论文（设计）基于遥感与gis的土壤侵蚀强度快速估测方法

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1、基于遥感与GIS的土壤侵蚀强度快速估测方法张有全1,2，宫辉力3，赵文吉31.中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林长春130012；2.中国科学院研究生院，北京100039；3.资源环境与地理信息系统北京市重点实验室，北京100037摘要：针对土壤侵蚀问题，提出了一种基于遥感数据、气象数据、土壤数据的区域土壤侵蚀快速估测方法。首先，通过对土壤侵蚀问题形成原因和影响因素的分析，确定土壤侵蚀敏感性因子；其次，利用遥感（RS）、GIS技术提取土壤侵蚀敏感性因子信息；然后，在GIS系统支持下，运用主成分分析方法，进行土壤侵蚀强度分级；以北

2、京密云水库周边区域为例，进行了土壤侵蚀估测方法的应用，并对该区域的土壤侵蚀空间特征进行分析。研究结果表明：（1）区域土壤侵蚀快速估测方法与实际情况有较好的一致性；（2）密云水库周边地区土壤侵蚀以微度和轻度侵蚀为主，所占面积比例为67.51%，中度以上侵蚀仅占面积的1.46%；（3）土壤侵蚀受坡度、地貌影响明显，中度侵蚀主要发生在低山、丘陵区以耕地为主的土地利用上，以及坡度在大于25°的阳坡地带。关键词：RS；土壤侵蚀；GIS；主成分分析中图分类号：S157文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）01-0102-06土壤侵

3、蚀是指地球表面的土壤及其母质受水力、风力、冻融、重力等外力的作用，在各种自然因素和人为因素的影响下发生的各种破坏、分离、搬运和沉积的现象[1]。土壤侵蚀不仅破坏土地资源，而且将大量携带养分、重金属和化肥、农药的泥沙进入江河湖库，造成水体富营养化[2]，同时导致土壤肥力下降，生态环境恶化，是世界上的主要环境问题之一。国内外学者针对土壤侵蚀问题提出了许多土壤侵蚀的预测模型,如USLE、RUSLE、WEPP、CREAMS、ANSWERS等，这些模型在一定的研究区域得到了成功的应用。但这些模型在应用时有一定的区域条件限制，大多适于缓坡地。同时

4、，严格的土壤侵蚀估算都以试验小区为依托，获取各个相关因子的常年数据，再进行土壤侵蚀的研究。但是目前我国大部分地区暂时还难以获取足够的侵蚀模数资料，使用试验小区的方法进行大尺度区域的土壤侵蚀监测存在着成本巨大，监测周期长的不足。本文在深入分析土壤侵蚀主要影响因素的基础上，选取主要的影响因子，在遥感和GIS技术的支持下,运用主成分分析方法进行土壤侵蚀强度分级，从而实现区域土壤侵蚀的快速监测。1研究区概况北京是资源型缺水的特大城市，人均不足300m3，是全国人均量的1/8，世界人均量的1/30[3]。密云水库作为北京市最大的饮用水源基地，保

5、障着首都1/3的供水，生态位势极其重要。近年来由于人们对其周边土地不合理的开发利用以及采矿、筑路、盲目扩大旅游业等，导致了库区周围，尤其是库东北、北部地区的土壤侵蚀现象较为严重。据1999年北京市遥感调查，密云县水土流失总面积1000.282km2，占全县总面积的45%[4]，进行水库周边地区土壤侵蚀危险度等级判定，对保护和改善水库周边生态环境，保证首都人民用水以及用水安全，以及合理规划水库周边土地利用有着重要意义。2土壤侵蚀敏感性因子的选择针对土壤侵蚀问题形成和影响因素的大量分析和研究工作表明，区域土壤侵蚀的敏感性主要受降水、成土母

6、质、地形坡度和地表覆盖度的影响，故可以用地形坡度、降水侵蚀力、土壤可蚀性和地表植被覆盖等4因子来评价[5]。(1)降水侵蚀力：该指标是反映降雨引起土壤侵蚀的一个外营力指标，是评价降雨引起土壤侵蚀潜在能力的重要参数[6]。密云水库流域位于我国温带大陆性气候，降水量较丰富，多年平均降水量为650mm，且降雨具有明显的时空差异，容易对土壤产生侵蚀作用。(2)土壤可蚀性因子K：土壤可蚀性是一项评价土壤被降雨侵蚀力分离、冲蚀和搬运难易程度的内营力指标，主要反映土壤质地对土壤侵蚀的影响。(3)坡度因子：地貌形态是影响土壤侵蚀的重要因素。在地形因子

7、中，坡度对土壤侵蚀的影响最大。研究表明，一般情况下，土壤侵蚀量与坡度大小成正相关；坡度越陡，降雨汇流的时间越短，径流能量就越大，对坡面的冲刷就越强烈，侵蚀量就越大。(4)覆盖因子：地表植被覆盖是影响土壤侵蚀敏感性的一个重要因素。在水域和植被覆盖度高的地区，发生土壤侵蚀的机会就小；相反，在地表裸露，植被覆盖度低的地区，发生土壤侵蚀的机会就大。因此，植被覆盖因子是评价土壤侵蚀敏感性的一个重要指标。3研究方法与技术路线3.1研究方法影响土壤侵蚀的因子很多，不同环境要素在同一扰动因子作用下其敏感性表现不一样；同一环境要素在不同扰动因子作用下其

8、敏感性也不同。为此，采用土壤侵蚀敏感性综合指数对该研究区土壤侵蚀敏感性状况进行评价，综合评价的焦点正是如何科学、客观地将一个多目标问题综合成一个单指标形式。因此，在保证数据信息损失最小的前提下，经线性变换，以少数的综合变