浙江省水土流失動態(tài)監(jiān)測中農(nóng)村建設(shè)用地B因子賦值研究

聶國輝，周祖煜，郭憲杰，李昱彤，步永偉

［關(guān)鍵詞］ 水土保持；動態(tài)監(jiān)測；農(nóng)村建設(shè)用地；植被覆蓋與生物措施因子；浙江省

［摘要］ 農(nóng)村建設(shè)用地的植被覆蓋與生物措施因子即B因子，在使用中國土壤流失方程模型進行區(qū)域水土流失動態(tài)監(jiān)測中具有非常關(guān)鍵的作用。按照浙江省水土保持三級區(qū)劃，在區(qū)劃范圍內(nèi)隨機選擇縣（市、區(qū)）和自然村作為樣本，采用高精度無人機遙感影像，詳細調(diào)查并解譯了農(nóng)村建設(shè)用地地塊內(nèi)部的土地利用構(gòu)成，依據(jù)相同的技術(shù)路線和賦值方法，重新計算整個地塊的B因子，根據(jù)自然村的位置分區(qū)、海拔、地形和面積分布情況等不同維度因素，探討不同的農(nóng)村建設(shè)用地B因子值的分組統(tǒng)計方法，分析不同因素可能對B因子值的影響。結(jié)果表明：3個因素均不會對B因子值產(chǎn)生較為明顯的影響，影響更大的還是農(nóng)村建設(shè)用地內(nèi)部的地物結(jié)構(gòu)，這是后續(xù)新農(nóng)村建設(shè)和水土流失防治工作中需要重點關(guān)注的方向；修訂浙江省B因子值為0.016，較全國標準化賦值0.025減少36%，采用修訂后的數(shù)據(jù)計算，2021年的農(nóng)村建設(shè)用地水土流失面積將減少14%。

［中圖分類號］ S157［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1000－0941（2023）06－0011－05

水土流失動態(tài)監(jiān)測是開展水土流失預防和治理的基礎(chǔ)。為貫徹落實《全國水土流失動態(tài)監(jiān)測規(guī)劃（2018—2022年）》，全面加強水土流失動態(tài)監(jiān)測，自2018年開始，水利部統(tǒng)一采用遙感調(diào)查、定位觀測與模型計算相結(jié)合的技術(shù)方法，開展覆蓋全國的水土流失動態(tài)監(jiān)測。

按照水利部統(tǒng)一部署與要求，浙江省采用中國土壤流失方程（CSLE）模型對全省水土流失量進行計算。研究認為，土壤流失方程的7個因子中，土壤侵蝕對植被覆蓋與生物措施因子（B因子）最敏感，其對整體有效性的作用也是最顯著的[1-2]。但是，B因子值的計算是分不同土地利用類型進行的，對于園地、林地和草地3種土地利用類型是利用遙感影像數(shù)據(jù)進行植被模型計算獲得，而對于其他土地利用類型則是通過賦值表進行賦值。根據(jù)《水土流失動態(tài)監(jiān)測技術(shù)指南》中的“非園地、林地、草地的B因子賦值表”，城鎮(zhèn)建設(shè)用地的B因子賦值為0.01，相當于80%的植被覆蓋度；農(nóng)村建設(shè)用地的B因子賦值為0.025，為城鎮(zhèn)建設(shè)用地的2.5倍，相當于60%的植被覆蓋度。根據(jù)技術(shù)指南定義，農(nóng)村建設(shè)用地是指農(nóng)村中已完建用于生活居住的宅基地、村中道路、商店、養(yǎng)殖設(shè)施、空地、其他公用設(shè)施等。根據(jù)浙江省農(nóng)村建設(shè)用地的實際情況，新農(nóng)村建設(shè)整體環(huán)境比較好，農(nóng)村內(nèi)部的路面大多已硬化，村旁屋邊綠化較好，通過統(tǒng)一模型賦值計算出來的水土流失面積會比農(nóng)村實際情況偏大。

