基于遙感數據的云南怒江流域水土流失監測與分析

王艷芳 張永清 宋紅梅

摘要使用多源遙感數據,并結合先進的遙感圖像處理技術,通過人機交互判讀的分析方法,對云南怒江流域進行水土流失遙感調查及動態監測。結果表明,云南怒江流域水土流失面積占總面積的55.75%,且以輕度、中度和強度為主,極強度和劇烈很少,不到總面積的5%。從20世紀80年代至20世紀初,云南怒江流域水土流失強度減輕面積大于加重面積,流域水土流失狀況出現好轉。

關鍵詞遙感數據;水土流失;動態監測;云南怒江流域

中圖分類號P962;TP79文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)21-0215-02

水土流失問題是水土保持學科的重要研究內容,是全球環境變化研究的一個方面[1]。遙感技術在獲取土地植被覆蓋信息方面具有快速、大面積、多時相、多波段、低成本的優勢,在區域水土流失研究中得到了廣泛的應用[2-4]。應用遙感多源數據進行區域水土流失變化的監測研究是當前掌握水土流失變化趨勢的有效途徑[5]。遙感技術與地理信息系統相結合,起著越來越重要的作用。云南怒江流域是全球生物多樣性和生態景觀保護的重要地域,其土地覆被的變化既改變著本區域的生態環境狀態,也深刻地影響著相鄰國家的生態環境。長期以來,由于水土流失基礎數據不足,制約了國家制訂該流域防治水土流失和促進經濟發展的戰略規劃[6]。為了較準確地掌握云南怒江流域詳盡的水土流失狀況,筆者利用云南怒江流域多源遙感數據資料,結合先進的遙感圖像處理技術,對該區開展了水土流失遙感調查與監測,闡明了該區水土流失的現狀及發展趨勢,為制定水土流失的防治規劃提供依據。

1研究區概況

云南怒江流域地處我國西南邊陲,位于東經98°07′~100°02′,北緯24°07′~28°03′,流域面積2.4萬平方千米。怒江流域屬青藏高原向云貴高原過渡的狹長地帶,行政區劃上主要包括怒江州的貢山、福貢、瀘水和保山地區的保山、施甸、龍陵和昌寧等縣市。其區域自然地理特征復雜,地形破碎而陡峻,形成以山地為主,高中山峽谷與低山丘陵、盆地、壩子相間排列的景觀格局[7]。流域內除少數山間盆地、壩子、階地、沖洪積扇土壤耕作層較厚外,其他地方耕作層較薄,水土流失危害嚴重,不利于農業生產的發展。怒江流域降水豐沛,福貢、貢山、龍陵等縣多年平均降水量均在1 350mm以上,而且主要集中在5~9月,加之山高坡陡,種植業規模大,導致了嚴重的水土流失。

2技術路線與方法

2.1技術路線

云南怒江流域的水土流失遙感監測全面依托遙感與地理信息技術,以20世紀80年代TM影像和21世紀初ETM影像為主要信息源,結合地形圖、土地利用圖、地質圖、區域性水土流失調查及其治理成果,通過人機交互判讀分析,獲取水土流失專題信息;以地理信息專業軟件作為數據信息處理、管理、分析的主要技術手段,結合以往研究成果,根據水土流失程度的遙感解譯標志,解譯水土流失強度變化,進行水土流失變化強度分析(見圖1)。

2.2水土流失類型和強度等級劃分方法

結合研究區的地理條件和TM、ETM遙感圖像的空間分辨率,參照《土壤侵蝕分類分級標準SL190-96》[8],將水土流失劃分為水力侵蝕、風力侵蝕和混合侵蝕。依照《水土保持技術規范》的分級參考指標,結合遙感調查與監測的實際可分程度,將水土流失強度劃分為劇烈、極強度、強度、中度、輕度、微度6類。

2.3水土流失遙感解譯方法

2.3.1遙感影像判讀標志的建立。通過對已有資料和影像的分析,結合研究區自然地理狀況,水土流失選用TM、ETM的742波段制作假彩色合成圖像進行解譯,其中植被覆蓋度、坡度和土地利用狀況是解譯的主要依據。通過野外踏勘調查,對遙感影像特征,包括影像的色調、紋理和形狀等,與實地水土流失特征通過比較、分析、判斷,建立各種侵蝕類型不同強度等級水土流失的遙感影像判讀解譯標志,作為室內判讀的依據。

