牤牛营子项目区遥感评估技术分析

朱淼淼

（辽宁江河水利水电新技术设计研究院有限公司， 沈阳 110003）

1 项目区概况

1.1 自然概况

工程区位于建平县义成功乡牤牛营子村， 属低山丘陵区，地势东高西低。 在地质构造上处于古热河地块的东部边缘地带［1］，主要岩石有石灰岩、花岗岩。

工程区属北温带半湿润、 半干旱季风型大陆性气候［2］。 根据建平县国家基本气象站1987—2017年气象数据，项目区年平均气温8.8℃左右，多年平均降水量449.6mm，降雨量年季间变化较大，且分布不均，多集中在7—9月， 年日照时数2778.9h，≥10℃积温3427℃，年平均风速3.1m/s，多年平均大风日数31d，无霜期129d，最大冻土深度1.51m。

土壤类型主要为褐土。 本区属于华北植物区系与蒙古植物区系过渡带，区内原生植被已不存在，主要树种有杨树、油松、刺槐等［3］。 主要草本植物有白羊草、黄背草及人工培育的沙打旺、苜蓿等，主要分布在人工灌木林地及高山远山的中下部。 植被覆盖率为36.57%。

1.2 水土流失情况

据统计，项目区有水土流失面积5482hm2，占土地总面积的36.94%。 其中：轻度侵蚀面积974hm2，占水土流失面积的17.77%； 中度侵蚀面积4485hm2，占水土流失面积的81.81%；强烈侵蚀面积23hm2，占水土流失面积的0.42%。 侵蚀类型主要以水力侵蚀为主，工程区内平均土壤侵蚀模数1220t/（km2·a）［4］。

1.3 经济社会状况

工程区总人口0.72万人，均为农业人口，人口密度48.50人/km2。 总土地面积1.48万km2，农民人均纯收入6855.56元，粮食总产量2.93万t。 建设以水平梯田为主的高产稳产田，对于增加粮食产量、提高群众收入均具有重要作用。

1.4 实施前现状

项目区人均收入水平较低， 土地利用结构不合理，大部分土地不能得以因地制宜的利用，不能发挥生产潜能，制约当地经济发展［5］。 同时，坡耕地的水土流失造成土地生产能力下降，严重影响连续耕作。

1.5 实施验收情况

2017年12月，完成了《国家坡耕地水土流失综合治理工程辽宁省建平县牤牛营子项目区实施方案》编制工作。项目区采取坡耕地综合治理工程，其中牤牛营子项目区规划设计梯田319.89hm2， 田间作业路17.25km，公示牌2座。 2017年12月29日，朝阳市发展和改革委员会下发了《关于国家坡耕地水土流失综合治理工程辽宁省建平县牤牛营子项目区实施方案的批复》［朝发改发［2017］662号］。 该工程于2018年10月8日正式开工，2018年11月8日工程完工。2018年11月30日完成初验，2019年9月27日完成竣工验收工作。牤牛营子项目区完成水平梯田319.89hm2，作业路17.25km，公示牌2座，完成设计任务。

2 技术方法

2.1 数据来源及处理

对要进行评估的国家水土保持项目进行资料收集，并对相关资料进行处理。

（1） 前期资料收集与处理： 项目实施方案报告（含措施布局矢量图、边界矢量数据）、竣工验收报告（含竣工验收措施布局矢量图、边界矢量数据）、主管部门的验收意见书（表）、等高线数据（矢量）、数据主要来源于国家水土保持重点工程项目管理系统、项目区所在市（县）水土保持部门。

（2）将收集来的对地形数据统一转化为Ibers_cgcs 2000投影坐标DEM数据。

（3）遥感影像获取及处理：获取了2018，2021年两期项目区高分辨率影像。 遥感影像均来源于91卫图，空间分辨率为0.11m。

2.2 遥感影像解译

结合项目图斑，采用人机交互法，完成项目实施前、后土地利用，水土保持措施的解译。

通过野外调查的方式，建立土地利用及水土保持类型解译标志文件［6］，在GIS等软件的支持下，结合相关资料（项目区实施方案、水土保持工程竣工验收报告、 上报图斑矢量数据等）， 采取人机交互的技术流程，按照文件要求，根据土地利用分类，解译获取各侵蚀地块土地利用类型数据信息；依据绘图保持措施分类，解译获取各侵蚀地块水土保持措施类型数据信息。

