基于RS和GIS的重慶市忠縣土壤侵蝕時空演變分析

劉倩楠 郭善昕 姜小礫

摘要：以重慶市忠縣為研究區(qū)域，以1990、2015年的Landsat TM和Landsat TM8 OLI為主要數(shù)據(jù)源，基于RS和GIS并結(jié)合實地采樣的土壤遙感調(diào)查數(shù)據(jù)，獲取研究區(qū)域土壤侵蝕數(shù)據(jù)，并進行土壤侵蝕空間分布格局與時空動態(tài)演變規(guī)律的分析。結(jié)果表明，兩個時期土壤侵蝕總體格局基本都是以微度侵蝕為主，1990、2015年所占的面積比例分別為44.67%和54.88%，輕度、中度和強度侵蝕三者之和分別為50.99%和41.59%;微度侵蝕的面積呈增加的趨勢，而其他侵蝕類型呈減少的趨勢;劇烈侵蝕面積減少的幅度最大，為25.77%;輕度侵蝕減少的面積最大，為101.16 km2;微度侵蝕與輕度侵蝕之間的轉(zhuǎn)換數(shù)量較大，轉(zhuǎn)換相對劇烈，極強度和劇烈侵蝕與其他侵蝕類型之間轉(zhuǎn)移變化量相對較小。

關(guān)鍵詞：遙感;土壤侵蝕;時空演變;空間分布;重慶市忠縣

中圖分類號：F301.24;P208 ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）06-0028-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.06.005 ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

RS and GIS-based analysis on spatial-temporal evolution of

soil erosion in Zhong county，Chongqing city

LIU Qian-nan，GUO Shan-xin，JIANG Xiao-li，WANG Jin，CHEN Jin-song

（Center for Geospatial Information，Shenzhen Institutes of Advanced Technology Chinese Academy of Sciences，

Shenzhen 518055，Guangdong，China）

Abstract： Based on Landsat TM， Landsat TM8 OLI， RS， GIS and field remote-sensing survey data in 1990 and 2015， the spatial distribution of soil erosion pattern and its spatial-temporal evolution characteristics in Zhong county， Chongqing city were analyzed. The results shows that in these two periods， soil erosion was dominated by the micro erosion. The proportions of the soil erosion in 1990 and 2015 were 44.67% and 54.88%， respectively. The sumsof area proportions of the area in the mild， moderate and strong soil erosion type ?in 1990 and 2015 in this area is 50.99% and 41.59%， respectively. As the area of micro erosion increases， the area of other erosion types decreases. Strong erosion area showed the sharpest cut （25.77%） and mild erosion area narrows mostly（101.16 km2）. The great conversion happens between micro erosion and mild erosion， as the conversion between extreme strong erosions and strong erosions with other erosion types were relatively smaller.

Key words： remote-sensing; soil erosion; spatial-temporal evolution; spatial distribution; Zhong county of Chongqing city

土壤侵蝕是指地球表面的土壤及其母質(zhì)受水力、風(fēng)力、凍融、重力等外力的作用，在自然因素和人為因素的影響下發(fā)生的各種破壞、分離、搬運和沉積的現(xiàn)象[1，2]。土壤侵蝕致使土地退化、土壤肥力降低、河道和湖泊淤積，從而加劇干旱和洪澇等災(zāi)害的發(fā)生，已經(jīng)成為導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化的重要因素[3]。土壤侵蝕目前已成為全球性的重大環(huán)境問題之一，引起了世界各國的廣泛關(guān)注[3，4]。國內(nèi)外關(guān)于土壤侵蝕的研究包括形成原因和過程、影響因素、土壤侵蝕調(diào)查和監(jiān)測、管理、治理等[5]。

