3S技術(shù)支持下的汝溪河水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及分析

張 穗，姜 瑩, 李 喆

(長(zhǎng)江科學(xué)院 空間信息技術(shù)應(yīng)用研究所，武漢 430010)

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3S技術(shù)支持下的汝溪河水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及分析

張 穗，姜 瑩, 李 喆

(長(zhǎng)江科學(xué)院 空間信息技術(shù)應(yīng)用研究所，武漢 430010)

為促進(jìn)水土保持與水土資源利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和決策依據(jù)，在3S技術(shù)支持下開展水土流失與生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。選取三峽庫(kù)區(qū)汝溪河小流域作為研究區(qū)域，根據(jù)區(qū)域土地利用類型、植被覆蓋度信息，并綜合所收集的當(dāng)?shù)厮ＹY料和地形坡度數(shù)據(jù)等，進(jìn)行空間疊加分析，確定土壤侵蝕類型、強(qiáng)度分級(jí)與分布情況。參照《土壤侵蝕分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)2014年、2015年2個(gè)時(shí)期的汝溪河進(jìn)行水土流失動(dòng)態(tài)分析，并采用轉(zhuǎn)移矩陣法對(duì)2個(gè)時(shí)期土地利用轉(zhuǎn)化方向與轉(zhuǎn)化面積進(jìn)行合理性分析。研究結(jié)果表明：2014—2015年2 a之間，汝溪河小流域的土地利用方式有結(jié)構(gòu)性調(diào)整，水土流失分布情況大體趨于穩(wěn)定，微度水土流失面積略增加，輕度、強(qiáng)度水土流失面積基本持平，中度水土流失略降低，極強(qiáng)、劇烈水土流失情況有所緩解。

水土流失；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；3S技術(shù)；三峽庫(kù)區(qū)汝溪河；土壤侵蝕；轉(zhuǎn)移矩陣

1 研究背景

水土流失是導(dǎo)致土地生產(chǎn)力下降、生態(tài)環(huán)境惡化的關(guān)鍵問(wèn)題，該現(xiàn)象的產(chǎn)生及發(fā)展與降雨沖蝕、植被覆蓋變化、地形復(fù)雜度、工程開挖等多種因素密切相關(guān)。傳統(tǒng)的水土流失監(jiān)測(cè)一般采用人工勘察的方式，包括調(diào)查統(tǒng)計(jì)法、地面觀測(cè)法等，這類方法雖然精度高，但是耗時(shí)多、周期長(zhǎng)、自動(dòng)化程度低，且不能對(duì)大范圍的水土流失情況進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)[1]，所以在實(shí)際應(yīng)用中受到較大的限制?！?S”技術(shù)作為全球衛(wèi)星監(jiān)測(cè)體系中關(guān)鍵技術(shù)之一，為水土流失統(tǒng)計(jì)和資源動(dòng)態(tài)調(diào)查提供了一種新思路，其中，RS具有實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)性強(qiáng)、周期短頻率高、范圍廣且信息豐富等優(yōu)勢(shì)；GPS具有高精度、自動(dòng)化、移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，GIS具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、分析和顯示功能，這些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)能有效提高水土保持與生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的精度和時(shí)效性，因此，近些年也被廣泛應(yīng)用到許多工程實(shí)踐中。

