大同盆地鹽堿地遙感監(jiān)測與評價

薛秀清

（山西省農(nóng)業(yè)遙感中心，太原 030002）

一、項目區(qū)域概況

大同盆地是山西省最大的盆地，位于山西北部，是中國重要的能源基地，位于省境北部桑干河、南洋河上游，呈北東—南西向展布。盆地海拔為1000-1100 m，所轄的區(qū)域是以大同盆地和天鎮(zhèn)、陽高盆地周邊山麓線圍成的區(qū)域。

二、技術(shù)路線和主要技術(shù)方法

1、技術(shù)路線

（1）總體思路

在收集大同盆地各市縣第二次土壤普查資料、第二次土地利用調(diào)查成果資料及水文地質(zhì)資料的基礎上，應用3S技術(shù)，通過調(diào)查、采樣、分析，對大同盆地鹽堿地的數(shù)量（面積）、分布范圍、鹽堿類型、鹽漬化程度進行評價，建立大同盆地鹽堿地信息數(shù)據(jù)庫[1]。

（2）技術(shù)步驟[2-5]

資料收集和整理：相關的文字資料和統(tǒng)計資料；基礎圖件資料(包括：土地利用調(diào)查圖件、地下水埋深、地下水礦化度圖、土壤圖、地形地貌圖、河流水系圖等)；遙感資料（包括DEM、不同時相的多星種衛(wèi)星數(shù)據(jù)）。

圖像處理：包括圖像糾正、圖像合成、圖像拉伸。

劃分遙感影像類型區(qū)：根據(jù)遙感影像景觀劃分區(qū)域類型。同一類型區(qū)域具有相同的遙感影像特征，即在影像的顏色、紋理相同的情況下，還要有大致相同的地形地貌、土地利用、土壤類型和土地覆蓋等。

地面采樣點的布設：按照遙感影像類型區(qū)進行地面采樣點布設，繪制地面土壤采樣點位分布圖。

地面采樣。準備工作：GPS定位儀、不銹鋼土鉆、剖面刀、鋼卷尺、100 cm3環(huán)刀、可封口塑料袋、水樣瓶以及遙感影像類型圖等。采樣：取樣、記錄、拍照。建立解譯標志。

遙感解譯。利用多時相、多波段遙感影像結(jié)合地面調(diào)查，采樣計算機自動分類和GIS交互式人機解譯，提取鹽堿地類型。

建立鹽堿地遙感分析評價模型。

鹽堿地評價。疊加土地利用現(xiàn)狀，對鹽堿地進行評價。

2、圖像處理[6]

（1）鹽堿地遙感正射影像的要求

遙感數(shù)據(jù)的地面分辨率小于30 m（10萬分之一比例尺）。圖上地物點對于附近控制點、經(jīng)緯網(wǎng)或公里格網(wǎng)點的平面位置中誤差不大于50 m（地面實際距離），特殊情況下不大于75 m（地面實際距離）。數(shù)學精度檢測，每幅圖的檢測點數(shù)量視具體情況而定，一般不少于20個點。圖像的配準、融合不大于0.5個像素。根據(jù)需要進行去噪聲、輻射校正等預處理工作。控制點的選取盡量均勻，數(shù)量根據(jù)采用的糾正公式?jīng)Q定，剔除粗差后至少應保留2個以上的多余控制點，以便于平差計算。一般采用2次或3次多項式進行遙感影像糾正。重采樣一般選擇鄰近像素法。

（2）遙感圖像處理步驟

遙感圖像的幾何糾正，遙感圖像的地物波譜測定，遙感圖像的波段運算，遙感圖像的分類，分類后處理。

（3）圖像處理方法

通過分析原始影像的波譜特征，選擇一定的波段組合，然后進行波譜運算、生成一幅鹽堿地特征易于提取的新的遙感圖像。根據(jù)大同盆地鹽堿地的影像光譜特征，一般6-10月，選擇423波段的遙感影像，3-6月，選擇123波段參與運算。

3、野外調(diào)查

物資準備。筆記本電腦、GPS、相機、野外采樣點位分布圖、MP522型精密pH/電導率測量儀、臺秤、燒杯、量筒、不銹鋼土鉆、剖面刀、鋼卷尺、100 cm3環(huán)刀、可封口塑料袋、木鏟以及調(diào)查表格、標簽等。

采樣點位分布圖。將遙感影像類型分區(qū)圖與土壤圖疊加，形成監(jiān)測單元，綜合行政區(qū)劃、土地利用類型等因素，充分考慮樣點的代表性，根據(jù)圖斑大小的不同，確定布點數(shù)量和點位，每個監(jiān)測單元最少設1個電導率采樣點。不同的鹽堿地類型選取一個有代表性的土壤分析采樣點。

