基于资源三号卫星影像的平和县水土流失调查研究

郑旭霞

(福建省地质测绘院，福建 福州 350011)

1.引言

随着经济建设快速的发展，我国的环境问题越来越突出，其中水土流失是一个严重的生态环境问题。水土流失造成了土地资源破坏，农业生产降低，同时也制约着各行业的发展。福建是全国森林覆盖率最高的省份，但近几年经济的发展导致水土流失的情况也越来越突出，因此通过对水土流失及影响因素进行调查研究是十分有意义的。

本研究以平和县为例。平和县是水果之乡，水果种植成为主要产业。而水土流失导致平和县土壤退化，生态系统遭到破坏，制约本县的经济发展。因此，对平和县水土流失调查，可以为水土流失防治提供指导，为该县乃至全省的水土保持建设提供参考，对我省的生态文明建设也有重要意义。

2.研究内容与方法

本研究在收集相关资料的基础上，采用2012年资源三号卫星(ZY3)遥感影像和数字高程模型(DEM)，利用遥感技术，提取相关信息，并计算得到平和县2012年水土流失数据。

2.1 数据源及预处理。主要收集了平和县1:1万数字高程模型和2012年资源三号卫星遥感影像。1:1万DEM 的格网间距为5 米。ZY3 卫星影像包括4 个波段的多光谱影像(空间分辨率6 米)和全色影像(空间分辨率2.1 米)，目前ZY3影像已经广泛应用于国土监测、国情普查、林业调查等领域。

本研究的数据预处理包括DEM 和ZY3 影像数据。影像预处理包括几何校正、图像增强、融合等步骤。分别对资源三号卫星影像的多光谱和全色影像作正射校正，再采用pansharp 图像融合算法进行融合，得到空间分辨率为2.1 米的正射彩色影像图。最后对预处理结果影像进行裁剪得到实验区影像。

2.2 研究方法。综合分析平和县的地域特点，利用专家的先验知识分析影响水土流失的因素。主要包括植被覆盖度、土地利用类型和坡度三种。本文采用遥感和地理信息技术对水土流失进行研究调查。首先利用DEM 数据提取坡度信息，并生成坡度数据;利用融合后的ZY3 影像容易判读的特点进行计算机自动分类与人工目视解译相结合的方法提取土地利用信息;利用多光谱影像光谱信息丰富的特点，采用近红外和红色波段进行植被指数的计算，得到植被覆盖度。

利用地理信息中的空间分析功能将获取的坡度、土地利用及植被覆盖数据进行空间叠加分析，按照水土侵蚀标准将空间叠加分析的成果进行分级表示，得到土壤侵蚀强度分级数据。

2.3 因子分析及提取

1)提取植被覆盖度因子。植被覆盖度主要是通过植被指数NDVI 的计算获得的，因为植被指数与植被分布密度呈线性相关，同时消除了地形和群落结构的阴影影响，同时对大气也有一定的抗干扰能力，因此NDVI 是计算植被覆盖度最佳指示因子。

植被覆盖度的等级划分参照《土壤侵蚀分类分级标准》(SL190—2007)中的植被盖度分级标准，分为五级:低覆盖(覆盖度＜30%)、中低覆盖(覆盖度＜30～45%)、中覆盖(覆盖度＜45～60%)、中高覆盖(覆盖度＜60～75%)和高覆盖(覆盖度＞75%)，坡耕地植被不分等级。

利用ZY3 卫星影像的多光谱影像对平和县进行植被覆盖度提取分析，得到平和县的植被覆盖图。灰度值越高植被覆盖度越高，反之灰度值越低植被覆盖度也越低。

2)提取土地利用类型。根据国家《土地利用现状分类标准》制定适合于平和县的土地利用分类系统，主要包括居民点、水域、林地、水田、旱地、荒草地、灌木和裸地。利用ZY3 融合影像，采用遥感信息提取中的监督分类和非监督分类相结合的方法进行提取，再通过人工判读解译进行修正，最后可以获得以上8 类的平和县2012年的土地利用类型数据。

3)提取坡度因子。土壤侵蚀强度受地形坡度的影响很大，因此坡度是其重要因子之一。根据参考文献可知，坡度大于0度小于40 度时，地形坡度和土壤冲刷量是呈正比例关系。在《土壤侵蚀分类分级标准》中将坡度划分为6 个等级，分别是:＜5 度、5 度～8 度、8 度～15 度、15 度～25 度、25 度～35 度和＞35 度。本研究是利用空间格网间距为5 米的DEM 数据提取坡度信息，并在ARCGIS 进行分级得到坡度等级数据。

4)生成土壤侵蚀强度图。利用以上方法提取的3 个主要因子，在ARCGIS 中通过空间叠加分析模块计算每个图斑的土壤侵蚀强度及类型，生成土壤侵蚀强度图。

3.结果与分析

平和县全县土地面积约2334 平方公里，通过本次调查该县水土流失总面积386.43 平方公里，占土地面积16.65%，其中轻度流失184.31 平方公里，占流失总面积47.70%，中度流失175.48 平方公里，占流失总面积45.41%，强烈流失23.10 平方公里，占流失总面积5.98%，极强烈流失3.46平方公里，占流失总面积0.90%，剧烈流失0.08 平方公里，占流失总面积0.02% 。从平和县水土流失分布情况，可知本县西部地区水土流失较轻，东部水土流失较大，中度及以上的侵蚀主要分布在东部人类活动密集的地区，且东部植被覆盖度较低，植被生长发育的状况差的地区水土流失较重。而植被覆盖度较高的西部地区则水土流失较轻。通过该研究结果进一步表明:土地利用类型和地形因素对土壤侵蚀程度影响较大。

通过本文的研究表明采用遥感影像数据和地形数据通过遥感和地理信息的技术与方法可以快速获得土壤侵蚀强度信息，从而计算出水土流失的面积，并获得水土流失的空间分布情况，可以为政府提供决策支持，有利于我省生态环境的保护与生态文明的建设。

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