詹小國(guó)等[2]將RS和GIS技術(shù)結(jié)合，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)1986年和1999 年的水土流失狀況進(jìn)行大范圍監(jiān)測(cè),節(jié)省了大量人力和物力；劉紀(jì)根等[3]以烏東德水電站壩區(qū)為例,基于“3S”技術(shù)分析了試驗(yàn)區(qū)土地利用、植被覆蓋度及土壤侵蝕強(qiáng)度的分布狀況,為金沙江水庫(kù)建設(shè)、水土流失自動(dòng)化監(jiān)測(cè)及信息化管理提供依據(jù)和參考。Haboudane等[4]將RS與GIS技術(shù)結(jié)合，編制Guadalentin盆地的土地退化與土壤侵蝕圖，以揭示區(qū)域土壤侵蝕類型、強(qiáng)度的空間分布和變化規(guī)律；趙鵬祥等[5]提出一套基于“3S”的小流域退耕還林技術(shù)方案，該方案對(duì)提高小流域退耕還林監(jiān)測(cè)的效率具有重要意義；徐豐等[6]以洪家渡水電站為例，介紹了“3S”技術(shù)在開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)中的工作流程和關(guān)鍵步驟，結(jié)果表明，該方法能有效獲得項(xiàng)目建設(shè)前和竣工驗(yàn)收期水土流失的精確數(shù)據(jù)、地表擾動(dòng)面積及其分布。綜上可知，“3S”技術(shù)已成為水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的有效手段，但在實(shí)際應(yīng)用中，遙感數(shù)據(jù)源解譯的精度和效率還有待改進(jìn)，且土地利用現(xiàn)狀、地形地貌、土壤侵蝕一體化監(jiān)測(cè)仍需進(jìn)一步完善。

本研究以長(zhǎng)江流域三峽庫(kù)區(qū)的汝溪河小流域作為研究區(qū)，將遙感監(jiān)測(cè)與野外踏勘相結(jié)合，基于RS數(shù)據(jù)源(多個(gè)時(shí)相的GF1號(hào)影像)，并經(jīng)過(guò)幾何校正、圖像增強(qiáng)等預(yù)處理，再結(jié)合便攜式平板、GPS等手段輔助野外采樣建立解譯標(biāo)志庫(kù)，并運(yùn)用GIS數(shù)字化技術(shù)對(duì)研究區(qū)水土流失動(dòng)態(tài)變化開展定量研究。

2 研究區(qū)域概況

本文選取的研究區(qū)域?yàn)槿晗有×饔蛄鹘?jīng)忠縣界內(nèi)、匯入長(zhǎng)江段的區(qū)域，占地面積530.12 km2。汝溪河發(fā)源于重慶市萬(wàn)州區(qū)分水鎮(zhèn)三角凼，橫貫萬(wàn)州、梁平、忠縣3區(qū)縣5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，涉及忠縣城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民約19萬(wàn)人。最高高城山海拔961 m，最低江溪溝海拔200 m，80%的地區(qū)海拔240～600 m。該地區(qū)屬亞熱帶東南季風(fēng)區(qū)山地氣候，溫?zé)釠龊黠@，降水充沛。全流域面積720 km2，主河道長(zhǎng)54.5 km，在忠縣境內(nèi)流域面積272.2 km2，主河道長(zhǎng)25.4 km。多年平均徑流總量達(dá)1.49×109km3。汝溪河流域梯級(jí)開發(fā)較早，在汝溪鎮(zhèn)至涂井鄉(xiāng)段自上而下分布有烏干子電站、高洞梁電站和涂井電站。在三峽水庫(kù)175 m蓄水以后，長(zhǎng)江水淹沒(méi)至涂井鄉(xiāng)以上，形成了長(zhǎng)達(dá)15 km的汝溪河回水區(qū)。汝溪河小流域地理位置分布如圖1所示。

圖1 研究區(qū)地理位置示意圖Fig.1 Geographic location of the study area

3 研究方法

3.1 數(shù)據(jù)源

根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況，結(jié)合外業(yè)調(diào)查查勘，系統(tǒng)搜集研究區(qū)內(nèi)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、地形地貌數(shù)據(jù)、測(cè)量控制數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、水土保持工程措施數(shù)據(jù)等。

(1) 影像數(shù)據(jù)源：選用2014年和2015年2個(gè)時(shí)期的汝溪河小流域遙感影像，數(shù)據(jù)來(lái)源為GF-1系列，全色分辨率2.5 m，多光譜5-10 m，融合分辨率2.5 m。

