臨沂市水土流失現(xiàn)狀

遙感普查臨沂大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院項目簡介

臨沂市地處北方土石山區(qū)，是沂蒙山區(qū)主體所在地，被水利部列為全國水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。為科學(xué)、合理治理臨沂市水土流失、改善生態(tài)環(huán)境，提出針對性強的治理措施，山東省水利廳、臨沂市水土保持辦公室在充分論證的基礎(chǔ)上，于2005年底立項開展“臨沂市水土流失現(xiàn)狀遙感普查”。該項目以2005年為基準(zhǔn)年，旨在利用遙感方法、結(jié)合GPS和GIS技術(shù)，快速、準(zhǔn)確地獲取臨沂市水土流失基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立流域水土流失綜合本底數(shù)據(jù)信息庫，為實現(xiàn)臨沂市水土流失監(jiān)測工作的定量化、信息化和智能化奠定基礎(chǔ)。內(nèi)容簡介項目的目的和意義項目區(qū)概況項目實施方案水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取GIS技術(shù)支持下的水土流失分析結(jié)論與建議內(nèi)容簡介項目的目的和意義項目區(qū)概況項目實施方案水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取GIS技術(shù)支持下的水土流失分析結(jié)論與建議項目的目的和意義利用遙感技術(shù)進行水土流失調(diào)查是我國生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護研究的熱點臨沂市屬水土流失嚴(yán)重區(qū)，開展水土流失遙感調(diào)查意義重大內(nèi)容簡介項目的目的和意義項目區(qū)概況項目實施方案水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取GIS技術(shù)支持下的水土流失分析結(jié)論與建議圖2臨沂市政交通圖圖3臨沂市水系示意圖內(nèi)容簡介項目的目的和意義項目區(qū)概況項目實施方案水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取GIS技術(shù)支持下的水土流失分析結(jié)論與建議項目實施方案

臨沂市進行水土流失遙感普查應(yīng)立足于臨沂市實際，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究成果，同時還應(yīng)嚴(yán)格遵循《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》（SL190-96）、《水土保持監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL277-2002）等國家相關(guān)技術(shù)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，制定了臨沂市水土流失強度分級指標(biāo)。利用遙感方法獲取基本數(shù)據(jù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)、全球地位系統(tǒng)，實現(xiàn)對臨沂市水土流失定量與分布的快速監(jiān)測。

技術(shù)路線根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》SL190-96標(biāo)準(zhǔn)，確定了水土流失強度等級指標(biāo)體系。對遙感影像進行解譯獲取土地利用類型數(shù)據(jù)。利用植被指數(shù)模型提取植被覆蓋度數(shù)據(jù)。建立數(shù)字高程模型，生成坡度圖。將臨沂市水土流失強度分布圖與臨沂市行政區(qū)劃圖、子流域、地貌類型疊加，獲取空間分布信息。內(nèi)容簡介項目的目的和意義項目區(qū)概況項目實施方案水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取GIS技術(shù)支持下的水土流失分析結(jié)論與建議4.1水土流失主要因子分析根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》SL190-96，臨沂市水土流失區(qū)屬于一級區(qū)水力侵蝕為主的類型區(qū)中的北方土石山區(qū)二級區(qū)（主要在淮河流域以北、黃河中下游）。孫希華等研究表明，山東省魯中南山地丘陵區(qū)（臨沂市屬于此區(qū)）以水力侵蝕為主。研究表明，土地利用、坡度分級、植被覆蓋度與土壤侵蝕強度相關(guān)顯著，因此土壤侵蝕強度的調(diào)查可以轉(zhuǎn)化為對土地利用、地表坡度以及植被覆蓋度等間接指標(biāo)的調(diào)查。根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》SL190-96中規(guī)定的土壤水力侵蝕強度面蝕分級指標(biāo)，選取坡度、植被覆蓋度和土地利用類型作為臨沂市水土流失遙感普查因子。其中土地利用類型對產(chǎn)流產(chǎn)沙過程的影響存在顯著的差異，為突出人為干擾，更加準(zhǔn)確體現(xiàn)土地利用類型對水土流失的影響，在《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》對土地利用類型規(guī)定類別的基礎(chǔ)上，增加水域、居民地和未利用地三種土地利用類型。