1研究方法

為了更精確地評估浙江省農(nóng)村建設(shè)用地的水土流失情況，根據(jù)技術(shù)指南的技術(shù)路線，本研究使用高精度的無人機遙感影像，精細化地解譯農(nóng)村建設(shè)用地地塊內(nèi)部的土地利用構(gòu)成，把農(nóng)村建設(shè)用地的大圖班劃分成更精細的不同土地利用類型的小圖斑，之后使用相同地類的賦值方法，分別對各地表覆蓋類型的小圖斑賦B因子值，通過面積加權(quán)平均計算得到該區(qū)域農(nóng)村建設(shè)用地大圖斑的B因子修正值。

在全省范圍內(nèi)，水土流失具有一定的區(qū)域性特點，本研究先在全省范圍內(nèi)分區(qū)劃定，然后在分區(qū)范圍內(nèi)采用隨機抽樣的方式選擇有一定數(shù)量的代表性行政區(qū)縣，實地調(diào)查與分析當?shù)夭煌r(nóng)村建設(shè)用地的B因子值，最后計算全省不同區(qū)域農(nóng)村建設(shè)用地的B因子值。

1.1全省分區(qū)

考慮到浙江省不同區(qū)域的農(nóng)村建設(shè)用地情況可能會存在一定的差異，結(jié)合浙江省各區(qū)域自然狀況、經(jīng)濟發(fā)展水平等情況，根據(jù)浙江省水土保持區(qū)劃，將浙江省劃分成浙北平原區(qū)、浙西北低山丘陵區(qū)、浙中低山丘陵區(qū)、浙東低山島嶼區(qū)和浙西南山地區(qū)5個區(qū)域，分別對各區(qū)域內(nèi)的農(nóng)村建設(shè)用地進行現(xiàn)場調(diào)查，研究不同區(qū)之間的B因子值是否存在一定程度上的差異。

1.2分區(qū)選點

對于浙北平原區(qū)、浙西北低山丘陵區(qū)、浙中低山丘陵區(qū)、浙東低山島嶼區(qū)和浙西南山地區(qū)5個區(qū)域分別以縣級行政區(qū)為單位選取數(shù)個樣區(qū)，然后在每個選中的縣級行政區(qū)內(nèi)選擇3～5個自然村作為樣點進行實地調(diào)查。本次調(diào)查研究共選取了69個自然村。

1.3現(xiàn)場調(diào)查

現(xiàn)場實地調(diào)查主要是針對原來解譯的農(nóng)村建設(shè)用地圖班，調(diào)查水土流失的主要影響因素。為了獲取農(nóng)村建設(shè)用地圖斑內(nèi)部更為詳細的地表覆蓋情況，采用無人機低空航拍的方式制作遙感影像，分辨率要求達到每像元0.1 m，以獲取農(nóng)村建設(shè)用地樣點圖斑范圍內(nèi)的土地利用解譯影像。

1.4解譯分類

通過遙感解譯獲取各農(nóng)村建設(shè)用地圖斑內(nèi)部的地表覆蓋物信息。本次工作的目標是調(diào)查農(nóng)村建設(shè)用地內(nèi)部的水土流失狀況，結(jié)合農(nóng)村建設(shè)用地內(nèi)的實際調(diào)查情況，發(fā)現(xiàn)農(nóng)村建設(shè)用地內(nèi)的主要地物可以分為六大類：房屋及硬化地表、硬化道路、樹木草叢、人工管理的菜園花園、河道水塘，以及未被覆蓋的其他土地等。其中面狀對象的最小解譯圖斑為10×10個像元（1 m2的地塊），道路或河道的最小解譯寬度為3個像元（0.3 m的道路或溝渠）。

1.5因子賦值

農(nóng)村建設(shè)用地B因子值的修正，是對農(nóng)村建設(shè)用地內(nèi)部細分的地物圖斑的B因子重新賦值，B因子賦值仍然參考《水土流失動態(tài)監(jiān)測技術(shù)指南》中植被覆蓋度與B因子賦值的對應關(guān)系。