(2) 地形地貌數(shù)據(jù)：搜集研究區(qū)范圍內(nèi)的1∶50 000數(shù)字地形圖、高精度數(shù)字高程模型(DEM)，利用DEM數(shù)據(jù)生成區(qū)域坡度、坡長(zhǎng)、坡向等資料。

(3) 土地利用數(shù)據(jù)：制作2014年和2015年的汝溪河土地利用資料(.shp格式)，成圖比例尺1∶50 000，主要包括耕地、園地、林地、草地、商服用地、交通用地、水利設(shè)施用地等8個(gè)一級(jí)類、56個(gè)二級(jí)類。

(4) 水保工程措施資料：匯總當(dāng)?shù)貙＜姨峁┘耙巴馓た钡馁Y料，包括坡面整治工程、退耕還林還草、生態(tài)修復(fù)等措施。

3.2 技術(shù)路線

通過(guò)遙感監(jiān)測(cè)和野外踏勘相整合的方式，采用GF-1系列遙感影像，經(jīng)過(guò)幾何和輻射校正、圖像增強(qiáng)、分幅裁剪、構(gòu)建金字塔等預(yù)處理過(guò)程， 結(jié)合GPS野外采樣建立的解譯標(biāo)志特征， 通過(guò)人機(jī)交互模式，提取對(duì)水土流失起主導(dǎo)作用的植被覆蓋度、土地利用類型、人為侵蝕等因子，提取實(shí)際比例尺為1∶50 000。并利用地理空間數(shù)據(jù)云官網(wǎng)[7]提供數(shù)字高程模型(DEM)提取地形坡度因子。

借助ArcGIS平臺(tái)對(duì)植被覆蓋度、土地利用類型、坡度數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析，生成研究區(qū)不同時(shí)期水土流失強(qiáng)度等級(jí)圖，并利用GIS屬性統(tǒng)計(jì)功能對(duì)各水土流失區(qū)面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，構(gòu)建變化轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)各流失區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化分析。整體的技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)框架Fig.2 Framework of dynamic monitoring of soil erosion

3.3 工作過(guò)程

為了保證技術(shù)路線的完整性和可靠性，在實(shí)際操作中將整個(gè)工作過(guò)程分為如下7個(gè)階段。

(1) 資料準(zhǔn)備與搜集：根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況，在2016年4月10—30日期間，系統(tǒng)性搜集研究區(qū)內(nèi)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、地形地貌數(shù)據(jù)、測(cè)量控制數(shù)據(jù)、氣象水文數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、水土保持工程措施數(shù)據(jù)等。

(2) 工作環(huán)境搭建：在2016年5月1—10日期間，搭建水土流失遙感解譯軟硬件工作環(huán)境。硬件設(shè)備包括筆記本電腦、平板電腦、亞米級(jí)手持GPS接收機(jī)、GPS RTK設(shè)備、無(wú)人機(jī)等；軟件設(shè)備包括ArcGIS地理信息系統(tǒng)軟件、ERDAS遙感信息處理軟件、Ecognition遙感分類處理軟件等。

(3) 數(shù)據(jù)處理：在2016年5月11—20日期間，進(jìn)行水土流失遙感解譯數(shù)據(jù)預(yù)處理。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理包括輻射糾正、幾何糾正、外業(yè)控制點(diǎn)測(cè)量、影像鑲嵌、裁剪等。氣象水文數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)和水土保持工程措施數(shù)據(jù)處理主要是數(shù)據(jù)分類篩選、數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)、空間插值等。地形地貌數(shù)據(jù)、測(cè)量控制數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)不需要處理。

表1 土地利用類型分類分級(jí)

(4) 野外采樣及遙感解譯標(biāo)志建立：在2016年5月21日至6月10日期間，前往汝溪河研究區(qū)進(jìn)行實(shí)地踏勘，構(gòu)建土地利用現(xiàn)狀遙感解譯標(biāo)志和植被覆蓋度遙感解譯標(biāo)志。