然而，傳統(tǒng)的土壤侵蝕研究方法難以進行大尺度區(qū)域土壤侵蝕狀況的調(diào)查與分析[3]。隨著以GIS和RS為代表的空間信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，GIS和RS開始被引入土壤侵蝕調(diào)查研究中。GIS和RS具有高效、快速、大范圍、實時和動態(tài)監(jiān)測的技術(shù)優(yōu)勢，通過與通用土壤流失方程（USLE）相結(jié)合，目前已廣泛應(yīng)用于區(qū)域范圍內(nèi)土壤侵蝕的定量研究[6-12]，成為主流的土壤侵蝕研究方法[13]。

重慶市位于長江中上游地區(qū)[14]，是三峽庫區(qū)的主要所在地，是長江上游生態(tài)屏障的最前沿。全市40個區(qū)、市、縣（自治縣）中絕大部分屬于水土流失重點治理區(qū)[15]，屬于典型的敏感生態(tài)區(qū)[16]。忠縣地處重慶市中部三峽庫區(qū)腹心地帶，境內(nèi)山巒起伏重迭，海拔高低懸殊[17]，呈“三山兩槽”地形，系深丘淺丘夾山脈地貌，受復(fù)雜的自然因素和人為活動的影響，水土流失十分嚴(yán)重[18]，且該區(qū)域內(nèi)的土壤侵蝕類型呈現(xiàn)復(fù)雜多樣化，水力侵蝕和石漠化情況比較嚴(yán)重。外加之該區(qū)域受三峽庫區(qū)生態(tài)移民的影響，經(jīng)濟基礎(chǔ)薄弱，生態(tài)環(huán)境脆弱等突出，特別是自然環(huán)境保護和人類活動矛盾沖突更加劇烈[18]，屬于典型的生態(tài)脆弱區(qū)。特別是縣城地區(qū)屬于半淹縣城就地后靠新建類型，在三峽庫區(qū)具有較強的代表性[15，18]。基于此，以三峽庫區(qū)半淹縣城為研究對象，借助于RS和GIS技術(shù)，在獲取研究區(qū)1990年和2015年土壤侵蝕空間分布特征的基礎(chǔ)上，分析土壤侵蝕的時空格局變化，揭示完成土壤侵蝕時空演變進程，以期為該區(qū)域相關(guān)部門水土流失防治提供科學(xué)依據(jù)和理論支持，從而為科學(xué)地組織人類有序活動、減輕區(qū)域土壤侵蝕提供科學(xué)決策依據(jù)[19]。

1 ?材料與方法

1.1 ?研究區(qū)域

忠縣位于重慶市中部，地理坐標(biāo)為107°32′—108°14′E，30°03′—30°35′N，東北與萬州相鄰，西接墊江縣，東南與石柱縣毗鄰，西南與豐都縣接壤，北與梁平縣為界。境內(nèi)低山起伏，屬典型的丘陵地貌，土壤類型以棕紫泥為主[15]，耕地和林地為其主要的土地利用類型（圖1），其中，水田在耕地中占據(jù)較大比例，自然植被由亞熱帶常綠闊葉林、針闊混交林和針葉林構(gòu)成。地貌由金華山、方斗山、貓耳山3個背斜和其間的拔山、忠州2個向斜構(gòu)成，最高海拔1 680 m，最低海拔117 m（圖2）。忠縣地處暖濕亞熱帶東南季風(fēng)區(qū)，屬亞熱帶東南季風(fēng)區(qū)山地氣候，溫?zé)岷疀?，四季分明，雨量充沛，年降雨? 200 mm，境內(nèi)有溪河28條，均屬長江水系，日照充足，≥10 ℃年積溫5 787 ℃，年均溫18.2 ℃，無霜期341 d。

1.2 ?遙感數(shù)據(jù)處理

以1988、2015年9月兩期Landsat TM和Landsat TM8 OLI為主要數(shù)據(jù)源，研究區(qū)域1∶50 000的地形圖作為基礎(chǔ)的地理參照數(shù)據(jù)，基于遙感處理軟件ENVI 5.1支持下，對兩期遙感影像進行幾何精校正和自動匹配處理，保證其幾何精度誤差，投影方式為橫軸墨卡托投影UTM（Zone48N），在此基礎(chǔ)上，進行遙感影像大氣校正、圖像掩膜裁剪、去云及陰影等預(yù)處理。

