综合137Cs，RS和GIS的土壤侵蚀评估和预测——以云南小江流域为例

综合应用137Cs技术、RS技术和GIS技术,进行云南小江流域土壤侵蚀的评估和预测研究,探索中国西部山区观测资料缺乏、USLE(Universal Soil Loss Equation)方程不适宜区域土壤侵蚀评估与预测方法。通过137Cs技术,采用非农耕地与农耕地土壤侵蚀模型确定区内林地、灌丛、草地、坡耕地和裸地的年均侵蚀模数分别为356—1531 t/(km2·a),330—1709 t/(km2·a),886—3885 t/(km2·a),5197—12454 t/(km2·a)和15000 t/(km2·a)以上。解译小江流域1987年(Landsat TM)、1995年(Landsat TM)和2005年(Landsat ETM)遥感影像,获得流域不同时期土地利用图,将其与1∶50000 DEM模型进行叠置分析,建立小江流域土地利用的空间分布图,结合利用137Cs确定的土壤侵蚀速率数据,进行土壤侵蚀分区与制图,分析土壤侵蚀的时空变化。结果表明:1987年—2005年流域轻度以上侵蚀面积占总面积的66.0%—67.3%,变化不大,但侵蚀强度明显加剧,1987年—1995年间尤为明显;中度侵蚀、强度侵蚀、极强度侵蚀区面积分别增加30%、23%和26%;小江流域1987年、1995年和2005年土壤侵蚀量分别为7.51×106t/a,8.19×106t/a和8.18×106t/a。进而选用1995年和2005年的土壤侵蚀数据构建Markov-CA(马尔可夫—元胞自动机)预测模型,获得2015年流域土壤侵蚀分区图,并预测2015年土壤侵蚀量为8.17×106t,与2005年侵蚀量接近。研究结果真实地反映了小江流域土壤侵蚀的变化过程与主要驱动因子,研究方法适合中国西部山区土壤侵蚀评估与预测。     

云蒙湖流域不同坡度的土壤侵蚀特征

针对定量分析土壤侵蚀在各坡度等级上的空间分布研究较少的现状,该文选用通用的土壤流失预报方程,对云蒙湖流域1986—2010年间的土壤水力侵蚀状况进行了定量的估算,以探讨不同坡度上的土壤侵蚀特征,并进一步分析了土壤侵蚀变化与人类活动的关系。分析得出:土壤侵蚀强度发生在人类活动比较频繁的区域上(8~25°坡度)更为严重;2010年比1986年强度以上所占比例在15°坡度等级上相对更低,在15°坡度等级上有所增加;云蒙湖流域主要土壤侵蚀量发生在25°坡度上;2010年比1986年耕地面积减少、林地和居民用地面积增加是土壤侵蚀降低的主要因素。     

基于GIS与RUSLE的土壤侵蚀量时空变化分析

基于修正的土壤流失方程(RUSLE),运用RS和GIS技术对葫芦岛市的土壤侵蚀状况进行分析。结果表明,葫芦岛市年均土壤侵蚀量17 867 598.32 t,年均土壤侵蚀模数为16.13 t/(hm2×a),属于轻度侵蚀。葫芦岛市中度侵蚀以上的土壤侵蚀面积占总侵蚀面积的11.31%,土壤侵蚀模数占总侵蚀量的40.17%。中度侵蚀以下的土壤侵蚀面积占总侵蚀面积的88.96%,土壤侵蚀量占总侵蚀量的59.83%,研究区土壤侵蚀空间差异性大。分析土壤侵蚀与坡度和土地利用之间的关系表明,6°~25°为研究区主要侵蚀坡度段,裸土地、旱地、林地和草地是研究区土壤侵蚀的主要发生区,葫芦岛市应将其列为水土保持重点治理对象,采取有效措施,改善土壤侵蚀现状。     

基于遥感和GIS的宣化县水土流失定量空间特征分析

以遥感和GIS技术为支撑,利用通用的土壤流失方程(USLE)的修正模型(RUSLE)定量评估宣化县2000年的水土流失量和土壤侵蚀强度,并对宣化县水土流失空间分布特征进行了分析。结果表明,宣化县2000年土壤侵蚀(轻度侵蚀以上)面积为982.85 km2,占宣化县总面积的39.25%,平均土壤侵蚀模数为13.92 t/hm2.a,属于轻度侵蚀;坡度越大,极强度及剧烈侵蚀越有可能发生,从整体来看,15°~25°是侵蚀比例最大的坡度带。宣化县土壤侵蚀主要集中于灌草地和旱地两种土地类型,两者土壤侵蚀面积占宣化县2000年总土壤侵蚀面积的93.897%。     

