1.黑龙江大学水利电力学院2.黑龙江国防科学技术研究院3.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司
0引言
土壤侵蚀是地球表面的一种自然现象，除永冻地区外，全球均发生不同程度的土壤侵蚀[1]，土壤侵蚀过程情况复杂, 是多种因子复合的综合结果。然而在人类活动和自然环境的共同作用下，土壤侵蚀已成为当今世界资源和环境问题研究的重点[2]，已经成为制约人类可持续发展的重大资源和环境问题之一，且土壤侵蚀量的大小受到自然因素和人类活动的综合影响[3]。但传统方法以预测模型进行土壤侵蚀估算[4]，其存在着监测周期长和成本巨大等问题，难以满足社会发展需要[4]。然而随着空间技术的不断发展，遥感已成为进行环境灾害等动态监测的有效技术手段之一[5]，同时地理信息系统技术又为较大范围的空间分析提供了准确、快速的技术手段，遥感和地理信息系统技术的集成，已经广泛应用于土壤侵蚀调查与监测中，从而定性研究与定量分析土壤侵蚀的类型、程度和空间分布规律。我国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一[6]，其水土流失不仅分布广泛，而且流失总量巨大，同时在具有土壤侵蚀强度剧烈突出等诸多特点。基于此，我国从20世纪80年代起利用美国土壤流失方程（Universal Soil Loss Equation，USLE）开展土壤侵蚀定量估算[7]，此后研究逐渐与遥感技术（RS） 和地理信息技术（GIS）等相结合[8]。
密云区境内的密云水库是北京市最大的饮用水源基地，它保障着首都 1/3 的供水需求[9]。然而密云区人为活动的加剧，尤其是对水库周边土地不合理的开发利用活动，如筑路、采矿、盲目扩大旅游业等，加剧了部分区域水土流失，水库西部、东北部地区的水土流失尤为严重[10]。基于此，本文在 RS 和 GIS 技术的支持下，以密云区2013年 Landsat8-OLI 遥感影像为重要数据源，基于土壤侵蚀USLE模型，定量分析土壤侵蚀现状、面积、等级空间分布格局，以期为今后的该区域水土保持工作提供理论依据和技术参考，该研究结果可为密云区未来土地利用制定科学的规划。
1研究区域概况
密云区地理坐标为 E: 116°39'33″ -117°30'25″，N: 40°13'7″-40°47'57″，位于北京市东北部，是北京市面积最大的区。属燕山山地与华北平原交接地，地处华北平原与蒙古高原的过渡地带[9]。研究区域东、西、北三面环山，属于山区，地势自北向西南倾斜，且中部低缓，西南开阔，呈簸箕形。气候为暖温带半湿润大陆性季风气候区，四季分明，干湿冷暖变化明显[11]。年平均气温为10.8℃，年平均降水量为 661. 3 mm，无霜期平均为 177 d, 密云区境内有大小河流14条，潮白河纵贯全境。
2研究方法
2.1 技术路线
通过遥感图像处理软件ENVI5.3，从研究区域的Landsat8-OLI影像中，通过波段运算提取归一化植被指数(NDVI)，再此为基础计算植被盖度 (C)；通过最大似然的监督分类法完成遥感图像的分类，获取土地利用类型数据，以此确定P因子。在ArcGIS 10.3支持下，从研究区域的DEM数据提取地形因子（LS），通过插值运算获取降雨量数据作为R因子，同时获取土壤可蚀性(K)因子的基础上，借助于ArcGIS 空间分析功能，基于土壤侵蚀模型完成研究区水土流失侵蚀的计算。
3.2 土壤侵蚀空间特征分布