根據(jù)野外GPS調(diào)查的樣點數(shù)據(jù)，結(jié)合Landsat TM數(shù)據(jù)影像特征和實際區(qū)域土地利用情況，在找出遙感影像與地理要素指標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上[20]，建立遙感圖像解譯標(biāo)志，運用ENVI 5.1中監(jiān)督分類的最大似然法完成遙感影像分類處理，將研究區(qū)域的土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)工礦居民用地、未利用地等6大類，并采用隨機抽樣法完成分類結(jié)果精度驗證，基于ArcGIS 9.3完成分類結(jié)果修正和拓撲等處理，最終生成土地利用分布專題圖，并生成土地利用代碼。

在遙感監(jiān)測植被蓋度中，通常利用植被蓋度與NDVI之間的關(guān)系估算區(qū)域植被蓋度[21]。基于此，在完成Landsat5 TM和Landsat 8 OIL預(yù)處理的基礎(chǔ)上，完成研究區(qū)的NDVI和植被蓋度Vc的定量計算，其計算公式如下：

式中，NDVI為所求像元的歸一化植被指數(shù);NDVImin、NDVImax分別為非植被覆蓋部分（裸地和未利用地）和植被覆蓋部分（林地、草地等）歸一化植被指數(shù)值的最小值和最大值，在此基礎(chǔ)上，將植被蓋度進行等級劃分，并生成等級代碼。

1.3 ?方法

雖然研究區(qū)域有水力侵蝕、重力侵蝕、工程侵蝕和沙漠沙化侵蝕等多種侵蝕形式，但水力侵蝕是其最主要的侵蝕類型， 故在本研究中對重力侵蝕、工程侵蝕和沙漠沙化侵蝕等不進行強度分級，僅對水利侵蝕的強度等級進行劃分，劃分的依據(jù)主要按照水利部制定的全國第二次土壤侵蝕遙感調(diào)查土壤侵蝕分級標(biāo)準(zhǔn)（SL190-2007），本研究同樣將水利侵蝕的強度劃分為6個等級[15]，分別為微度、輕度、中度、強度、極強度和劇烈，具體的分類標(biāo)準(zhǔn)見表1?；诖?，在ArcGIS 10的支持下，完成研究區(qū)域地形圖的矢量化處理，并構(gòu)建數(shù)字高程模型（DEM），進而完成坡度等級的定量提取，并生成坡度分級圖，構(gòu)建坡度等級代碼?；贏rcGIS空間分析功能，將研究區(qū)域的坡度分級數(shù)據(jù)、植被蓋度分級數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)進行疊加分析，生成新的坡度、植被蓋度和土地利用疊加代碼。結(jié)合坡度分級和土地利用數(shù)據(jù)，參照土壤分類分級標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)有的研究成果，依據(jù)水力侵蝕標(biāo)準(zhǔn)，對疊加后的代碼進行分析，生成水力土壤侵蝕強度分級并最終形成土壤侵蝕強度分級圖。借助于ArcGIS 10，將兩期土壤侵蝕分類分級圖進行空間疊加，進而獲取土壤侵蝕在時空演變上的動態(tài)變化信息。

1.4 ?精度驗證

基于ArcGIS 10，部分以水利部第三次全國土壤侵蝕遙感調(diào)查數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，并結(jié)合研究區(qū)域的土地利用類型數(shù)據(jù)，采用GPS野外調(diào)查點和生成隨機樣點（Create random points）相結(jié)合的方法，完成研究區(qū)域土壤侵蝕強度等級劃分的精度驗證工作。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?土壤侵蝕類型及分布

