基于遥感数据的云南怒江流域水土流失监测与分析

王艳芳 张永清 宋红梅

摘要使用多源遥感数据,并结合先进的遥感图像处理技术,通过人机交互判读的分析方法,对云南怒江流域进行水土流失遥感调查及动态监测。结果表明,云南怒江流域水土流失面积占总面积的55.75%,且以轻度、中度和强度为主,极强度和剧烈很少,不到总面积的5%。从20世纪80年代至20世纪初,云南怒江流域水土流失强度减轻面积大于加重面积,流域水土流失状况出现好转。

关键词遥感数据;水土流失;动态监测;云南怒江流域

中图分类号P962;TP79文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)21-0215-02

水土流失问题是水土保持学科的重要研究内容,是全球环境变化研究的一个方面[1]。遥感技术在获取土地植被覆盖信息方面具有快速、大面积、多时相、多波段、低成本的优势,在区域水土流失研究中得到了广泛的应用[2-4]。应用遥感多源数据进行区域水土流失变化的监测研究是当前掌握水土流失变化趋势的有效途径[5]。遥感技术与地理信息系统相结合,起着越来越重要的作用。云南怒江流域是全球生物多样性和生态景观保护的重要地域,其土地覆被的变化既改变着本区域的生态环境状态,也深刻地影响着相邻国家的生态环境。长期以来,由于水土流失基础数据不足,制约了国家制订该流域防治水土流失和促进经济发展的战略规划[6]。为了较准确地掌握云南怒江流域详尽的水土流失状况,笔者利用云南怒江流域多源遥感数据资料,结合先进的遥感图像处理技术,对该区开展了水土流失遥感调查与监测,阐明了该区水土流失的现状及发展趋势,为制定水土流失的防治规划提供依据。

1研究区概况

云南怒江流域地处我国西南边陲,位于东经98°07′~100°02′,北纬24°07′~28°03′,流域面积2.4万平方千米。怒江流域属青藏高原向云贵高原过渡的狭长地带,行政区划上主要包括怒江州的贡山、福贡、泸水和保山地区的保山、施甸、龙陵和昌宁等县市。其区域自然地理特征复杂,地形破碎而陡峻,形成以山地为主,高中山峡谷与低山丘陵、盆地、坝子相间排列的景观格局[7]。流域内除少数山间盆地、坝子、阶地、冲洪积扇土壤耕作层较厚外,其他地方耕作层较薄,水土流失危害严重,不利于农业生产的发展。怒江流域降水丰沛,福贡、贡山、龙陵等县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,种植业规模大,导致了严重的水土流失。

2技术路线与方法

2.1技术路线

云南怒江流域的水土流失遥感监测全面依托遥感与地理信息技术,以20世纪80年代TM影像和21世纪初ETM影像为主要信息源,结合地形图、土地利用图、地质图、区域性水土流失调查及其治理成果,通过人机交互判读分析,获取水土流失专题信息;以地理信息专业软件作为数据信息处理、管理、分析的主要技术手段,结合以往研究成果,根据水土流失程度的遥感解译标志,解译水土流失强度变化,进行水土流失变化强度分析(见图1)。

2.2水土流失类型和强度等级划分方法

结合研究区的地理条件和TM、ETM遥感图像的空间分辨率,参照《土壤侵蚀分类分级标准SL190-96》[8],将水土流失划分为水力侵蚀、风力侵蚀和混合侵蚀。依照《水土保持技术规范》的分级参考指标,结合遥感调查与监测的实际可分程度,将水土流失强度划分为剧烈、极强度、强度、中度、轻度、微度6类。

2.3水土流失遥感解译方法

2.3.1遥感影像判读标志的建立。通过对已有资料和影像的分析,结合研究区自然地理状况,水土流失选用TM、ETM的742波段制作假彩色合成图像进行解译,其中植被覆盖度、坡度和土地利用状况是解译的主要依据。通过野外踏勘调查,对遥感影像特征,包括影像的色调、纹理和形状等,与实地水土流失特征通过比较、分析、判断,建立各种侵蚀类型不同强度等级水土流失的遥感影像判读解译标志,作为室内判读的依据。

