基于遙感影像的榆林市土地沙化遙感監(jiān)測(cè)

■紀(jì)超 蔡鑫

（中國(guó)人民解放軍61287部隊(duì) 四川成都 610036）

基于遙感影像的榆林市土地沙化遙感監(jiān)測(cè)

■紀(jì)超 蔡鑫

（中國(guó)人民解放軍61287部隊(duì) 四川成都 610036）

借助遙感、GIS等手段對(duì)小流域土壤侵蝕進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析陜西榆林地區(qū)土壤、地面地物的解譯、監(jiān)測(cè)，時(shí)空變化規(guī)律。研究近20年的土壤沙漠化的時(shí)空演變情況，結(jié)果顯示：榆林地區(qū)土壤重度沙化從1990年到2000年增加1534 KM2,到2006年天然綠地逐漸增加，有好轉(zhuǎn)趨勢(shì)的地域主要表現(xiàn)在靠近城鎮(zhèn)的區(qū)域，說(shuō)明土壤受環(huán)境和人類活動(dòng)影響較大。該研究通過(guò)土壤沙漠化的信息提取，防治沙地蔓延，改善土壤資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

土壤侵蝕沙化目視解譯空間分析

0 前言

土壤是我國(guó)十分寶貴的一項(xiàng)自然資源，但是隨著生態(tài)環(huán)境的日益破壞，我國(guó)在黃土高原地區(qū)的侵蝕、沙化現(xiàn)象嚴(yán)重威脅到生態(tài)平衡。土壤沙化是泛指良好的土壤（或可利用的土壤）變成含沙很多的土壤，甚至變成沙漠的過(guò)程[1]。針對(duì)這一現(xiàn)象，可以通過(guò)遙感研究，對(duì)榆林地區(qū)黃土高原地區(qū)長(zhǎng)期性的監(jiān)測(cè)，得出該地區(qū)土壤近幾年的變化情況，根據(jù)侵蝕的情況和特點(diǎn)尋找相應(yīng)的解決方法。

1 研究區(qū)概況和研究意義

榆林地區(qū)陜西省北部，地理坐標(biāo)為37°55′—39°01′，109°04′—110°10′，位于黃土高原東南部，是陜北黃土高原和毛素烏沙地的交接地帶，受黃河流域常年沖擊而形成的地勢(shì)相對(duì)平坦的地區(qū)。榆林地區(qū)屬于溫暖帶和溫暖帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，受黃土高原這一特殊地域的影響，總體呈較干旱，風(fēng)沙大，降雨量小的的氣候特點(diǎn)，年平均溫度為10℃左右，年降雨量為400毫米。

土壤侵蝕所引起的水土流失，是在人口快速增長(zhǎng)下對(duì)于糧食供給最主要的威脅[2]。榆林地區(qū)西北部是黃土高原，水土流失嚴(yán)重，土壤大面積荒漠化對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、生產(chǎn)生活帶來(lái)的極大的危害。因此，通過(guò)監(jiān)測(cè)土壤沙漠化的情況對(duì)于遏制土壤沙化這一問(wèn)題起到至關(guān)重要的作用。

2 研究方法及技術(shù)路線

本文基本研究方法是應(yīng)用3S技術(shù)，以地理信息系統(tǒng)軟件為工具，以遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)為基本數(shù)據(jù)源，利用ERDAS軟件進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)的處理，在3期（1990年、2000年、2006年）數(shù)據(jù)多時(shí)相比較的前提下，結(jié)合相關(guān)資料和沙地光譜特征建立解譯標(biāo)志。通過(guò)目視解譯的方法得出該地區(qū)風(fēng)蝕、水蝕的狀況、程度。結(jié)合該地區(qū)地理、人文、氣候特征分析侵蝕形成的原因及類型。利用遙感技術(shù)的多時(shí)相效應(yīng)對(duì)比近兩期十年的土壤侵蝕變化。得出相應(yīng)的辦法和結(jié)論，并討論解決辦法。

研究的最主要內(nèi)容就是在Mapgis67軟件中對(duì)該地區(qū)各種相關(guān)地類通過(guò)目視解譯的方式區(qū)分開(kāi)。解譯主要的依據(jù)是圖像中的三種特征:光譜特征、間(幾何)特征、紋理特征[3]。對(duì)于沙化的土壤進(jìn)行解譯，關(guān)鍵要參考其光譜特征和紋理特征。

具體操作步驟如下：

（1）圖像的處理部分：圖像處理是目視解譯前的準(zhǔn)備工作。主要包括圖像的下載，對(duì)遙感圖像進(jìn)行相應(yīng)的處理，而進(jìn)行實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換多波段組合，與高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分辨率融合達(dá)到提高分辨率的目的，再把四景圖像進(jìn)行拼接鑲嵌，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