采樣方法。取樣深度0-20 cm。每個采樣點采用棋盤式法或蛇形法，均勻隨機采取5-20個分點樣品，混合一個土壤樣品。采樣時盡量用木鏟直接采取樣品。采樣點應距離鐵路或公路300 m以上；不能在住宅、公路、溝渠、糞堆、廢物堆及墳堆附近設監(jiān)測點；不能在坡地、洼地等具有從屬景觀特征地方采樣。

樣品量。一個混合土樣以取土1.5 kg左右為宜。如果一個混合樣品的數(shù)量太大，可用四分法將多余的土壤棄去。

樣品標記。采集的樣品裝入已準備好的可速封的塑料袋中。采樣同時做好采樣記錄，填好二個采樣標簽，一個放袋里，一個采用即時貼貼在塑料袋外面。注明采樣編號、采樣地點、采樣深度、采樣人、采樣日期等。

4、分析化驗

此次調(diào)查的土壤分析樣品，要進行6個必測項目，8個選測項目的分析。必測項目為：土壤全鹽量、pH值、EC、有機質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀。選測項目為（鹽分含量超過0.4%的要進行鹽基成分測定）：氯離子、硫酸根離子、碳酸根離子、重彈酸根離子、鈣離子、鎂離子、鉀離子、鈉離子等八大鹽基離子。

分析數(shù)據(jù)按規(guī)程和方案要求審核后編碼整理，和采樣點一一對照，確認無誤后進行錄入。

5、評價模型的建立

大同盆地鹽堿地遙感監(jiān)測評價模型采用模糊綜合評價的單因素模糊綜合評價模型。

模糊綜合評價是以模糊數(shù)學為基礎。應用模糊關系合成的原理，將一些邊界不清，不易定量的因素定量化，進行綜合評價的一種方法。

（1）單因素模糊綜合評價模型建立的步驟

確定評價指標（Evaluation Indicator）集合：

鹽堿地類型等級評價，評價指標集合為={遙感影像景觀類型，土壤類型，地下水埋深，地下水礦化度，pH}。

給出評價等級（Evaluation Grade）集合 ：

大同盆地鹽堿地評價等級集合為={非鹽堿地，輕度鹽堿地，中度鹽堿地，重度鹽堿地，鹽土地，堿土地}。

確定各評價指標的權(quán)重（Weight）：

權(quán)重反映各評價指標在綜合評價中的重要性程度，且

鹽堿地評價指標集合為={遙感影像景觀類型，土壤類型，地下水埋深，地下水礦化度}其各因素權(quán)重設為

w={0.35，0.25，0.2，0.2}

確定評價矩陣R：根據(jù)水鹽運動規(guī)律和鹽堿地現(xiàn)狀，用特爾斐方法分別給地下水埋深、地下水礦化度、pH、類型和土壤類型5個影響因子分級賦權(quán)。每個單獨打分，用所有的分值平均得到最終的權(quán)重和得分

進行綜合評價。通過權(quán)系數(shù)矩陣W與評價矩陣R的模糊變換得到模糊評判集S。采用累加法計算適宜性綜合指數(shù)。

S= ∑（Wi×Ri）

式中：S —綜合評價指數(shù)；

Wi—第i個評價因子的權(quán)重；

Ri—第i個評價因子的評價矩陣。堿土地的評價指標以pH＞9為主要因子，其次結(jié)合鹽堿地類型為中度以上。

綜合結(jié)論。通過對模糊評判向量S的分析作出綜合結(jié)論。一般。采用最大隸屬原則：即模糊評判集 S =(S1, S2,…,Sn)中Si為等級Vi對模糊評判集S的隸屬度，按最大隸屬度原則作出綜合結(jié)論，即 M =max ( S1, S2,…,Sn)，M所對應的元素為綜合評價結(jié)果。

（2）評價步驟及方法

遙感影像景觀類型的劃分。包括：遙感影像時相的選擇和獲取、遙感圖像處理、遙感信息提取、遙感自動分類、分類處理等。

收集相關專題圖。包括：土壤類型圖、地下水埋深圖、地下水礦化度圖、收集土壤pH分布圖。

對專題系列圖件進行預處理。包括：分等定級、拉伸。

啟動鹽堿地遙感監(jiān)測模型。

輸入評價因子。

進行評價因子計算，生成綜合評價等級。

根據(jù)地面實測樣點對評價等級進行分類后處理。

（3）評價結(jié)果

大同盆地非鹽堿地面積585905公頃，鹽堿地面積131906公頃.

三、結(jié)論與創(chuàng)新

首次利用遙感技術(shù)對大同盆地鹽堿地進行監(jiān)測與評價，監(jiān)測面積約占全省鹽堿地面積的60%，為宏觀決策提供科學依據(jù)。

創(chuàng)造性地提出了鹽堿地遙感影像的景觀類型。基于遙感影像景觀進行解譯分類，能夠準確地進行鹽堿地遙感監(jiān)測。

大同盆地鹽堿地遙感監(jiān)測評價方法，簡單、快鍵，適用于大面積鹽堿地監(jiān)測，具有推廣實用價值。