水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取4.2水土流失強度分級標(biāo)準(zhǔn)制定

水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取4.3數(shù)據(jù)獲取水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取4.3.1土地利用類型遙感影像判讀解譯

（4）野外驗證（1）遙感數(shù)據(jù)獲?。?）建立影像判讀解譯標(biāo)志（3）遙感影像解譯與精度檢核（1）遙感數(shù)據(jù)獲取

調(diào)查中選用了2005年9月22日的Landsat5TM遙感圖像(空間分辨率30m)，且具有精確的地理坐標(biāo)。9月中下旬的臨沂地區(qū)喬灌木樹種生長旺盛，植被覆蓋度在全年中具有代表性，坡耕地農(nóng)作物以玉米、花生和地瓜等農(nóng)作物為主，其光譜特征明顯，在此季節(jié)較易從圖像上判讀，故土地類型的分類效果最佳；臨沂地區(qū)降雨集中在6、7和8月份，9月下旬雨季剛過，水土流失特征具有代表性，易于野外調(diào)查和驗證。

4.3數(shù)據(jù)獲取水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取4.3.1土地利用類型遙感影像判讀解譯

（4）野外驗證（1）遙感數(shù)據(jù)獲取（2）建立影像判讀解譯標(biāo)志（3）遙感影像解譯與精度檢核（2）建立影像判讀解譯標(biāo)志通過TM影像特征包括影像的色調(diào)、紋理和形狀等與實地土地利用類型特征和自然景觀的比較分析，建立土地利用類型的遙感影像判讀解譯標(biāo)志，作為室內(nèi)判讀的依據(jù)。通過踏勘調(diào)查尋找代表各類影像特征的地物點，確定沿途有關(guān)土地利用類型。主要踏勘調(diào)查的明確地點有200左右，踏遍整個臨沂地區(qū)，為臨沂地區(qū)遙感影像判讀解譯打下了良好的基礎(chǔ)。主要踏勘調(diào)查的路線有:沂南縣的官泉、葛溝、小埠子村、蔣家峪等；臨沭縣的房巡會古墓群、大龍興旺村、鄭山東北等；莒南縣的孫家怪草、北石橋、陡山水庫附近；蘭山區(qū)龍王莊，G205以東柳河村、沿著柳青河等；費縣的馬莊水庫以北、楊莊水庫以南、馬莊沿公路向北、石榴澗等蒼山縣的南紙坊、邢家村、S234南北方向路西等；平邑銅頭鎮(zhèn)、南諸馮和諸馬鋪三角區(qū)域、桃花峪南小廣泉東等；蒙陰青山－毛屏－松子坡；沂水許家湖東南－豐臺湖鄭家莊西、王莊東－愛國西－快堡西北等4.3數(shù)據(jù)獲取水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取4.3.1土地利用類型遙感影像判讀解譯

（4）野外驗證（1）遙感數(shù)據(jù)獲?。?）建立影像判讀解譯標(biāo)志（3）遙感影像解譯與質(zhì)量檢查（3）遙感影像解譯與質(zhì)量檢查通過2005年TM影像及土地利用的對比分析，采取人機交互方式逐塊進行影像判讀和圖斑勾繪與更新。本項目采用非監(jiān)督分類、監(jiān)督分類和目視解譯相結(jié)合的方法。具體步驟和路線如圖，此過程為初判。在初判的基礎(chǔ)上，交叉進行核判。核判過程中發(fā)現(xiàn)的漏判、誤判或判讀意見不一致等問題，由交叉雙方根據(jù)實際情況和技術(shù)規(guī)程進行商討解決。對初判、核判后的階段成果直接在計算機上進行檢查，發(fā)現(xiàn)疑問，作好記錄，查明原因，及時更正，并提出修改意見。然后，根據(jù)提出的意見對初判、核判后的階段性成果再次進行修改完善，確保成果質(zhì)量。4.3數(shù)據(jù)獲取水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取4.3.1土地利用類型遙感影像判讀解譯