在RS和GIS的支持下，獲取研究區(qū)1990—2015年土壤侵蝕空間分布特征（圖3），進而完成侵蝕數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算，具體結(jié)果見表2。研究區(qū)域兩期土壤侵蝕強度都分為6級，兩個時期土壤侵蝕總體格局都是微度侵蝕占據(jù)主體地位，其面積比例分別為44.67%和54.88%。微度侵蝕主要分布在忠縣中西部地區(qū)，包括馬灌鎮(zhèn)、花橋鎮(zhèn)和拔山鎮(zhèn)3鎮(zhèn)接壤地區(qū)，該區(qū)域地勢相對平緩，土地類型主要以林地和灌木林地為主，植被保護相對較好，土壤侵蝕相對較弱，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好。此外，長江沿岸的高山區(qū)域也是微度侵蝕的一個集中分布區(qū)域。該區(qū)域海拔相對較高，坡度較陡，大量的森林植被受人類活動干擾強度小而得以保存，基本處于原始植被狀態(tài)。這是因為長江沿岸地區(qū)防護林建設(shè)得到高度重視，致使該區(qū)域的植被覆蓋率高，水土保持能力增強，雖然微度侵蝕占據(jù)較大的比例，但其侵蝕量輕微。輕度、中度和強度侵蝕占據(jù)較大的比例，1990、2015年三者之和分別為50.99%和41.59%，這3種侵蝕形式在全縣廣泛分布，主要是受到地形起伏度的影響，且輕度侵蝕占據(jù)最大的比例，其次為中度侵蝕。中度侵蝕對應(yīng)的地類多為柑橘園地，雖然該地類很容易受到較為強烈的人類活動干擾，但柑橘園地生長周期普遍較長，并伴有大量林木的存在，可更好地實現(xiàn)保土保水的功能。中度和強度侵蝕多發(fā)生在水力侵蝕和石漠化的交叉區(qū)域。人類干擾活動的增強，造成石漠化程度的加劇，致使該區(qū)域內(nèi)土壤肥力下降、土層變薄，基巖裸露，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動帶來極大危害[19]。極強度和劇烈侵蝕所占的面積比例相對較少，而劇烈侵蝕所占的比例最小，1990、2015年面積比例僅分別為0.64%和0.48%，主要為長江沿岸干旱河谷區(qū)、稀疏植被區(qū)的高山裸土區(qū)和>25°的部分坡耕地。對于高山裸土區(qū)而言，土壤在無植被保護的情況下，裸露土壤在水力侵蝕和重力侵蝕的雙重作用下，就會造成土壤中的顆粒物大量流失和遷移，加速了該區(qū)域的石漠化進程，更加劇了該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境惡化。對于陡坡耕地而言，在一定經(jīng)濟利益和可利用耕地面積限制的影響下，人類加劇了對該區(qū)域的墾殖活動，致使該區(qū)域植被破壞較為嚴(yán)重，土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞[2]，加劇其水土流失強度。因此，加強植樹造林力度并繼續(xù)推行“退耕還林、還草”等生態(tài)工程是減少坡耕地水土流失的重要措施。

總之，就忠縣土壤侵蝕整體狀況而言，微度和輕度侵蝕兩者之和占據(jù)較大的比例，1990、2015年分別為64.83%和70.38%，且微度侵蝕面積呈增加的趨勢，在一定程度上表明自1998年以來，“退耕還林”“退耕還草”和其他形式的生態(tài)保護工程措施的實施確實取得了一定效果，水土流失在某些區(qū)域得到一定程度的緩解，土壤侵蝕在一定程度上得到了抑制，區(qū)域總體上水土保持良好，土地利用類型結(jié)構(gòu)基本上趨于合理化。

由表2的統(tǒng)計分析可知，2015年的微度侵蝕面積有所增加，其增加的面積為221.67 km2，而其他侵蝕類型的面積都呈現(xiàn)一定程度的減少，輕度、中度、強度、極強度、劇烈侵蝕減少的面積分別為101.16、69.95、32.90、14.07、3.59 km2。其中劇烈侵蝕面積減少的幅度最大，為25.77%，但其減少的面積最小，其次為輕度侵蝕，減少的幅度為23.10%，強度侵蝕減少的幅度最小，為11.82%。