地理国情监测在秦岭山地土壤侵蚀中的应用

利用国情监测成果,分析了2010~2014年秦岭山地丹江流域土地利用类型变化特征,并探讨了土地利用类型方式转变对流域土壤侵蚀的影响。结果表明,微度侵蚀和轻度侵蚀面积在波动中呈减少趋势;中度侵蚀至剧烈侵蚀面积呈上升趋势,在一定程度上,流域的侵蚀状况加剧。土壤侵蚀较严重的土地利用类型是耕地和裸地。     

黄土高原典型区土壤保持服务效应研究

黄土高原生态屏障区是我国"两屏三带"的重要组成部分,不仅对当地居民具有重要的屏障作用,同时也对黄河中下游具有重要的影响。本研究以土壤侵蚀量为评估指标,应用修正的通用土壤流失方程,利用2000—2010年间土地覆被、气象站点和泥沙站点等多源数据,定量评估了黄土高原生态屏障区退耕还林还草生态工程的土壤保持效应。结果表明,2000—2010年间,尽管黄土高原降雨量明显增多,降雨侵蚀力在增强,但研究区以退耕还草为主,退耕还草面积达到3 287. 01 km2,研究区植被覆盖在以1. 29%/a速率递增;土壤侵蚀状况发生明显改善,土壤侵蚀模数由2000年的6 579. 55 t·km-2·a-1降低到了2010年的1 986. 66 t·km-2·a-1,土壤侵蚀等级由剧烈侵蚀向微度侵蚀转变,侵蚀等级在逐渐降低,低覆盖度-烈度土壤侵蚀面积在大幅度降低,而高覆盖度-微度土壤侵蚀类型面积在大幅度提升;并且流域土壤侵蚀强度与相关站点含沙量和输沙量呈正相关,黄土高原生态屏障效应在不断加强。该研究对加强生态安全格局建设,促进我国生态文明建设具有一定的借鉴意义。     

长江上游小流域土壤侵蚀动态模拟与分析

以长江上游甘肃省尚沟流域为研究区,在遥感影像和GIS空间分析技术支撑下,根据USLE因子算法生成各因子栅格图,借助地图代数运算,估算了尚沟流域1998年和2004年的土壤侵蚀量,并对2004年土壤侵蚀与其环境背景因子进行叠加和空间统计分析。在此基础上,构建了与GIS软件平台集成的地理元胞自动机,模拟了该流域2004年、2010年和2020年土壤侵蚀空间演化情形。结果表明:研究区平均侵蚀量从1998年的6598.1t/km2下降到2004年的5923.3t/km2,侵蚀面积净减少172.3hm2,输沙量减少9.15×104t;1300～1400m的海拔高程带、25～35°坡度带、南坡和旱耕地是发生水土流失的主要区域;经模拟,2010年总侵蚀面积为93.49km2,侵蚀总量73.15×104t,侵蚀模数为5126t/km2,土壤侵蚀状况总体上将有所减缓。     

基于知识库和空间信息耦合模型的北川县震后土壤侵蚀分析

基于土壤水力侵蚀分级标准,考虑地震造成的特殊土壤侵蚀类型,构建了地震重灾区土壤侵蚀强度分级知识库;综合利用RS和GIS技术,结合专家知识判断,快速提取了四川省北川县土地利用、地面坡度、植被盖度、特殊侵蚀类型等土壤侵蚀因子空间信息;基于EcoHAT系统中的知识库和空间信息耦合型土壤侵蚀模型,快速完成了北川县震后土壤侵蚀强度的判定与分析.结果表明,地震使北川县土壤侵蚀加剧,相比2000年全国土壤侵蚀遥感调查成果,震后土壤侵蚀面积增加了275.13km2,增长量为23.83%;特殊侵蚀类型面积占北川县面积的2.48%;林地土壤侵蚀面积最大,占总侵蚀面积的一半以上;耕地土壤侵蚀比例为98.95%;坡度是北川县土壤侵蚀的主要贡献因子,植被则是主要控制因子,坡耕地治理是今后北川县土壤侵蚀控制的重点.     

土壤侵蚀时空动态分析——以黑龙江省宾县为例

利用1990年和2010年两期Landsat TM数据,基于RS和GIS技术及通用土壤侵蚀方程(RUSLE),完成黑龙江省宾县两个时期的土壤侵蚀动态变化分析,以期揭示该区域土壤侵蚀空间分布格局与时空动态演变规律。结果表明:两个时期土壤侵蚀总体格局基本一致,都是以微度和轻度侵蚀为主,面积比例分别为80.68%和74.71%;微度和极强度侵蚀的变化率呈缩小趋势,轻度、中度和重度侵蚀呈增加趋势,土壤侵蚀有加剧的趋势;轻度和强度侵蚀的主要流向为中度侵蚀,中度和极强度侵蚀的主要流向为强度侵蚀。     

黄淮海流域城镇扩展遥感调查

利用1975年MSS、2000年ETM和2006年CBERS-2遥感数据提取黄淮海流域城镇面积变化信息.调查结果表明,黄淮海流域城镇而积变化具有明显的特点,东部沿海地区城镇面积扩展迅速.城镇面积变化总体呈增加趋势,从1975～2006年增加了46631.13 km2,平均每年增加1504.23 km2.黄淮海流域的自然地理、人文条件等决定了全流域城镇面积扩展的变化趋势,经济的快速发展加速了城镇扩展的进程.     

