大同盆地盐碱地遥感监测与评价

薛秀清

（山西省农业遥感中心，太原 030002）

一、项目区域概况

大同盆地是山西省最大的盆地，位于山西北部，是中国重要的能源基地，位于省境北部桑干河、南洋河上游，呈北东—南西向展布。盆地海拔为1000-1100 m，所辖的区域是以大同盆地和天镇、阳高盆地周边山麓线围成的区域。

二、技术路线和主要技术方法

1、技术路线

（1）总体思路

在收集大同盆地各市县第二次土壤普查资料、第二次土地利用调查成果资料及水文地质资料的基础上，应用3S技术，通过调查、采样、分析，对大同盆地盐碱地的数量（面积）、分布范围、盐碱类型、盐渍化程度进行评价，建立大同盆地盐碱地信息数据库[1]。

（2）技术步骤[2-5]

资料收集和整理：相关的文字资料和统计资料；基础图件资料(包括：土地利用调查图件、地下水埋深、地下水矿化度图、土壤图、地形地貌图、河流水系图等)；遥感资料（包括DEM、不同时相的多星种卫星数据）。

图像处理：包括图像纠正、图像合成、图像拉伸。

划分遥感影像类型区：根据遥感影像景观划分区域类型。同一类型区域具有相同的遥感影像特征，即在影像的颜色、纹理相同的情况下，还要有大致相同的地形地貌、土地利用、土壤类型和土地覆盖等。

地面采样点的布设：按照遥感影像类型区进行地面采样点布设，绘制地面土壤采样点位分布图。

地面采样。准备工作：GPS定位仪、不锈钢土钻、剖面刀、钢卷尺、100 cm3环刀、可封口塑料袋、水样瓶以及遥感影像类型图等。采样：取样、记录、拍照。建立解译标志。

遥感解译。利用多时相、多波段遥感影像结合地面调查，采样计算机自动分类和GIS交互式人机解译，提取盐碱地类型。

建立盐碱地遥感分析评价模型。

盐碱地评价。叠加土地利用现状，对盐碱地进行评价。

2、图像处理[6]

（1）盐碱地遥感正射影像的要求

遥感数据的地面分辨率小于30 m（10万分之一比例尺）。图上地物点对于附近控制点、经纬网或公里格网点的平面位置中误差不大于50 m（地面实际距离），特殊情况下不大于75 m（地面实际距离）。数学精度检测，每幅图的检测点数量视具体情况而定，一般不少于20个点。图像的配准、融合不大于0.5个像素。根据需要进行去噪声、辐射校正等预处理工作。控制点的选取尽量均匀，数量根据采用的纠正公式决定，剔除粗差后至少应保留2个以上的多余控制点，以便于平差计算。一般采用2次或3次多项式进行遥感影像纠正。重采样一般选择邻近像素法。

（2）遥感图像处理步骤

遥感图像的几何纠正，遥感图像的地物波谱测定，遥感图像的波段运算，遥感图像的分类，分类后处理。

（3）图像处理方法

通过分析原始影像的波谱特征，选择一定的波段组合，然后进行波谱运算、生成一幅盐碱地特征易于提取的新的遥感图像。根据大同盆地盐碱地的影像光谱特征，一般6-10月，选择423波段的遥感影像，3-6月，选择123波段参与运算。

3、野外调查

物资准备。笔记本电脑、GPS、相机、野外采样点位分布图、MP522型精密pH/电导率测量仪、台秤、烧杯、量筒、不锈钢土钻、剖面刀、钢卷尺、100 cm3环刀、可封口塑料袋、木铲以及调查表格、标签等。

采样点位分布图。将遥感影像类型分区图与土壤图叠加，形成监测单元，综合行政区划、土地利用类型等因素，充分考虑样点的代表性，根据图斑大小的不同，确定布点数量和点位，每个监测单元最少设1个电导率采样点。不同的盐碱地类型选取一个有代表性的土壤分析采样点。

采样方法。取样深度0-20 cm。每个采样点采用棋盘式法或蛇形法，均匀随机采取5-20个分点样品，混合一个土壤样品。采样时尽量用木铲直接采取样品。采样点应距离铁路或公路300 m以上；不能在住宅、公路、沟渠、粪堆、废物堆及坟堆附近设监测点；不能在坡地、洼地等具有从属景观特征地方采样。