2.3.2水土流失图斑的圈定和定性。水土流失图由圈定图斑和给图斑定性2步工序完成。解译时采用地形条件、植被条件、土地利用和地表组成物质一致的原则,来圈定水土流失图斑,设定其流失强度相同。根据这一原则,研究区被圈成大小不同、形状各异的斑块,对圈定的斑块主要依据水土流失强度分级,考虑地形、植被、土地利用和地表组成物质等,确定为不同的水土流失类型和流失强度。对图斑圈定和定性后,为了解决解译过程中出现的一些难点,进一步修正图像的解译标志和最终获得水土流失解译图,并评价解译图斑的正确性,进行野外调查和检验验证。这样便得到了能全面反映各侵蚀因子综合作用的水土流失强度分级及演变的遥感解译图。

3结果与分析

根据水土流失强度的分级规则,结合制作的坡度图、植被盖度图,采用地形条件、植被条件、土地利用和地表组成物质一致的原则,对遥感影像进行解译,获取2期水土流失强度分布图。在此基础上通过对解译成果进行叠加、分析、归纳,得到水土流失变迁图,变化类型主要分为水土流失程度加重、减轻和不变。监测结果表明,云南怒江流域发生水土流失面积14 244.7km2,占流域总面积的55.75%。其中,轻度水土流失面积占到总面积的10.14%,中度水土流失面积占到总面积的24.28%,强度水土流失面积占到总面积的16.74%,极强度水土流失面积占到总面积的4.58%,剧烈水土流失面积占到总面积的0.01%(见图2),数据表明研究区水土流失严重,且以轻度、中度和极强为主,极强度和剧烈很少,不到总面积的5%。烧山毁林、陡坡垦植成为造成该区水土流失的主要原因。另外,怒江流域的主要耕地类型为坡耕地,大面积的坡耕地成为怒江流域水土流失特别是强度以上水土流失的主要策源地。1988~2002年,水土流失程度减轻的面积为261.72km2,占总面积的1.02%,水土流失程度加重的面积为189.27km2,占总面积的0.74%(见表1)。这表明云南怒江流域水土流失减轻面积大于加重面积,流域水土流失状况出现好转。这是因为近些年来实施了一系列的怒江流域生态环境的保护措施,人为水土流失得到一定的控制。

4讨论

该项研究以遥感数据为主体信息源,利用遥感技术对流域进行水土流失动态监测,取得的定性研究结果可靠,基本反映了云南怒江流域水土流失状况及发展趋势。从而为制定该流域水土流失的防治规划提供依据。

5参考文献

[1] 郑国权,宋春山.遥感技术在区域水土流失研究中的应用[J].黑龙江水利科技,2006,34(3):180-181.

[2] 谭炳香,李增元,王彦辉,等.基于遥感数据的流域土壤侵蚀强度快速估测方法[J].遥感技术与应用,2005,20(2):215-220.

[3] 刘莉,杨彪.遥感技术在水土保持监测工作中的应用与展望[J].科技创新导报,2009(5):88-89.

[4] 张茨林,谢颂华,陈文波,等.面状开发建设项目水土流失监测研究[J].水土保持通报,2007,27(4):71-74.

[5] 江洪,汪小钦,周小成,等.多源数据在水土流失变化监测中的应用研究[J].福建师范大学学报(自然科学版),2007,23(3):5-9.

[6] 刘新平,郭辉军.云南怒江流域可持续发展对策研究[J].农业生态环境,2002,18(4):48-51.

[7] 邹秀萍,齐清文,徐增让,等.怒江流域土地利用/覆被变化及其景观生态效应分析[J].水土保持学报,2005,19(5):149-153.

[8] 水利部水土保持司.土壤侵蚀分类分级标准SL(190-96)[M].北京:中国水利水电出版社,1999.