牤牛營子項目區(qū)遙感評估技術(shù)分析

朱淼淼

（遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院有限公司， 沈陽 110003）

1 項目區(qū)概況

1.1 自然概況

工程區(qū)位于建平縣義成功鄉(xiāng)牤牛營子村， 屬低山丘陵區(qū)，地勢東高西低。 在地質(zhì)構(gòu)造上處于古熱河地塊的東部邊緣地帶［1］，主要巖石有石灰?guī)r、花崗巖。

工程區(qū)屬北溫帶半濕潤、 半干旱季風型大陸性氣候［2］。 根據(jù)建平縣國家基本氣象站1987—2017年氣象數(shù)據(jù)，項目區(qū)年平均氣溫8.8℃左右，多年平均降水量449.6mm，降雨量年季間變化較大，且分布不均，多集中在7—9月， 年日照時數(shù)2778.9h，≥10℃積溫3427℃，年平均風速3.1m/s，多年平均大風日數(shù)31d，無霜期129d，最大凍土深度1.51m。

土壤類型主要為褐土。 本區(qū)屬于華北植物區(qū)系與蒙古植物區(qū)系過渡帶，區(qū)內(nèi)原生植被已不存在，主要樹種有楊樹、油松、刺槐等［3］。 主要草本植物有白羊草、黃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遠山的中下部。 植被覆蓋率為36.57%。

1.2 水土流失情況

據(jù)統(tǒng)計，項目區(qū)有水土流失面積5482hm2，占土地總面積的36.94%。 其中：輕度侵蝕面積974hm2，占水土流失面積的17.77%； 中度侵蝕面積4485hm2，占水土流失面積的81.81%；強烈侵蝕面積23hm2，占水土流失面積的0.42%。 侵蝕類型主要以水力侵蝕為主，工程區(qū)內(nèi)平均土壤侵蝕模數(shù)1220t/（km2·a）［4］。

1.3 經(jīng)濟社會狀況

工程區(qū)總?cè)丝?.72萬人，均為農(nóng)業(yè)人口，人口密度48.50人/km2。 總土地面積1.48萬km2，農(nóng)民人均純收入6855.56元，糧食總產(chǎn)量2.93萬t。 建設(shè)以水平梯田為主的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)田，對于增加糧食產(chǎn)量、提高群眾收入均具有重要作用。

1.4 實施前現(xiàn)狀

項目區(qū)人均收入水平較低， 土地利用結(jié)構(gòu)不合理，大部分土地不能得以因地制宜的利用，不能發(fā)揮生產(chǎn)潛能，制約當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展［5］。 同時，坡耕地的水土流失造成土地生產(chǎn)能力下降，嚴重影響連續(xù)耕作。

1.5 實施驗收情況

2017年12月，完成了《國家坡耕地水土流失綜合治理工程遼寧省建平縣牤牛營子項目區(qū)實施方案》編制工作。項目區(qū)采取坡耕地綜合治理工程，其中牤牛營子項目區(qū)規(guī)劃設(shè)計梯田319.89hm2， 田間作業(yè)路17.25km，公示牌2座。 2017年12月29日，朝陽市發(fā)展和改革委員會下發(fā)了《關(guān)于國家坡耕地水土流失綜合治理工程遼寧省建平縣牤牛營子項目區(qū)實施方案的批復》［朝發(fā)改發(fā)［2017］662號］。 該工程于2018年10月8日正式開工，2018年11月8日工程完工。2018年11月30日完成初驗，2019年9月27日完成竣工驗收工作。牤牛營子項目區(qū)完成水平梯田319.89hm2，作業(yè)路17.25km，公示牌2座，完成設(shè)計任務。

2 技術(shù)方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

對要進行評估的國家水土保持項目進行資料收集，并對相關(guān)資料進行處理。

（1） 前期資料收集與處理： 項目實施方案報告（含措施布局矢量圖、邊界矢量數(shù)據(jù)）、竣工驗收報告（含竣工驗收措施布局矢量圖、邊界矢量數(shù)據(jù)）、主管部門的驗收意見書（表）、等高線數(shù)據(jù)（矢量）、數(shù)據(jù)主要來源于國家水土保持重點工程項目管理系統(tǒng)、項目區(qū)所在市（縣）水土保持部門。

（2）將收集來的對地形數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為Ibers_cgcs 2000投影坐標DEM數(shù)據(jù)。

（3）遙感影像獲取及處理：獲取了2018，2021年兩期項目區(qū)高分辨率影像。 遙感影像均來源于91衛(wèi)圖，空間分辨率為0.11m。

2.2 遙感影像解譯

結(jié)合項目圖斑，采用人機交互法，完成項目實施前、后土地利用，水土保持措施的解譯。

通過野外調(diào)查的方式，建立土地利用及水土保持類型解譯標志文件［6］，在GIS等軟件的支持下，結(jié)合相關(guān)資料（項目區(qū)實施方案、水土保持工程竣工驗收報告、 上報圖斑矢量數(shù)據(jù)等）， 采取人機交互的技術(shù)流程，按照文件要求，根據(jù)土地利用分類，解譯獲取各侵蝕地塊土地利用類型數(shù)據(jù)信息；依據(jù)繪圖保持措施分類，解譯獲取各侵蝕地塊水土保持措施類型數(shù)據(jù)信息。