2.3.2水土流失圖斑的圈定和定性。水土流失圖由圈定圖斑和給圖斑定性2步工序完成。解譯時采用地形條件、植被條件、土地利用和地表組成物質一致的原則,來圈定水土流失圖斑,設定其流失強度相同。根據這一原則,研究區被圈成大小不同、形狀各異的斑塊,對圈定的斑塊主要依據水土流失強度分級,考慮地形、植被、土地利用和地表組成物質等,確定為不同的水土流失類型和流失強度。對圖斑圈定和定性后,為了解決解譯過程中出現的一些難點,進一步修正圖像的解譯標志和最終獲得水土流失解譯圖,并評價解譯圖斑的正確性,進行野外調查和檢驗驗證。這樣便得到了能全面反映各侵蝕因子綜合作用的水土流失強度分級及演變的遙感解譯圖。

3結果與分析

根據水土流失強度的分級規則,結合制作的坡度圖、植被蓋度圖,采用地形條件、植被條件、土地利用和地表組成物質一致的原則,對遙感影像進行解譯,獲取2期水土流失強度分布圖。在此基礎上通過對解譯成果進行疊加、分析、歸納,得到水土流失變遷圖,變化類型主要分為水土流失程度加重、減輕和不變。監測結果表明,云南怒江流域發生水土流失面積14 244.7km2,占流域總面積的55.75%。其中,輕度水土流失面積占到總面積的10.14%,中度水土流失面積占到總面積的24.28%,強度水土流失面積占到總面積的16.74%,極強度水土流失面積占到總面積的4.58%,劇烈水土流失面積占到總面積的0.01%(見圖2),數據表明研究區水土流失嚴重,且以輕度、中度和極強為主,極強度和劇烈很少,不到總面積的5%。燒山毀林、陡坡墾植成為造成該區水土流失的主要原因。另外,怒江流域的主要耕地類型為坡耕地,大面積的坡耕地成為怒江流域水土流失特別是強度以上水土流失的主要策源地。1988~2002年,水土流失程度減輕的面積為261.72km2,占總面積的1.02%,水土流失程度加重的面積為189.27km2,占總面積的0.74%(見表1)。這表明云南怒江流域水土流失減輕面積大于加重面積,流域水土流失狀況出現好轉。這是因為近些年來實施了一系列的怒江流域生態環境的保護措施,人為水土流失得到一定的控制。

4討論

該項研究以遙感數據為主體信息源,利用遙感技術對流域進行水土流失動態監測,取得的定性研究結果可靠,基本反映了云南怒江流域水土流失狀況及發展趨勢。從而為制定該流域水土流失的防治規劃提供依據。

5參考文獻

[1] 鄭國權,宋春山.遙感技術在區域水土流失研究中的應用[J].黑龍江水利科技,2006,34(3):180-181.

[2] 譚炳香,李增元,王彥輝,等.基于遙感數據的流域土壤侵蝕強度快速估測方法[J].遙感技術與應用,2005,20(2):215-220.

[3] 劉莉,楊彪.遙感技術在水土保持監測工作中的應用與展望[J].科技創新導報,2009(5):88-89.

[4] 張茨林,謝頌華,陳文波,等.面狀開發建設項目水土流失監測研究[J].水土保持通報,2007,27(4):71-74.

[5] 江洪,汪小欽,周小成,等.多源數據在水土流失變化監測中的應用研究[J].福建師范大學學報(自然科學版),2007,23(3):5-9.

[6] 劉新平,郭輝軍.云南怒江流域可持續發展對策研究[J].農業生態環境,2002,18(4):48-51.

[7] 鄒秀萍,齊清文,徐增讓,等.怒江流域土地利用/覆被變化及其景觀生態效應分析[J].水土保持學報,2005,19(5):149-153.

[8] 水利部水土保持司.土壤侵蝕分類分級標準SL(190-96)[M].北京:中國水利水電出版社,1999.