2.2 ?土壤侵蝕動態(tài)變化分析

基于研究區(qū)土壤侵蝕轉(zhuǎn)移矩陣（表3）可以看出，大面積的輕度侵蝕區(qū)轉(zhuǎn)化為微度侵蝕區(qū)，轉(zhuǎn)移量為196.166 km2，其次是中度侵蝕，其轉(zhuǎn)移量為77.722 km2，此外劇烈侵蝕也有3.047 km2的轉(zhuǎn)移量，該轉(zhuǎn)移量大于劇烈侵蝕向其他類型轉(zhuǎn)移數(shù)量的總和，且部分轉(zhuǎn)移發(fā)生在坡度>25°的坡耕地上。這種轉(zhuǎn)移除了受“退耕還林、還草”工程的影響外，地形等自然條件在一定程度上也限制了人類的一些干擾活動，區(qū)域土地呈現(xiàn)一定的合理化。對于輕度侵蝕而言，微度侵蝕是其最大的轉(zhuǎn)入來源，轉(zhuǎn)入量為66.797 km2，土壤侵蝕呈現(xiàn)一定的逆轉(zhuǎn)移，且微度轉(zhuǎn)化為輕度和輕度轉(zhuǎn)化為微度之間的轉(zhuǎn)換相對劇烈，主要發(fā)生于柑橘園地區(qū)域，表明在發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟時，既要做到對土地的合理利用，增加人民經(jīng)濟收入，又要做好水土保持等生態(tài)措施，要調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，盡可能地做到宜糧則糧和宜林則林。此外，中度侵蝕也是輕度侵蝕的重要來源，其轉(zhuǎn)移量為26.793 km2。對于中度侵蝕而言，微度和輕度侵蝕是其重要的轉(zhuǎn)入來源，轉(zhuǎn)移量為29.522 km2，此外強度侵蝕和極強度侵蝕也向中度侵蝕轉(zhuǎn)移了14.983 km2，在一定程度上表明局部區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)。對于強度侵蝕而言，中度侵蝕是其重要的轉(zhuǎn)入來源，轉(zhuǎn)入量為9.623 km2，其次為微度侵蝕，轉(zhuǎn)移量為4.056 km2，雖然呈現(xiàn)一定的逆轉(zhuǎn)移，但是強度侵蝕向微度侵蝕的轉(zhuǎn)移量要遠大于微度侵蝕向強度侵蝕的轉(zhuǎn)移量，表明局部區(qū)域的土壤侵蝕得到了一定的緩解。對于極強度和劇烈侵蝕而言，其轉(zhuǎn)移變化量相對較小，轉(zhuǎn)移量主要分布在長江沿岸高山峽谷地帶，石漠化侵蝕相對嚴(yán)重，此外新城的改造區(qū)域也是其主要的分布地帶之一。總體而言，研究區(qū)域的水土流失程度得到了一定的緩解，土壤侵蝕程度加劇的現(xiàn)象得到了很大程度的遏制，總體上水土保持質(zhì)量良好，區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所提高。這在很大程度上源于天然林保護及退耕還林、還草等生態(tài)措施的積極推行，今后要繼續(xù)加大荒山荒地的改造力度，合理利用荒山荒坡和瘦薄土地栽植經(jīng)濟林木和用材林[22]，在增加植被治理坡面水系的同時，進而防止水土流失，在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)推行CDM（Clean development mechanism，CDM）造林和護林工程，恢復(fù)和保護原生的森林植被。但對于局部區(qū)域而言，還存在著毀林開荒等不合理的土地利用方式，在一定程度上存在著侵蝕強度增大，在經(jīng)濟利用利益的驅(qū)使下，致使該區(qū)域的坡地土層變薄，生產(chǎn)條件差[22]，水土流失加劇，區(qū)域生態(tài)環(huán)境有所惡化，但是其發(fā)生的面積都相對較小，這與人類強烈的干擾活動有著非常直接的關(guān)系。因此，將毀林種糧和不適宜糧食生產(chǎn)的耕地進行改造，逐步實現(xiàn)退耕還林和還草，特別對于較高的山嶺及陡坡地區(qū)而言，適宜發(fā)展柏、松、青杠等用材林;對于坡度大的中等海拔區(qū)域，適宜種植油桐、茶葉和藥材等[23];緩坡低海拔地帶，適宜種牧草并發(fā)展畜牧業(yè)，并加速荒山草坡的綠化進度。