2.3 評估內(nèi)容及方法

通過解譯評估年土地利用、 水土保持措施和土壤侵蝕狀況，結(jié)合措施布局、措施變更圖中的水土保持措施規(guī)模，評估項目區(qū)水土保持措施的實施效果。主要包括以下內(nèi)容：①評估年水土流失治理度；②水土保持措施保存情況；③林草植被覆蓋情況：④水土流失消長情況。

2.3.1 水土流失治理度評估方法

水土流失治理度反映的是項目實施前后水土流失面積的治理情況，通過遙感影像解譯，確定項目實施前項目區(qū)的水土流失面積和項目實施后項目區(qū)的水土流失面積，經(jīng)過計算，確定水土流失治理度。

2.3.2 水土保持措施保存情況評估方法

首先通過收集項目區(qū)的竣工驗收文件、 竣工驗收圖等資料，根據(jù)水土保持措施類型，確定單類措施的實施數(shù)量；然后，通過影像資料分析和現(xiàn)場調(diào)查，確定評估年各類水土保持措施的保留數(shù)量； 最后經(jīng)過計算，確定單類措施的保存率。

2.3.3 林草植被覆蓋情況評估方法

提高林草覆蓋率是通過項目實施項目區(qū)內(nèi)林草植被變化情況的反映， 需要獲取項目實施前后林草植被覆蓋面積。

2.3.4 水土流失消長情況評估方法

依據(jù)項目實施前和項目評估年土壤侵蝕判讀結(jié)果，進行土壤侵蝕強度轉(zhuǎn)移矩陣分析，進而分析不同強度土壤侵蝕消長情況。在土壤侵蝕地區(qū)，采用中國土壤流失方程CSLE（Chinese Soil Loss Equation）計算土壤侵蝕模數(shù)。

3 項目區(qū)評估分析

3.1 遙感影像解譯結(jié)果

3.1.1 實施年遙感影像解譯

通過對2018年項目區(qū)的遙感影像解譯， 土地利用現(xiàn)狀均為坡耕地， 共計51 個斑塊， 面積為319.89hm2。 從遙感影像上看， 坡耕地均沿等高線種植，沒有田埂，容易發(fā)生水土流失。

3.1.2 評估年遙感影像解譯

（1）土地利用解譯。通過對2021年遙感影像進行解譯， 項目區(qū)內(nèi)土地類型全部為水平梯地， 面積319.89hm2。 從遙感影像看，土地邊界清晰，田埂寬度增加且連續(xù)，能起到防止水土流失的作用，如圖1。

圖1 遙感影像

（2）水土保持措施解譯。通過對2021年遙感影像進行水土保持措施解譯， 項目區(qū)內(nèi)51個斑塊的水土保持措施為土坎梯田，治理面積319.89hm2；43條線型的水土保持措施為生產(chǎn)道路，于土坎梯田內(nèi)施工，建設(shè)長度17.25km；宣傳碑牌2座，如圖2。

圖2 實施效果評估圖斑分布

3.2 評估年水土流失治理度評估

牤牛營子項目區(qū)治理前項目區(qū)水土流失面積319.89hm2， 經(jīng)過影像解譯， 水土保持措施治理面積319.89hm2，水土流失治理度為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況評估

本項目涉及水土保持措施有面狀措施、 線狀措施和點狀措施， 分別為綜合治理措施-坡改梯-土坎梯田（tktt3）、小型水利水保工程措施-生產(chǎn)道路-生產(chǎn)道路 （scdl3）、 其他措施-宣傳碑牌-宣傳碑牌（xcbp3）。 根據(jù)驗收文件，項目區(qū)竣工驗收時，土坎梯田涉及51個圖斑，面積319.89hm2，生產(chǎn)道路17.25km，宣傳碑牌2座；2021年土坎梯田面積為319.89hm2，作業(yè)路17.25km，宣傳碑牌2座。 則項目區(qū)內(nèi)土坎梯田、生產(chǎn)道路和標牌的保存率均為100%。

土坎梯田保存率=319.89/319.89×100%=100%

生產(chǎn)道路保存率=17.25/17.25×100%=100%

標牌保存率=2/2×100%=100%

本項目不涉及林草植被項目區(qū)，故不進行評估。

3.5 水土流失消長情況評估

項目實施后，土坎梯田可以起到攔蓄作用，減緩地表徑流，延長匯流時間，增加土壤入滲，從而增加蓄水量，保水效益顯著。還能攔蓄坡溝泥沙，減輕土壤的面蝕、溝蝕保土效果明顯，生態(tài)環(huán)境得到顯著改善。

4 結(jié)語

通過遙感評估技術(shù)工作， 發(fā)現(xiàn)國家水土保持項目能夠促進生態(tài)環(huán)境改善： 水土保持措施發(fā)揮攔蓄作用，可減緩地表徑流，延長匯流時間，增加土壤入滲，從而增加蓄水量；同時還能攔截泥沙，進而減輕土壤的面蝕、溝蝕，減少土壤侵蝕量，生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。