（1）“房屋及硬化地表”指農(nóng)村房屋建筑和房前屋后經(jīng)過硬化的地表，對比技術(shù)指南中的城鎮(zhèn)建設(shè)用地，B因子賦值為0.01，相當于80%的植被覆蓋度。

（2）“硬化道路”指農(nóng)村建設(shè)用地內(nèi)部已經(jīng)硬化的村中道路，對比技術(shù)指南中的其他交通用地，B因子賦值為0.01，相當于80%的植被覆蓋度。

（3）“樹木草叢”指農(nóng)村內(nèi)部連片地塊（單株植物不計其中）中的綠化樹木草叢等植被，南方氣候適宜，人工綠化種植或自然生成，覆蓋度較高，按80%的植被覆蓋度計，B因子賦值為0.01。

（4）“菜地花園”指農(nóng)村內(nèi)部房前屋后自有種植的菜園或者花圃花園等人工管理的地塊，可同時考慮植被覆蓋和工程措施。植被覆蓋度通常不高，直接取40%，工程措施通常有隴、畦、攔擋等措施，綜合B因子賦值為0.034 7。

（5）“河道水塘”指農(nóng)村范圍內(nèi)的水渠或小的水塘，根據(jù)技術(shù)指南定義為水域及水利設(shè)施用地，B因子賦值為0。

（6）“其他土地”指無硬化也沒有植被覆蓋的地面， 聶國輝等：浙江省水土流失動態(tài)監(jiān)測中農(nóng)村建設(shè)用地B因子賦值研究根據(jù)技術(shù)指南定義為人為擾動地塊、農(nóng)村道路及其他土地等，B因子賦值為1。

具體賦值情況見表1。

農(nóng)村建設(shè)用地大圖斑的B因子值計算公式為

B=（S01×B01+S02×B02+S03×B03+S04×B04+S05×B05+S06×B06）/S總（1）

式中：S01～S06分別為6種地表覆蓋類型對應的小圖斑面積；B01～B06分別為6種地表覆蓋類型對應的B因子值；S總為該農(nóng)村建設(shè)用地大圖斑的總面積。

將浙江省分區(qū)域各縣（市、區(qū)）69個自然村的建設(shè)用地圖斑解譯后，按上述方法計算出各圖斑的B因子修正值，再根據(jù)算術(shù)平均值計算各縣（市、區(qū)）的B因子修正值。

2結(jié)果分析

2.1農(nóng)村建設(shè)用地的B因子值修正計算

以南潯區(qū)亙頭村為例，圖1（a）是根據(jù)區(qū)域水土流失動態(tài)監(jiān)測技術(shù)要求，使用2 m分辨率高分1號遙感影像解譯的農(nóng)村建設(shè)用地圖斑;圖1（b）是采用無人機拍攝的分辨率優(yōu)于0.1 m的遙感影像，可以更清晰地解譯其內(nèi)部各種地表覆蓋物的構(gòu)成，用以計算精細化解譯后的不同地物的B因子值。

南潯區(qū)亙頭村解譯的農(nóng)村建設(shè)用地圖斑總面積為62 900.37 m2，根據(jù)解譯分類標準細化分類后的小圖斑統(tǒng)計各個圖斑的面積，其中房屋及硬化地表面積45 668.43 m2，硬化道路面積3 330.76 m2，樹木草叢面積2 037.77 m2，菜地花園面積11 578.97 m2，河道水塘面積233.95 m2，其他土地面積50.49 m2。根據(jù)細化后的各地類B因子賦值表，利用式（1），計算修正后的B因子值為0.015 3，結(jié)果見表2。