2.3 ?水土流失應(yīng)對策略

忠縣是三峽庫區(qū)典型的巖溶山區(qū)，不僅土層淺薄且石漠化嚴(yán)重，很難對土壤性質(zhì)進行改良。對于土壤侵蝕結(jié)果而言，很大程度上取決于土地利用類型的植被覆蓋與管理因子和水土保持措施因子的變化[18]，且土壤侵蝕狀況的好壞與土地利用/覆蓋類型的變化調(diào)整有著密不可分的關(guān)系?？梢姡亮魇е卫淼年P(guān)鍵是在合理調(diào)整研究區(qū)土地利用類型結(jié)構(gòu)和增強植被覆蓋率的基礎(chǔ)上，進一步重視水土保持措施和工程措施實施[18]。

結(jié)合研究區(qū)域25年忠縣土地利用數(shù)據(jù)，林地和園地的面積都呈增加的趨勢，分別增加了32.37和16.97 km2，耕地面積已呈大幅度的減少，表明研究區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)趨于合理化，土壤侵蝕整體狀況得到了一定程度改善。但是在實際的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，局部區(qū)域還存在著毀林開荒、陡坡耕田和頻繁變更土地利用類型等不合理的土地利用方式，在加大其侵蝕強度的同時，對于區(qū)域的生態(tài)安全造成潛在的危害?；诖?，本研究主要從合理調(diào)整研究區(qū)土地利用類型結(jié)構(gòu)的觀點出發(fā)，探究應(yīng)對區(qū)域水土流失的對策。首先要加大“退耕還林”和“退耕還草”的力度，以坡改梯為突破口，通過一定的生態(tài)工程措施把坡度較大、土壤貧瘠和地塊較小等不適宜耕種的耕地或棄耕地，轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?、園地和覆蓋度較高的草地，尤其對于坡度>25°的坡耕地而言，除了容易產(chǎn)生水力侵蝕外，還更容易產(chǎn)生重力侵蝕，更不適宜進行農(nóng)耕操作，還容易形成一些次生的災(zāi)害。因此，除了實施一定生物措施外，還要輔助一定的工程措施，對土壤土質(zhì)疏松和巖土裸露等進行保護，防止人類活動二次干擾帶來的危害[18]，今后以生態(tài)功能建設(shè)為主導(dǎo)，提高區(qū)域生態(tài)環(huán)境承載力。其次，要盡可能地減少土地利用類型之間的轉(zhuǎn)換次數(shù)，過多土地利用類型轉(zhuǎn)變不僅導(dǎo)致土地利用活動頻繁，而且不利于地表穩(wěn)定，結(jié)果造成土層擾動劇烈，容易產(chǎn)生高強度的侵蝕。因此，要加大旱地向林地、園地和草地的轉(zhuǎn)換力度，尤其是提高經(jīng)濟園地的比重，在適宜的區(qū)域種植枇杷、橘子、柚子、核桃等果樹和金銀花、杜仲、銀杏等藥材樹木，除了獲得一定的經(jīng)濟效益和形成特定農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)外，還起到了很好的水土保持作用，促進農(nóng)林和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，可為三峽庫區(qū)其他區(qū)域提供一定的借鑒經(jīng)驗，此外一定要防止因植被變化而導(dǎo)致土壤侵蝕加重的土地類型轉(zhuǎn)換，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)旱地的土壤侵蝕強度指數(shù)較大，易造成水土流失發(fā)生，有很大威脅，故避免在土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整的過程中出現(xiàn)土地利用結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象[18]，今后要在經(jīng)濟效益和生態(tài)效益為中心的前提下，做好多項生態(tài)措施的綜合利用，促進農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和布局優(yōu)化。最后，隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加速，大規(guī)模的城市擴建和交通道路的修建，在一定程度上也加速了部分區(qū)域的土壤侵蝕，因此在發(fā)展經(jīng)濟的同時，還需要合理配置植物措施和工程措施，協(xié)調(diào)人口、資源、發(fā)展、經(jīng)濟和環(huán)境之間的關(guān)系。