（2）圖像的解譯：這是這次研究的核心部分。詳細(xì)瀏覽了榆林市行政區(qū)的遙感地圖后，將地類主要分為了8類：河流、湖泊、重度沙化、輕度沙化、潛在沙化（這三個(gè)程度的沙化解譯的主要目標(biāo)，也是這次研究重點(diǎn)）、山林、綠地、居民區(qū)和耕地區(qū)。

（3）結(jié)果分析：解譯出成果后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析、驅(qū)動(dòng)力分析。分析不能片面和草率，需要從多角度出發(fā)，綜合性的考慮研究結(jié)果的成因和影響因素。例如：針對(duì)土壤沙漠化出現(xiàn)的地理位置，空間和事件變化規(guī)律參考，采用綜合分析法，得出相應(yīng)結(jié)論。

3 調(diào)查結(jié)果與應(yīng)用分析

3.1 研究結(jié)果

ETM數(shù)據(jù)的解譯結(jié)果可以近似反應(yīng)榆林地區(qū)土壤沙化的分布現(xiàn)狀，土壤沙化主要分布在該地區(qū)西部和北部，輕度沙化地主要分布在北部與內(nèi)蒙古接壤的地區(qū)和西南部靖邊縣和橫山縣之間的地區(qū)，重度沙化分布在以榆林市區(qū)為中心的市郊等大部分地區(qū)。東南部大面積的山林地區(qū)幾乎不存在土壤沙化現(xiàn)象。居民地、耕地除縣市區(qū)之外，沿河流分布的現(xiàn)象也十分明顯。各類沙漠化解譯結(jié)果計(jì)算數(shù)據(jù)如下表所示。

表1 各種沙化類型土壤面積的兩期對(duì)比

3.2 結(jié)果分析

結(jié)果顯示在1990年到2000年這10年里，土壤的沙化程度發(fā)生了一定程度的惡化。這個(gè)原因是多方面的，具體情況如下：

（1）自然地理因素：黃土高原的氣候雨量較少，雨季短促，急驟的暴雨往往造成山洪暴發(fā)和水土的大量流失。干季較長(zhǎng)，日光充足，熱量條件比較優(yōu)越；冬春季節(jié)多大風(fēng)，冬干、春春旱現(xiàn)象比較明顯。

（2）人文因素：人文因素對(duì)于土壤侵蝕的發(fā)展?fàn)顩r影響是十分巨大的。例如亂砍亂伐，導(dǎo)致水土流失等，人為環(huán)保意識(shí)的淡薄會(huì)使環(huán)境每況愈下。

（3）政府政策因素，政府的對(duì)于環(huán)保的政策和力度不夠，關(guān)注程度也不夠，沒(méi)能有效遏制土壤沙化的蔓延。

在研究的過(guò)程中，又通過(guò)相同的方法對(duì)2006年的遙感圖像進(jìn)行解譯和分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的土壤狀況有所好轉(zhuǎn)。尤其是城鎮(zhèn)周圍的沙化有所減輕，綠化逐漸增加，說(shuō)明人為因素的影響對(duì)土壤變化起到了關(guān)鍵作用，這和近幾年來(lái)人們環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)，政府相關(guān)政策由主要關(guān)系。陜西省林業(yè)廳近期公布的數(shù)據(jù)可以看出陜北黃土高原“綠色版圖”在迅速擴(kuò)大，1999年以來(lái)，延安市退耕還林882萬(wàn)畝，新增水土流失治理面積12萬(wàn)平方公里，治理程度由20.7%提高到45.5%，林草覆蓋率由42.9%提高到57.9%。

4 結(jié)論

在遙感數(shù)字圖像的精度、分辨率適宜的情況下，利用遙感技術(shù)的多時(shí)相效應(yīng)能較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤侵蝕的監(jiān)測(cè)。本次研究方法運(yùn)用了多個(gè)時(shí)段衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)相對(duì)比，依照研究區(qū)的實(shí)際情況選擇地物的分類，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地進(jìn)行了目視解譯、專題制圖，對(duì)結(jié)果較為全面的分析和概述，從環(huán)境氣候、人文、社會(huì)政策等多個(gè)方面總結(jié)了土壤侵蝕變化的原因，對(duì)土地沙化的預(yù)防與治理有著積極的意義。

[1]熊曉姣.國(guó)內(nèi)外水土流失與土壤退化現(xiàn)狀及特點(diǎn)分析.湖北林業(yè)科技,2006.4:45.

[2]周為峰.基于遙感和GIS的區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查研究：博士學(xué)位論文 [D].中國(guó)科學(xué)院研究生院,2005.

[3]邢立新,潘軍,陳圣波.遙感信息科學(xué)概論.吉林大學(xué)出版社.2003.3:117.

TP7[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-153-1