样品量。一个混合土样以取土1.5 kg左右为宜。如果一个混合样品的数量太大，可用四分法将多余的土壤弃去。

样品标记。采集的样品装入已准备好的可速封的塑料袋中。采样同时做好采样记录，填好二个采样标签，一个放袋里，一个采用即时贴贴在塑料袋外面。注明采样编号、采样地点、采样深度、采样人、采样日期等。

4、分析化验

此次调查的土壤分析样品，要进行6个必测项目，8个选测项目的分析。必测项目为：土壤全盐量、pH值、EC、有机质、全氮、速效磷、速效钾。选测项目为（盐分含量超过0.4%的要进行盐基成分测定）：氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子、重弹酸根离子、钙离子、镁离子、钾离子、钠离子等八大盐基离子。

分析数据按规程和方案要求审核后编码整理，和采样点一一对照，确认无误后进行录入。

5、评价模型的建立

大同盆地盐碱地遥感监测评价模型采用模糊综合评价的单因素模糊综合评价模型。

模糊综合评价是以模糊数学为基础。应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清，不易定量的因素定量化，进行综合评价的一种方法。

（1）单因素模糊综合评价模型建立的步骤

确定评价指标（Evaluation Indicator）集合：

盐碱地类型等级评价，评价指标集合为={遥感影像景观类型，土壤类型，地下水埋深，地下水矿化度，pH}。

给出评价等级（Evaluation Grade）集合 ：

大同盆地盐碱地评价等级集合为={非盐碱地，轻度盐碱地，中度盐碱地，重度盐碱地，盐土地，碱土地}。

确定各评价指标的权重（Weight）：

权重反映各评价指标在综合评价中的重要性程度，且

盐碱地评价指标集合为={遥感影像景观类型，土壤类型，地下水埋深，地下水矿化度}其各因素权重设为

w={0.35，0.25，0.2，0.2}

确定评价矩阵R：根据水盐运动规律和盐碱地现状，用特尔斐方法分别给地下水埋深、地下水矿化度、pH、类型和土壤类型5个影响因子分级赋权。每个单独打分，用所有的分值平均得到最终的权重和得分

进行综合评价。通过权系数矩阵W与评价矩阵R的模糊变换得到模糊评判集S。采用累加法计算适宜性综合指数。

S= ∑（Wi×Ri）

式中：S —综合评价指数；

Wi—第i个评价因子的权重；

Ri—第i个评价因子的评价矩阵。碱土地的评价指标以pH＞9为主要因子，其次结合盐碱地类型为中度以上。

综合结论。通过对模糊评判向量S的分析作出综合结论。一般。采用最大隶属原则：即模糊评判集 S =(S1, S2,…,Sn)中Si为等级Vi对模糊评判集S的隶属度，按最大隶属度原则作出综合结论，即 M =max ( S1, S2,…,Sn)，M所对应的元素为综合评价结果。

（2）评价步骤及方法

遥感影像景观类型的划分。包括：遥感影像时相的选择和获取、遥感图像处理、遥感信息提取、遥感自动分类、分类处理等。

收集相关专题图。包括：土壤类型图、地下水埋深图、地下水矿化度图、收集土壤pH分布图。

对专题系列图件进行预处理。包括：分等定级、拉伸。

启动盐碱地遥感监测模型。

输入评价因子。

进行评价因子计算，生成综合评价等级。

根据地面实测样点对评价等级进行分类后处理。

（3）评价结果

大同盆地非盐碱地面积585905公顷，盐碱地面积131906公顷.

三、结论与创新

首次利用遥感技术对大同盆地盐碱地进行监测与评价，监测面积约占全省盐碱地面积的60%，为宏观决策提供科学依据。

创造性地提出了盐碱地遥感影像的景观类型。基于遥感影像景观进行解译分类，能够准确地进行盐碱地遥感监测。

大同盆地盐碱地遥感监测评价方法，简单、快键，适用于大面积盐碱地监测，具有推广实用价值。