(5) 遙感影像室內(nèi)解譯：在2016年6月11—25日期間，以GF-1影像為數(shù)據(jù)源，采用人工目視判讀和計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯相結(jié)合的方法，形成土地利用現(xiàn)狀解譯圖、植被覆蓋度遙感解譯圖。并利用地形圖、數(shù)字高程模型等數(shù)據(jù)提取坡度、坡向等信息。

(6) 遙感影像解譯成果復(fù)核：在2016年6月26日至7月5日期間，以遙感影像室內(nèi)解譯成果為基礎(chǔ)，在工作底圖上挑選若干個(gè)樣本點(diǎn)(隨機(jī)樣本或典型樣本)，將遙感解譯成果與實(shí)地復(fù)核結(jié)果相比對(duì)，采用百分率指標(biāo)評(píng)定解譯成果的準(zhǔn)確性。

(7) 成果修改完善：2016年7月6—10日期間，根據(jù)遙感影像野外復(fù)核發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題進(jìn)行全圖修改與整理，逐條加以處理，直至滿足精度要求為止。

4 水土流失影響因子提取

4.1 土地利用分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)

考慮到水土流失遙感解譯的特殊性，結(jié)合研究區(qū)的具體情況，采用《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010—2007)和《水土保持遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(SL 592—2012)等技術(shù)規(guī)范提出了12個(gè)一級(jí)類、57個(gè)二級(jí)類的土地利用現(xiàn)狀分類體系。具體分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

4.2 土地利用信息提取

研究區(qū)2014年和2015年的土地利用類型提取結(jié)果如圖3所示。

圖3 2014年和2015年的土地利用類型提取結(jié)果Fig.3 Extraction results of land-use type in 2014 and 2015

采用人機(jī)交互式、分類修改相結(jié)合提取汝溪河小流域的土地利用類型。其原理如下：建立土地利用現(xiàn)狀分類體系標(biāo)準(zhǔn)，在遙感影像上針對(duì)每一個(gè)土地利用現(xiàn)狀類別分別選擇典型樣本區(qū)域，結(jié)合GPS野外調(diào)查踏勘，構(gòu)建土地利用現(xiàn)狀遙感解譯標(biāo)志；在遙感解譯工作環(huán)境的支持下，以土地利用現(xiàn)狀遙感解譯標(biāo)志為基礎(chǔ)，開展工作區(qū)的土地利用現(xiàn)狀分類遙感室內(nèi)解譯，并制作工作底圖；對(duì)室內(nèi)解譯結(jié)果進(jìn)行內(nèi)業(yè)檢查，并開展野外復(fù)核；遙感解譯成果修改與完善，并制圖輸出。

研究區(qū)2014年和2015年各土地利用類型的面積及變化結(jié)果如表2所示。

表2 研究區(qū)土地利用類型面積變化情況

注：“+”為增加，“-”為減少。

從表2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果不難看出：2014—2015年間，研究區(qū)的土地利用方式略有結(jié)構(gòu)性調(diào)整，坡耕地減少的幅度最大，與林地、園地與旱地的增加總量近似持平，在一定程度上反映了坡改梯、退耕還林等趨勢(shì)，這也與當(dāng)?shù)貙＜姨峁┑乃４胧┑荣Y料及野外踏勘的實(shí)際情況一致性高。工礦用地略有增加，部分由城鎮(zhèn)、居民地轉(zhuǎn)換得來(lái)，部分由退田建房得來(lái)，這也反映了該研究區(qū)城市化進(jìn)程的需要。與2014年相比，2015年的水域面積略有擴(kuò)張，沖蝕灘涂及鄰近的坡地減少，這與時(shí)相間季節(jié)性差異導(dǎo)致的水位不一致高度相關(guān)。裸地以及其它未利用地面積略有減少，這與當(dāng)?shù)氐乃帘３至植莸戎参锎胧┲苯雨P(guān)系。