2.2水土保持三級區(qū)劃的結(jié)果分析

根據(jù)5個水土保持三級分區(qū)中抽樣的69個自然村計算結(jié)果，按算術(shù)平均值計算B因子的修正值。由于不同土地利用類型面積占比不同，使用的賦值權(quán)重不同，因此不同土地利用類型的B因子值對最終修正值的影響也不盡相同，根據(jù)面積和賦值加權(quán)計算平均值得到影響比例進行分析，見表3。

根據(jù)各自然村細分小圖斑中的地表覆蓋情況及各分區(qū)B因子影響大小可知：對于浙江省內(nèi)大部分地區(qū)來說，房屋及硬化地表這類土地利用類型對B因子值的影響最大，原因是這類土地面積占比最大；而對于部分區(qū)域存在的一定面積占比的其他土地，由于其B因子賦值最高，因此即使其面積占比較小，但對B因子值的影響也較大。

由計算結(jié)果可知，浙江省農(nóng)村建設(shè)用地圖斑中，房屋及硬化地表影響比例約為50%，其次為其他土地，影響比例約為20%。由于房屋及硬化地表的B因子賦值為0.01，而其他土地的B因子賦值為1，最終結(jié)果是其他土地的占比較大影響了B因子的波動峰值。因此，其他土地占比較少的浙東低山島嶼區(qū)B因子值最低，而浙西北低山丘陵區(qū)的其他土地占比較大，B因子值偏高?？傮w來說，各區(qū)相互之間B因子值的差異不是特別顯著。

2.3全省范圍內(nèi)的結(jié)果分析

根據(jù)各樣區(qū)圖斑中的地表覆蓋情況可知，其他土地（人為擾動地塊、農(nóng)村道路和其他土地）由于未有植被覆蓋、未實施相應的管理措施，因此是造成農(nóng)村水土流失的主要區(qū)域，對農(nóng)村建設(shè)用地圖斑的B因子修正值的影響較大。統(tǒng)計分析可知，在69個樣本的B因子值中，最大值為0.027 4（開化縣溪東村），最小值為0.009 7（奉化市外應村），主要原因是開化縣溪東村的其他土地面積占比為1.71%，影響最大，而奉化市外應村的水域面積占總面積的3.37%，拉低了平均值。69個樣本的平均值為0.015 8，中位值為0.015 3，平均偏差為0.005 1，標準偏差為0.004 4。根據(jù)各自然村統(tǒng)計匯總到各縣（市、區(qū)）、各三級分區(qū)的結(jié)果來看，三級分區(qū)、各區(qū)縣的平均B因子值之間沒有顯著的差別。圖2為浙江省各縣（市、區(qū)）農(nóng)村建設(shè)用地B因子值散點圖。

2.4其他因素分析

除水土保持規(guī)劃分區(qū)外，不同自然村的空間位置、海拔、地形等自然條件是否會對B因子值產(chǎn)生較為明顯的影響也有必要進行探究。針對69個自然村樣本，分別從自然村農(nóng)村建設(shè)用地面積大小、自然村的海拔、所在區(qū)域的地形3個要素進行分組分類統(tǒng)計分析。

2.4.1面積分析

所有自然村樣本中，建設(shè)用地面積最大的自然村有30.41萬m2（安吉縣章村村），面積最小的自然村有2.70萬m2（奉化市里城村），平均面積為10.53萬m2。根據(jù)面積大小，用等距法劃分為10個樣本組，根據(jù)組內(nèi)自然村的平均面積數(shù)，統(tǒng)計每個樣本組內(nèi)的平均B因子值，見表4。

面積最小的分組，平均B因子值確實最小，但面積較大的分組（如05和07分組）的平均B因子值也較小，而面積較小的分組（如03和06分組）的平均B因子值卻很高。這說明，B因子值與農(nóng)村建設(shè)用地圖斑大小沒有必然的關(guān)系。

2.4.2海拔分析

根據(jù)DEM高程獲取自然村的平均海拔，所有自然村樣本中，海拔最低的自然村為3 m（南潯區(qū)中興村和象山市兵營村），海拔最高的自然村為392 m（新昌縣里丁村），平均海拔為83.35 m。根據(jù)海拔，也按等距法劃分為10個樣本組，根據(jù)平均海拔統(tǒng)計每個樣本組內(nèi)的平均B因子值，見表5。