2.3 评估内容及方法

通过解译评估年土地利用、 水土保持措施和土壤侵蚀状况，结合措施布局、措施变更图中的水土保持措施规模，评估项目区水土保持措施的实施效果。主要包括以下内容：①评估年水土流失治理度；②水土保持措施保存情况；③林草植被覆盖情况：④水土流失消长情况。

2.3.1 水土流失治理度评估方法

水土流失治理度反映的是项目实施前后水土流失面积的治理情况，通过遥感影像解译，确定项目实施前项目区的水土流失面积和项目实施后项目区的水土流失面积，经过计算，确定水土流失治理度。

2.3.2 水土保持措施保存情况评估方法

首先通过收集项目区的竣工验收文件、 竣工验收图等资料，根据水土保持措施类型，确定单类措施的实施数量；然后，通过影像资料分析和现场调查，确定评估年各类水土保持措施的保留数量； 最后经过计算，确定单类措施的保存率。

2.3.3 林草植被覆盖情况评估方法

提高林草覆盖率是通过项目实施项目区内林草植被变化情况的反映， 需要获取项目实施前后林草植被覆盖面积。

2.3.4 水土流失消长情况评估方法

依据项目实施前和项目评估年土壤侵蚀判读结果，进行土壤侵蚀强度转移矩阵分析，进而分析不同强度土壤侵蚀消长情况。在土壤侵蚀地区，采用中国土壤流失方程CSLE（Chinese Soil Loss Equation）计算土壤侵蚀模数。

3 项目区评估分析

3.1 遥感影像解译结果

3.1.1 实施年遥感影像解译

通过对2018年项目区的遥感影像解译， 土地利用现状均为坡耕地， 共计51 个斑块， 面积为319.89hm2。 从遥感影像上看， 坡耕地均沿等高线种植，没有田埂，容易发生水土流失。

3.1.2 评估年遥感影像解译

（1）土地利用解译。通过对2021年遥感影像进行解译， 项目区内土地类型全部为水平梯地， 面积319.89hm2。 从遥感影像看，土地边界清晰，田埂宽度增加且连续，能起到防止水土流失的作用，如图1。

图1 遥感影像

（2）水土保持措施解译。通过对2021年遥感影像进行水土保持措施解译， 项目区内51个斑块的水土保持措施为土坎梯田，治理面积319.89hm2；43条线型的水土保持措施为生产道路，于土坎梯田内施工，建设长度17.25km；宣传碑牌2座，如图2。

图2 实施效果评估图斑分布

3.2 评估年水土流失治理度评估

牤牛营子项目区治理前项目区水土流失面积319.89hm2， 经过影像解译， 水土保持措施治理面积319.89hm2，水土流失治理度为100%。

水土流失治理度=319.89/319.89×100%=100%

3.3 水土保持措施保存情况评估

本项目涉及水土保持措施有面状措施、 线状措施和点状措施， 分别为综合治理措施-坡改梯-土坎梯田（tktt3）、小型水利水保工程措施-生产道路-生产道路 （scdl3）、 其他措施-宣传碑牌-宣传碑牌（xcbp3）。 根据验收文件，项目区竣工验收时，土坎梯田涉及51个图斑，面积319.89hm2，生产道路17.25km，宣传碑牌2座；2021年土坎梯田面积为319.89hm2，作业路17.25km，宣传碑牌2座。 则项目区内土坎梯田、生产道路和标牌的保存率均为100%。

土坎梯田保存率=319.89/319.89×100%=100%

生产道路保存率=17.25/17.25×100%=100%

标牌保存率=2/2×100%=100%

本项目不涉及林草植被项目区，故不进行评估。

3.5 水土流失消长情况评估

项目实施后，土坎梯田可以起到拦蓄作用，减缓地表径流，延长汇流时间，增加土壤入渗，从而增加蓄水量，保水效益显著。还能拦蓄坡沟泥沙，减轻土壤的面蚀、沟蚀保土效果明显，生态环境得到显著改善。

4 结语

通过遥感评估技术工作， 发现国家水土保持项目能够促进生态环境改善： 水土保持措施发挥拦蓄作用，可减缓地表径流，延长汇流时间，增加土壤入渗，从而增加蓄水量；同时还能拦截泥沙，进而减轻土壤的面蚀、沟蚀，减少土壤侵蚀量，生态环境得到明显改善。