4.3 植被覆蓋度信息提取

植被覆蓋度是衡量地表植被狀況的一個(gè)最重要的指標(biāo)之一，是影響土壤侵蝕的關(guān)鍵抑制因子，也是水土保持監(jiān)測(cè)中的主要植被指標(biāo)。水土保持治理措施的主要成效直接體現(xiàn)在植被變化上，無(wú)論是生物措施還是農(nóng)業(yè)措施。因此選擇植被覆蓋度是水土保持監(jiān)測(cè)的重要區(qū)域環(huán)境因子[8]。

采用人機(jī)交互式目視解譯法提取植被覆蓋度信息。以《水土保持遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(SL 592—2012)[9]為參考依據(jù)，借助ArcGIS平臺(tái)統(tǒng)計(jì)研究區(qū)內(nèi)各植被覆蓋度所占的面積及變化，汝溪河小流域在2014年和2015年間植被覆蓋度提取結(jié)果見圖4。

圖4 2014年和2015年植被覆蓋度提取結(jié)果Fig.4 Extraction result of vegetation coverage in 2014 and 2015

研究區(qū)在2014年和2015年的植被覆蓋度變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明：汝溪河整體的林草覆蓋情況較好，主要以高覆蓋度林草和中高覆蓋林草為主。另外，研究區(qū)在2014年、2015年之間，覆蓋情況整體略有調(diào)整，與2014年相比，2015年的高覆蓋林草增加42.28 km2，漲幅占研究區(qū)的17.5%左右，主要由大部分中高覆蓋度，小部分中覆蓋度、中低覆蓋度轉(zhuǎn)換而來(lái)；低覆蓋度、裸地的面積相應(yīng)較少，2 a間也有小幅降低。以上數(shù)據(jù)在一定程度上反映了研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境向更好的方向發(fā)展。

表3 研究區(qū)植被覆蓋度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4.4 地形坡度信息提取

地形是最基本的自然地理要素，也是對(duì)人類的生產(chǎn)和生活影響最大的自然要素，主要包括坡度、坡長(zhǎng)、坡形和所在部位。一般而言，在降雨、土壤和土地利用基本一致時(shí)，地形越復(fù)雜，水土流失越嚴(yán)重[10]。坡度與土壤侵蝕方式關(guān)系密切，坡度指標(biāo)不僅是影響土壤侵蝕的主要地形因子，而且坡度大小也是決定面蝕或溝蝕為主導(dǎo)的關(guān)鍵因子。

坡度是地表單元陡緩的程度，通常把坡面的垂直高度和水平距離的比值稱為坡度(或叫做坡比)，其表示方法有百分比法、度數(shù)法、密位法和分?jǐn)?shù)法4種，其中以百分比法和度數(shù)法較為常用。小流域的坡度計(jì)算公式為

(1)

式中：S為坡度因子；θ為坡度。依據(jù)《水土保持技術(shù)規(guī)范》，將坡度劃分為(0，5°]，(5°，8°]，(8°，15°]，(15°，25°]，(25°，35°]，>35° 6個(gè)級(jí)別，坡度分類表如表4所示。

表4 坡度分類

圖5 研究區(qū)坡度提取結(jié)果Fig.5 Extraction result of slope gradient of the study area

本文以1∶50 000 DEM為數(shù)據(jù)源，生成目標(biāo)區(qū)域坡度圖，然后進(jìn)行重采樣，生成與其它因子像元大小和像元行列號(hào)相同因子。坡度生成結(jié)果如圖5所示。

借助ArcGIS平臺(tái)統(tǒng)計(jì)研究區(qū)各坡度等級(jí)所占的面積，結(jié)果如表5所示。其中，平坡(0，5°]、緩坡(5°，8°]、斜坡(8°，15°]、陡坡(15°，25°]、急坡(25°，35°]、險(xiǎn)坡(>35°)的區(qū)域分別占研究區(qū)總面積的33.6%，28.49%，24.30%，8.53%，4.47%，0.62%。從以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，研究區(qū)地形相對(duì)較平緩，屬典型的丘陵地帶。