基于SPOT 5和北京一号小卫星数据的北京北部山区土壤侵蚀变化研究

利用2004年10月SPOT 5卫星影像及2007年9月北京一号小卫星多光谱和全色影像,以植被覆盖度、坡度、土壤可蚀性和土地利用4种影响因子作为辅助数据,进行土壤侵蚀信息提取。利用所提取的信息,分析2004~2007年北京北部山区土壤侵蚀在空间、面积上的变化状况、强度类型转化状况以及变化的驱动力。分析结果表明,北京北部山区土壤侵蚀主要为轻度侵蚀与中度侵蚀,以轻度侵蚀为主; 2004~2007年北京北部山区虽然局部地区土壤侵蚀强度增强,但土壤侵蚀总面积减少,大体上呈中度→轻度→微度发展趋势,总体状况得到明显改善。     

黄淮海流域湿地遥感调查

基于1975年MSS、2000年ETM+以及2006年CBERS-2卫星遥感数据,对黄淮海流域1975～2006年31 a来的湿地面积变化进行了研究.调查结果表明,黄淮海流域湿地总面积在1975-2000年间呈稳步下降趋势,总面积净减了1388.50 km2;2000～2006年间,湿地面积从80762.13 km2增加到了81825.15 km2.针对黄河流域湿地表现出的逐年萎缩变化趋势分析得出:工作区内的地质背景和气候因素决定了湿地的总体分布和变化态势,而人类因素在湿地变迁的过程同样起到了至关重要的作用.     

石川河流域土壤侵蚀时空变化研究

为了研究黄土高原南部植被覆盖较高地区在退耕还林后的土壤侵蚀变化特征,利用RUSLE模型,结合GIS、RS技术,定量估算了2000～2013年石川河流域的土壤侵蚀量,分析了不同植被覆盖条件和不同土地利用类型的土壤侵蚀时空变化特征。结果表明:①土壤侵蚀等级与降雨侵蚀力、地貌和土地利用类型关系密切;②土地利用类型变化显著,耕地所占比重由51.44%减少到48.37%,草地所占比重由24.51%减少到12.48%,林地所占比重由19.45%增加到33.20%;③土壤侵蚀模数由退耕还林初期(2000年)的1 473.7 t/(km~2·a)减少到2013年的806.12 t/(km~2·a),总侵蚀量减少到217.91×10~4 t。土地利用类型的水土保持效益从大到小分别为林地、草地和耕地,说明还林还草工程后石川河流域土壤侵蚀呈总量减少、侵蚀强度降低的趋势,还林还草工程取得了水土保持效益。石川河流域的土壤侵蚀强度可以代表相似水热条件地区的土壤侵蚀情况,相同纬度地区的土壤侵蚀还有进一步下降的空间。     

基于RUSLE模型的延河流域土壤侵蚀时空变化分析

我国是一个土壤侵蚀情况严重的国家,而黄土高原是我国水土流失最严重的地区,因此研究黄土高原土壤侵蚀状况对该区域水土流失防治和生态环境的保护具有积极意义。本文以黄土高原典型丘陵沟壑区延河流域为研究区,采用RUSLE土壤侵蚀模型分析延河流域1990年、2000年、2010年、2020年土壤侵蚀时空变化特征,并通过情景模拟对比分析有无治沟造地工程下的延河流域土壤侵蚀空间变化特征,量化研究治沟造地工程对流域内土壤侵蚀的影响。结果表明,流域内平均土壤侵蚀模数呈现先减小后增大的趋势,1990平均土壤侵蚀模数为2147t/(km²·a),2000年减少到1219 t/(km²·a),2010年到2020年平均土壤侵蚀模数增大,2010年平均侵蚀模数为2975 t/(km²·a),2020年扩大到8057 t/(km²·a)。情景模拟分析显示,虽然延河流域近年来土壤侵蚀模数增加,但是退耕还林工程效果也同时显著,一定程度上缓解了水土流失加剧的状况,然而降雨因素存在时间上的不均匀性会导致某些年份计算出的土壤侵蚀模数增大。...     