海拔不同的分組，平均B因子值確實有差別，但是各分組的B因子值出現(xiàn)不同程度的起伏交錯，可見海拔對B因子值沒有必然的影響關(guān)系。

2.4.3地形類型分析

根據(jù)浙江省的地形類型，將自然村樣本劃分為3個分組，分別為平原組、盆地組和山丘組。平原組主要包括杭嘉湖平原、寧紹平原、溫黃平原、溫瑞平原、鰲江平原范圍內(nèi)的自然村，盆地組主要包括金衢盆地、嵊新盆地、天臺盆地、松古盆地范圍內(nèi)的自然村，其他列為山丘組。根據(jù)分組情況，統(tǒng)計每個樣本組內(nèi)的平均B因子值，見表6。

地形類型不同的分組，平均B因子值確實有差別，盆地組較低，平原組較高，但是數(shù)據(jù)差距僅為7.6%，可見地形類型對B因子值沒有顯著的影響。

3結(jié)語

3.1浙江省本地化B因子修正值

本次研究調(diào)查點分布面積較廣，在浙江全省范圍內(nèi)均有涉及，各水保分區(qū)、各縣（市、區(qū)）和各樣本自然村的B因子值統(tǒng)計數(shù)據(jù)略有不同，平均值為0.015 8，中位值為0.015 3。若參考全國標準保留3位小數(shù)，則可修正浙江省B因子值為0.016，較全國標準化賦值0.025要減少36%。

3.2對水土流失面積的積極影響

根據(jù)中國土壤流失方程模型，在其他因子保持不變的情況下，如果B因子值采用修訂后的參數(shù)，那么最后計算的侵蝕模數(shù)也會同比下降36%。該結(jié)果對水土流失動態(tài)監(jiān)測也產(chǎn)生了正面影響，即相應的侵蝕模數(shù)會下降，不同等級的流失面積相應也會減少。

根據(jù)浙江省2021年水土流失動態(tài)監(jiān)測的成果數(shù)據(jù)，農(nóng)村建設(shè)用地約占全省總面積的3%，農(nóng)村建設(shè)用地水土流失面積占全省總水土流失面積的1.5%。其中，農(nóng)村建設(shè)用地輕度水土流失的面積占水土流失面積的99.5%，中度水土流失的面積占水土流失面積的0.5%。如果采用修訂后的B因子值，那么根據(jù)侵蝕等級分類的標準擬合公式，推算中度水土流失的侵蝕模數(shù)都會下降至輕度，輕度水土流失面積中原來侵蝕模數(shù)小于780 t/（km2·a）的則都會下降到500 t/（km2·a）以下變成微度，水土流失面積至少也會減少14%。

3.3對農(nóng)村建設(shè)用地水土流失防治的建議

通過分析農(nóng)村不同土地利用類型對B因子值的影響，不同自然村的空間位置、海拔、地形類型等自然條件并不會對B因子值產(chǎn)生較為明顯的影響，影響更大的還是農(nóng)村建設(shè)用地內(nèi)部的地物結(jié)構(gòu)，特別是對于易發(fā)生水土流失的其他土地利用類型，包括人為擾動地塊、未硬化的農(nóng)村道路、其他裸露的土地等，這是后續(xù)新農(nóng)村建設(shè)和水土流失防治工作中需要重點關(guān)注的方向。

[參考文獻]

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［作者簡介］ 聶國輝（1976—），男，遼寧朝陽人，高級工程師，主要研究方向為水土流失綜合治理與水土保持監(jiān)測；通信作者郭憲杰（1979—），男，山東煙臺人，工程師，碩士，主要研究方向為水土流失動態(tài)監(jiān)測。

［收稿日期］ 2022-07-10

（責任編輯楊傲秋）