表5 研究區(qū)坡度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

5 水土流失情況分析

5.1 水土流失強(qiáng)度等級(jí)與空間分布

針對(duì)研究區(qū)的土地利用類型、植被覆蓋度與坡度數(shù)據(jù)，參考《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL190—2007)[11]及趙善倫等[12]、張宇賓[13]的研究，將本研究區(qū)水土流失強(qiáng)度依據(jù)土地利用類型的分布，分為微度、輕度、中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度、劇烈6個(gè)等級(jí)，具體分布如表6、表7所示。

表6 土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表7 其他土地利用類型流失強(qiáng)度分級(jí)

借助ArcGIS平臺(tái)，將植被覆蓋度、土地利用類型、坡度矢量圖疊加分析，得到汝溪河小流域在2014年和2015年的水土流失強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并輸出水土流失強(qiáng)度等級(jí)圖，提取結(jié)果如圖6所示。從圖6中不難看出，研究區(qū)水土流失類型以微度、輕度、中度為主。其中，微度水土流失占據(jù)大幅面積，輕度水土流失主要分布在中南洼地地區(qū)，中度水土流失水土流失分布在中西部，強(qiáng)度和極強(qiáng)度水土流失分布在中部、東北部，劇烈水土流失占地面積較小，主要集中在山區(qū)陡坡、裸地裸巖處。

圖6 研究區(qū)2014年和2015年水土流失等級(jí)Fig.6 Intensity of soil and water loss of the study area in 2014 and 2015

5.2 水土流失動(dòng)態(tài)變化及成因分析

對(duì)各流失強(qiáng)度的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并構(gòu)建變化轉(zhuǎn)移矩陣，具體轉(zhuǎn)移過(guò)程如表8和圖7所示。從表8和圖7中可以直觀看出，2014—2015年間水土流失分布情況大體趨于穩(wěn)定，各等級(jí)間略有轉(zhuǎn)移。具體表現(xiàn)為，微度水土流失面積略增加，主要由輕度(41.01 km2)、中度(14.29 km2)轉(zhuǎn)移得來(lái)，輕度水土流失面積的轉(zhuǎn)換與被轉(zhuǎn)換基本持平，中度水土流失略降低，部分轉(zhuǎn)移為微度，強(qiáng)度水土流失基本持平，極強(qiáng)水土流失減少近一半面積，劇烈水土流失也略降低。以上數(shù)據(jù)在一定程度上反映了2年間水土流失情況有所好轉(zhuǎn)。

表8 水土流失面積變化轉(zhuǎn)移矩陣

圖7 水土流失面積轉(zhuǎn)移柱狀圖Fig.7 Bar graph of soil and water loss transfer

從以上所有的成果分析來(lái)看，汝溪河小流域在2014年和2015年2年間水土流失情況有所好轉(zhuǎn)，研究區(qū)的土地利用方式略有結(jié)構(gòu)性調(diào)整，主要體現(xiàn)在坡地等重力侵蝕地類得到整治、退耕還林還草等植物措施卓有成效，當(dāng)然，部分區(qū)域存在占田建地、工程開挖等擾動(dòng)侵蝕，但是相比于當(dāng)?shù)氐乃９こ檀胧┑牧Χ榷?，面積相對(duì)較小，這也是研究區(qū)城鎮(zhèn)化的必然過(guò)程。結(jié)合當(dāng)?shù)貙＜姨峁┑乃４胧┑荣Y料及野外踏勘的實(shí)際情況，汝溪河2014—2015年間，在流域局部有針對(duì)性治理水土流失面積7 km2，其中：水保林0.82 km2，經(jīng)濟(jì)林1 km2；新建蓄水池5口，沉沙池15口，溝渠4.95 km(其中，田間道路帶溝2.6 km)，田間道路5.1 km(其中，田間道路帶溝2.6 km)。這些數(shù)據(jù)也在一定程度上驗(yàn)證本文成果的可靠性。幾種典型的水保整治工程的實(shí)地采樣結(jié)果如圖8所示。

