig.4 Severe water erosion desertification variation from 2003 to 2009

通過以上數據分析可以看出，2003—2009年間，三峽庫區的水蝕荒漠化得到一定的緩解，這種緩解不僅體現在水蝕荒漠化面積的減少上，從水蝕荒漠化嚴重程度上也是逐漸地向更輕級別轉化的。造成三峽庫區水蝕荒漠化改善的原因很多，大致有以下幾個方面:

1)生態移民工程。這是水蝕荒漠化得到改善的重要因素之一，為了保護三峽庫區某個地區特殊的生態或生態修復而進行的移民，從客觀上減少了人為擾動對土地的影響，這在一定程度上改善了水蝕荒漠化的程度。

相關資料表明，在三峽工程庫區超過5 000 km的庫周帶上，三峽庫區的移民范圍是在庫周壩前蓄水175 m，外加2 m的風浪線后，從連接20 a一遇的回水線至第一道分水嶺脊線之間所涵蓋的地區。所以，三峽庫區有20個縣區都是生態移民的范圍。通過計算，三峽庫區生態移民規劃安置的人口約為20萬人。由于庫區貧困縣較多，生活在生態環境惡劣地區的部分農村貧困人口也是移民的重要對象。在這些地區，人多地少、資源貧瘠、經濟落后、水土流失嚴重等因素是導致偏遠山區生態環境惡化的重要原因。而這些人員的遷出有利于當地生態環境的自我修復和完善，從而減少水蝕荒漠化的發生。

2)生態環境保護措施的實施。三峽庫區地方政府制定了一系列相應的庫區生態環境保護措施，比如重慶市政府專門針對三峽庫區生態保護實施了涉及三峽庫區生態區劃與區域生態功能定位、森林和水生生態系統平衡與系統功能、三峽庫區生態環境信息共享與生態監測網絡建設、三峽庫區生態環境的重建與修復等方面的措施;擬定了“十一五”、“十二五”重點研究專項，其中就包括已經實施的三峽庫區生態環境演變與退化生態系統修復工作;宜昌等地區實施了天然林保護、退耕還林、農村沼氣池等工程。這些都在一定程度上修復改善了水蝕荒漠化環境。

3)氣候條件的影響。三峽庫區氣候常年雨量充沛，三峽庫區蓄水量增加使庫區沿線更加濕潤，降水量也有所增加，年均降水量在1 000～1 300 mm之間。尤其在2009年，僅萬州的年降水量就達到了1 476.1 mm。庫區內年均氣溫15～18℃。年無霜期長達223～344 d，是我國中緯度地區熱量資源最豐富的地區之一。溫暖的氣候、豐沛的降水，非常適宜水蝕荒漠化地區植被的自我修復和生態環境的全面改善。

4 結論

1)由于特殊的地理和氣候條件，三峽庫區的水蝕荒漠化比較嚴重。2009年三峽庫區水蝕荒漠化區面積占調查區域總面積的35.79%，主要表現為輕度荒漠化(庫區輕度水蝕荒漠化區占全區水蝕荒漠化區總面積的75%以上)，其次為中度水蝕荒漠化區;重度水蝕荒漠化區仍有一定程度的出現，但所占比例最小。

2)三峽庫區的水蝕荒漠化整體上呈現明顯改善的趨勢。不同荒漠化程度的水蝕荒漠化面積都在減少，其中中度水蝕荒漠化面積減少最多;在水蝕荒漠化改善程度上，輕度水蝕荒漠化改善程度最高。

3)不同程度水蝕荒漠化之間的轉變或演化主要發生在鄰近級別的水蝕荒漠化類型上，如重度水蝕荒漠化多改善為中度水蝕荒漠化，中度水蝕荒漠化多改善為輕度水蝕荒漠化，而從重度水蝕荒漠化改善為輕度的就很少，表明水蝕荒漠化地區生態環境的整體改善是一個緩變的過程，三峽庫區對水蝕荒漠化環境的治理仍需要采取更加科學、合理的措施。

志謝:本文很多資料數據由重慶市土地勘察規劃院和湖北吉思地理信息技術有限公司提供，在此表示衷心感謝!

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Remote Sensing Monitoring of Water Erosion Desertification in the Three Gorges Area

TONG Li－qiang，LI Li
(China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources，Beijing 100083，China)

Dynamic monitoring of water erosion desertification in the Three Gorges Area was carried out by using remote sensing technology so as to find out the dynamic changes of water erosion desertification.The water erosion desertification information was extracted through the interpretation of two phase aviation orthoprojective images taken separately in 2003 and 2009，and then the changes of water erosion desertification in those years were summarized.The monitoring results show that the condition of water erosion desertification in the Three Gorges Area was improved obviously.The Three Gorges Area began storing water in 2003，and the water reached its highest level of 175 m in 2009.All kinds of water erosion desertification was reduced obviously，especially the moderate desertification.As for the improving degree，the mild water erosion desertification has been improved most evidently.

water erosion desertification;the three gorges;remote sensing;dynamic monitoring

TP 79:X 83

A

1001－070X(2012)01－0100－04

10.6046/gtzyyg.2012.01.18

2011－04－27;

2011－06－17

國土資源大調查項目(編號:1212010510706)資助。

童立強(1965－)，男，研究員，主要從事環境遙感及遙感地質方面的研究。E－mail:tongliqiang@agrs.cn。

(責任編輯:李 瑜)