3 ?結(jié)論

忠縣是西南地區(qū)的典型巖溶山區(qū)，土層較薄且土壤形成速度緩慢，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。本研究基于RS和GIS分析探索了重慶市忠縣1990—2015年土壤侵蝕時空特征的基本規(guī)律及其內(nèi)在機制。結(jié)果表明，兩個時期土壤侵蝕總體格局都是微度侵蝕占據(jù)主體地位，面積比例分別為44.67%和54.88%，輕度、中度和強度侵蝕三者之和分別為50.99%和41.59%;微度侵蝕的面積呈增加的趨勢，增加的面積為221.67 km2，侵蝕類型的面積都呈一定程度的減少，劇烈侵蝕面積減少的幅度最大，強度侵蝕減少的幅度最小;該研究成果可為該區(qū)域的水土保持規(guī)劃、水土流失治理及防治規(guī)劃決策提供重要依據(jù)和技術(shù)支持。

本研究借助于RS和GIS技術(shù)，并輔助于水利部第三次全國土壤侵蝕遙感調(diào)查和野外考察數(shù)據(jù)，通過對1990年Landsat TM和2015年Landsat TM8 OLI 處理，快速、準(zhǔn)確和科學(xué)地獲取了研究區(qū)域土壤侵蝕類型時空分布圖，并揭示其土壤侵蝕時空演變特征和形成機制，較好地完成大區(qū)域水土流失現(xiàn)狀的評價分析[23]，該研究成果可以為三峽庫區(qū)其他區(qū)域的水土流失定量監(jiān)測提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支撐，但是由于受到遙感圖像空間分辨率的影響，對山區(qū)小流域中一些面積較小的坡改梯耕地而言，在遙感圖像解譯的過程中，沒有被解譯出來，其治理效果也不能很好地反映出來，這是今后研究需要注意的問題;由于大規(guī)模的工程建設(shè)造成的土壤侵蝕大部分呈點、線狀分布，在遙感圖像的解譯過程中，也沒有很好地反映出來，這在一定程度上不可避免地忽略了一些比較嚴(yán)重的侵蝕類型[15]，都會對土壤侵蝕強度等級的劃分帶來影響，在今后的土壤侵蝕研究過程中都是急需要解決的問題。但是隨著越來越多的高分辨遙感數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用，在定量分析土地利用和植被覆蓋的基礎(chǔ)上，綜合分析土壤侵蝕強度判別模型和動態(tài)更新遙感數(shù)據(jù)，并利用多源遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合大比例尺的數(shù)字化地形圖，可以很好地完成動態(tài)監(jiān)測整個三峽庫區(qū)水土流失現(xiàn)狀格局及進程，深入研究區(qū)域土壤侵蝕時空演變、土地退化機制和生態(tài)環(huán)境惡化等問題，對該區(qū)域水土流失的防治規(guī)劃、經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)移民和可持續(xù)發(fā)展決策具有重要意義。

參考文獻：

[1] 王占禮.中國土壤侵蝕影響因素及其危害分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2000，16（4）：32-36.

[2] 姜 ?琳，邊金虎，李愛農(nóng)，等.岷江上游2000-2010年土壤侵蝕時空格局動態(tài)變化[J].水土保持學(xué)報，2014，28（1）：18-25，35.

[3] 周湘山，孫保平，李錦榮，等.基于GIS和USLE的土壤侵蝕定量分析研究——以四川省洪雅縣為例[J].水土保持研究，2011，18（4）：5-10，15.