微度侵蚀主要分布于研究区域的中部和西南部，该区域主要分布在耕地和居民建设用地，由于遥感数据获取的时间为2013年的8月份，正是农作物的生长旺季，地表植被为高覆盖度植被，故该区域主要以微度侵蚀为主，同时密云水库及其周围也以微度侵蚀为主。轻度侵蚀占据整个研究区域，主要分布于在北部的山地区域，该区域分布着的大量的森林，受地形的自然条件的限制[15]，人类对森林资源的干扰活动相对较少，加之国家积极林业生态政策的实施，该区域森林植被保护的较好，土壤侵蚀程度相对较弱。中度侵蚀主要分布于东北部和东南部的部分区域。对于密云水库东北部部分低山丘陵区而言，由于人类对林地的改造干扰活动，使得部分林地转换为耕地或者园地，东南部源于人类对矿区开发利用，致使该区域呈现中度侵蚀。强度、极强度和剧烈侵蚀主要分布于密云水库的西部和东北部区域，这些侵蚀类型都分布在剧烈的土地利用转换地带，对于东北地区的低山丘陵区地带，在一定经济利益的趋势下，人类加大了对林地的改造活动，使得林地转换为耕地、园地和疏林地，虽然土地利用类型的转化量相对较小，不足以对整个区域的水土流失状况产生明显的影响[16]，但是加剧了部分区域的水土流失，致使部分区域生态环境质量恶化，应该引起人们的关注，可见合理的土地利用方式能够实现控制水土流失，达到土地利用结构合理利用的目的。
图2 土壤侵蚀强度分级图
4结束语
本文在RS和GIS技术支持下，以Landsat8-OLI遥感影像为主要数据源，基于土壤侵蚀USLE模型完成研究区域土壤侵蚀的定量分析，该结果可为研究区域土地合理规划和利用提供技术支持，同时也为其土壤侵蚀的防治提供理论基础和科学依据。
参考文献
[1]卫亚星,王莉雯,刘闯.基于遥感技术的土壤侵蚀研究现状及实例分析[J].干旱区地理,2010,33(1):87-92.
[2]唐克丽,史立人,史德明,等.中国水土保持[M].北京:科学出版社,2004.
[3]胡建.遥感技术在广东省土壤侵蚀现状调查中的应用[J].中国农村水利水电,2002,11:21-22.
[4]彭艳平,杨磊,张圣.遥感技术在察布查尔县土壤侵蚀调查中的应用[J].干旱环境监测,2010,24(3):148-152.
[5]孔冉冉,张明礼,杨浩,等.遥感技术在土壤侵蚀调查中的应用进展[J].安徽农业科学,2013,41(24):9981-9984.
[6]岑颖,张晓远.遥感技术在小流域水土流失现状分析上的应用-以南雄市黄坑河小流域为例[J].广东水利水电,2015,4:64-67.
[7]苏布德,赵洋毅,王克勤,等.基于GIS 的滇南踏青河源头小流域近20年土壤侵蚀变化[J].林 业资源管理,2018,6:90-98.
[8]李勉,李占斌,刘普灵.中国土壤侵蚀定量研究进展[J].水土保持研究,2002,9(3):243-248.
[9]龚文峰,吴娟,王笑峰,等.基于RS与 GIS 密云区植被盖度动态演变及其预测研究[J].黑龙 江大学工程学报,2016,7(3):25-31.
[10]张有全,宫辉力,赵文吉,等.基于GIS 和 USLE 的密云县土壤侵蚀评价及空间特征研究[J].水土保持研究,2007,3:358-362.
[11]王潇,刘汉湖,吴冰.四川境内赤水河流域上中游水土流失时空变化研究[J].河南理工大学学报(自然科学版),2019,38(3):70-80.
[12]冯强,赵文武.USLE/RULE中植被覆盖与管理因子研究进展[J].生态学报,2014,34(16):4461-4472.
[13]吴志杰,何国金,黄绍霖,等.南方丘陵区植被覆盖度遥感估算的地形效应评估[J].遥感学报,2017,21(1):159-167.
[14]张养安,张鑫,江仕嵘.基于 GIS 与RS的杨凌区土壤侵蚀时空变异性研究[J].水土保持学报,2018,32(6):130-134.
[15]智长贵,龚文峰,张静,等.基于GIS与RS 的阿城区土地利用和土壤侵蚀的定量分析[J].林业资源管理,2013,4:109-113.
[16]姜琳琳,吴炳方.近 30 年来密云水库上游水土流失动态监测[J].测绘与空间地理信息[J],2013,36(10):140-145.
论文作者:王双宇1 龚文峰1 季小引1 刘月阳1, 周莹2,徐宏聚
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/4
标签：土壤论文; 密云论文; 遥感论文; 区域论文; 植被论文; 技术论文; 定量分析论文; 《中国西部科技》2019年第3期论文;