塔里木盆地绿洲与沙质荒漠演化遥感研究

以叶城地区为例,采用1975、2000、2007年和2014年遥感数据作为数据源,应用“3S”技术,分析了绿洲化及沙质荒漠化的空间特征及重心迁移趋势。结果表明:(1)近40 a间,绿洲面积从1975年的977.76 km2增加到2014年的1 170.85 km2;沙质荒漠化面积从1975年的444.12 km2减少到2007年的325.85 km2,到2014年再增加到463.69 km2。(2)绿洲退缩区面积25.46 km2,扩张区的面积218.41 km2,绿洲存在着一定的扩张趋势;沙质荒漠化退缩区面积209.61 km2,扩张区面积266.63 km2,沙质荒漠化基本稳定且有较小的扩张。(3)绿洲重心向东南方向迁移1.632 1 km,同时,沙质荒漠化先向东北再向西南迁移9.499 3 km。近40 a间叶城地区绿洲扩张,沙质荒漠化先退缩后扩张。     

黄河流域土地荒漠化动态变化遥感研究

利用1975年MSS、1990年TM和2000年ETM 3期遥感数据提取黄河流域土地荒漠化动态变化信息。调查结果表明,黄河流域土地荒漠化具有明显的地域性,主要分布在流域西北部。荒漠化土地面积变化总体呈增加趋势,从1975年~2000年增加了10 653.22 km2,平均每年增加426.12 km2。黄河流域地质背景和气候条件决定了荒漠化的总体分布和变化趋势,不合理的人类活动加速了荒漠化进程。     

陕北黄土丘陵地区土壤侵蚀强度遥感分析方法探讨

在地形破碎的黄土丘陵地区,利用航空遥感图像分析沟谷密度、沟谷发育阶段、地貌形态及其与土壤侵蚀强度之间的相关性,收到了良好的效果。研究表明,包括切沟在内的黄土丘陵区的沟谷密度值可高达20 km/km~2以上;黄土冲沟的发育阶段不同,其侵蚀强度也相应变化;切沟发育最活跃和最密集的地段,其侵蚀强度也最大。根据土壤侵蚀总量与侵蚀强度之间的相关,建立了土壤侵蚀模型,并利用遥感图像划分了土壤侵蚀综合类型,从而可用多元回归分析方法求算各侵蚀类型的侵蚀强度,为预测区域侵蚀总量开辟了新的技术途径。     

神东矿区土壤侵蚀时空特征及驱动力分析

针对神东矿区土壤侵蚀生态破坏及煤炭开采对矿井采区土壤侵蚀的影响问题,该文基于RUSLE模型,提出一种基于矿区和矿井尺度探究矿区土壤侵蚀演变特征并结合地理探测器进行驱动力分析的研究方法。结果表明:(1)矿区尺度上土壤侵蚀呈加重趋势,1989—2019年土壤侵蚀量增加30.28×10~5 t,空间上以微度和轻度侵蚀散布全区,中度和强度侵蚀次之,极强度和剧烈侵蚀最少;(2)矿井尺度上,补连塔、榆家梁矿井受到采矿的负面影响,大柳塔矿井受到生态措施的正面影响,活鸡兔、石圪台矿井受到的负面影响被正面影响消除;(3)各因子对土壤侵蚀的解释力为:坡度>土地利用类型>降雨量>植被覆盖度,因子交互作用的解释力强于单因子,坡度>35°,降雨为416.10～420.69 mm、植被覆盖度为0.5～0.6及未利用地的区域为土壤侵蚀高风险区。该研究方法可摸清矿区的土壤侵蚀变化规律以及矿井受采矿活动的干扰,为矿区实行生态管理提供决策支持。     

大理河流域土壤侵蚀风险及其空间格局分析

本文利用遥感影像提取大理河流域相关信息,采用水利部部颁标准评价土壤侵蚀风险等级,并与地形特征进行叠加分析。结果显示:研究区侵蚀风险以中度和轻度为主;坡度是主要影响因素,坡度越大侵蚀风险区越集中,尤其是强度及以上区域,集中程度达到90%以上;侵蚀主要分布在1000m—1400m的两个高程带内。研究结果可以辅助管理部门进行侵蚀治理决策。     

基于RS和USLE的红壤丘陵区小流域水土流失量估算

采用野外调查采样、室内分析测定、遥感(RS)技术、数学模型等研究方法,以湖南省资兴市东江水库上游光河桥小流域为例,计算出了美国通用土壤流失方程(USLE)中各单项因子值,对该流域水土流失量进行了估算.结果表明:该流域的土壤可蚀性因子(K值)介于0.14～0.42 t·hm2.h.hm-2.MJ-1.mm-1之间,平均为0.27 t·hm2.h.hm-2.MJ-1,mm-1,属于中等可侵蚀性土壤;土壤侵蚀模数在0 ～3 817 t·hm-2·a-1之间,平均侵蚀模数为78 t.hm-2.a-1,处于强度侵蚀等级,流域的土壤侵蚀量达到292 266 t·a-1.