[4] QIAO Y L，QIAO Y. Fast soil erosion investigation and dynamic analysis in the Loess Plateau of China by using information composite technique[J].Advances in space research，2002，29（1）：85-88.

[5] 裴 ?廈，姚治君，章予舒，等.基于RS和GIS的西藏察雅縣土壤侵蝕動態(tài)監(jiān)測與分析[J].自然資源學(xué)報，2011，26（2）：302-309.

[6] 董婷婷，張增祥，左利君.基于GIS和RS的遼西地區(qū)土壤侵蝕的定量研究[J].水土保持研究，2008，15（4）：48-52.

[7] 楊 ?娟，葛劍平，李慶斌.基于GIS和US LE的臥龍地區(qū)小流域土壤侵蝕預(yù)報[J].清華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，46（9）：1526-1529.

[8] 黃金良，洪華生，張珞平，等.基于GIS和USLE的九龍江流域土壤侵蝕量預(yù)測研究[J].水土保持學(xué)報，2004，18（5）：75-79.

[9] 何興元，湖之濱，李月輝，等.GIS支持下岷江上游土壤侵蝕動態(tài)研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2005，16（12）：2271-2278.

[10] RANZI R，LE T H，RULLI M C. A RUSLE approach to model suspended sediment load in the Lo river（Vietnam）：Effects of reservoirs and land use changes[J].Journal of hydrology，2012（422-423）：17-29.

[11] TRAN L T，RIDGLEY M A，DUCKSTEIN L，et al. Application of fuzzy logic-based modeling to improve the performance of the Revised Universal Soil Loss Equation[J].Catena，2002，47（3）：203-226.

[12] XU L F，XU X G，MENG X W. Risk assessment of soil erosion in different rainfall scenarios by RUSLE model coupled with Information Diffusion Model：A case study of Bohai Rim，China[J].Catena，2013，100：74-82.

[13] 怡 ?凱，王詩陽，王 ?雪，等.基于RUSLE模型的土壤侵蝕時空分異特征分析——以遼寧省朝陽市為例[J].地理科學(xué)，2015， 35（3）：365-372.

[14] 楊存建，劉紀(jì)遠，張增祥.重慶市土壤侵蝕與其背景的空間分析[J].水土保持學(xué)報，2000，14（3）：84-87.

[15] 張忠啟，文安邦.土壤侵蝕遙感調(diào)查——以重慶市忠縣為例[J].水土保持研究，2007，14（1）：295-297，300.

[16] 李陽兵，邵景安，楊 ?華，等.重慶市土壤侵蝕空間格局研究[J].重慶師范大學(xué)學(xué)報（自然科版），2007，24（4）：12-15.

[17] 孫 ?凡，劉伯云，游 ?翔，等.重慶市渝東北地區(qū)土壤侵蝕空間分布[J].重慶師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，27（2）：26-30.

[18] 李茂祥.基于生態(tài)安全的三峽庫區(qū)土地利用功能分區(qū)研究——以重慶市忠縣為例[D].重慶：西南大學(xué)，2015.

[19] 喻 ?鋒，李曉兵，陳云浩，等.皇甫川流域土地利用變化與土壤侵蝕評價[J].生態(tài)學(xué)報，2006，26（6）：1947-1956.

[20] 史彥林.基于GIS的饒河縣土壤侵蝕動態(tài)變化研究[J].中國水土保持，2014（10）：47-49.

[21] 高清竹，李玉娥，林而達，等.藏北地區(qū)草地退化的時空分布特征[J].地理學(xué)報，2005，60（6）：965-973.

[22] 韓少卿，楊興禮.土地生態(tài)適宜性分區(qū)及土地生態(tài)開發(fā)——以重慶市忠縣為例[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（3）：815-816.

[23] 周祖煜，章孝燦，聶國輝，等.基于多源遙感數(shù)據(jù)的浙江省水土流失遙感監(jiān)測[J].中國水土保持科學(xué)，2011，9（2）：4-10.