圖8 汝溪河水保整治工程Fig.8 Projects of soil and water conservation of Ruxi River

6 總結(jié)與展望

本文選用汝溪河小流域2014年和2015年2個(gè)時(shí)期的GF-1號(hào)系列遙感影像，通過(guò)遙感監(jiān)測(cè)和GPS野外踏勘相整合的方式，提取對(duì)水土流失起主導(dǎo)作用的植被覆蓋度、土地利用類型、人為侵蝕、地形坡度等因子，并利用GIS統(tǒng)計(jì)分析手段對(duì)各類因子進(jìn)行空間疊加分析，生成研究區(qū)不同時(shí)期水土流失強(qiáng)度等級(jí)圖，并構(gòu)建變化轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)各流失區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化分析。分析結(jié)果表明：2014—2015年2年間，水土流失分布情況大體趨于穩(wěn)定，整體向好的方向發(fā)展，研究區(qū)域內(nèi)的土地利用方式有結(jié)構(gòu)性調(diào)整，主要體現(xiàn)在坡地等重力侵蝕地類得到整治、退耕還林還草等植物措施卓有成效，這與當(dāng)?shù)胤e極開展的坡面整治工程(坡改梯、新建坡面水系等)、植物措施(退耕還林還草、種植園地等)等水土保持措施有直接的聯(lián)系。

由于水土流失變化過(guò)程異常復(fù)雜，有必要進(jìn)一步結(jié)合水文氣象、河網(wǎng)溝壑分布、突發(fā)性極端天氣(如暴雨、山洪、旱情)等多方位地研究水土流失成因、危害程度及合理的工程整治措施。

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(編輯：黃 玲)

Dynamic Monitoring and Analysis on the Changes of Soil andWater Loss of Ruxi River Based on 3S Technology

ZHANG Sui, JIANG Ying,LI Zhe

(Spatial Information Technology Application Department, Yangtze River Scientific Research Institute,Wuhan 430010, China)

In the aim of providing basic data and decision-making basis for soil and water conservation work,we carried out dynamic monitoring on soil and water loss and ecological environment under the support of RS, GIS and GPS technologies. With Ruxi River in Three Gorges Reservoir region as study area, we obtained the pattern, intensity and distribution of soil erosion through spatial overlay based on information of land-use types, vegetation coverage and slope gradient.According toClassificationstandardofsoilerosion, we analyzed the dynamic changes of soil and water loss in 2014 and 2015, and adopted transfer matrix to analyze the area and types of land-use changes. Results suggest that from 2014 to 2015,although the land-use patterns of Ruxi River have experienced structural adjustment, the distribution of soil and water loss were generally stable. The area of microsoil erosion was slightly increased, the area of mild and intense soil erosion kept balance,the area of moderate soil erosion was slightly reduced, and the extremely or severe conditions have been alleviated.

water and soil loss; dynamic monitoring; 3S technology; Ruxi River in Three Gorges Reservoir region; soil erosion; transfer matrix

2016-07-01；

2016-07-30

長(zhǎng)江流域國(guó)家重點(diǎn)防治區(qū)2016年度水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(CKSK2016341/KJ)；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(CKSF2015019/KJ，CKSF2016006/KJ)

張 穗(1976-)，女，湖北武漢人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事3S技術(shù)在災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面的研究，(電話)027-82926469(電子信箱)zhangsui@mail.crsri.cn。

姜 瑩(1990-)，女，湖南益陽(yáng)人，工程師，碩士，主要從事遙感圖像處理方面的研究，(電話)027-82926550(電子信箱)jiangying_rs@163.com。

10.11988/ckyyb.20160810

2016,33(11):21-27

S157；TP79

A

1001-5485(2016)11-0021-07