（4）野外驗證（1）遙感數(shù)據(jù)獲?。?）建立影像判讀解譯標(biāo)志（3）遙感影像解譯與質(zhì)量檢查（4）野外驗證驗證區(qū)域主要有：沂水縣紅石門村、小李馬莊、沙溝水庫西邊——崖莊、松子山等；蒙陰縣石棚附近山、房家莊－房家樓等；平邑縣上水寨、下水寨、青山莊、孫家峪之間地帶等；蒼山縣考村水庫附近、長新橋水庫附近、溫莊、保合莊等；費縣顏真卿故居附近、山西頭等；羅莊區(qū)高都街辦西南、朱家地村、小山后、大山后、潘莊等莒南縣丁家介脈頭、丁家屋子、彭家?guī)X等；沙墩、溝上、朱柳屯和朱柳村附近、溫莊、保和莊等各驗證區(qū)域均勻分布于臨沂地區(qū)各個角落，選取驗證點80左右。經(jīng)驗證解譯精度為74.7%，已滿足TM影像進行普查調(diào)查的精度。4.3.2植被覆蓋度遙感解譯

目前比較廣泛使用的是Gutman提出的一種根據(jù)歸一化差值植被指數(shù)(NDVI)來計算植被覆蓋度的方法。其基本原理是根據(jù)健康植被在紅光波段有一個吸收峰，在近紅外波段有一個高射峰，而土壤在可見光到近紅外波段呈近似線性變化的差異，首先計算出植被指數(shù)NDVI，然后再假設(shè)遙感器所測得的反射輻射R完全由植被總反射輻射和土壤總反射輻射構(gòu)成。4.4數(shù)字高程模型建立及流域劃分利用大型掃描儀在400dpi分辨率下對1：10萬地形圖進行掃描為彩色圖片。在ArcGIS中對每幅地形圖進行坐標(biāo)匹配，精讀控制在0.00001-0.0001度范圍內(nèi)，賦予北京54坐標(biāo)系之后，進行高斯克呂格6度帶投影，之后進行屏幕掃描數(shù)字化，得到數(shù)字化的1∶10萬等高線數(shù)據(jù)和特征點高程數(shù)據(jù)，利用ArcGIS中的3D分析模塊得到由數(shù)字等高線和高程點及臨沂市邊界控制的TIN，在3D分析模塊中將TIN轉(zhuǎn)化為DEM，得到臨沂市的數(shù)字高程模型(DEM)，空間分辨率為30m（與TM圖像空間分辨率一致）。數(shù)據(jù)預(yù)處理(fillsinks)、流向分析(flowdirection)、匯流分析(flowaccumulation)、利用ArcGis代數(shù)計算得到流域柵格數(shù)據(jù)，將其矢量化后得到子流域矢量數(shù)據(jù)。

內(nèi)容簡介項目的目的和意義項目區(qū)概況項目實施方案水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取GIS技術(shù)支持下的水土流失分析結(jié)論與建議土地利用類型植被覆蓋地形坡度圖10臨沂市水土流失強度6級分布圖圖11臨沂市水土流失范圍圖臨沂市小流域分布圖小流域水土流失強度分布圖臨沂市地貌類型的分布圖臨沂市大于25度區(qū)域分布圖內(nèi)容簡介項目的目的和意義項目區(qū)概況項目實施方案水土流失主要因子的數(shù)據(jù)提取GIS技術(shù)支持下的水土流失分析結(jié)論與建議結(jié)論與建議

臨沂市微度水土流失約占臨沂市面積的67.5%，輕度水土流失所占比例12.5%，中度水土流失7.5%，強度水土流失3.2%，極強度水土流失0.7%，劇烈水土流失為8.6%。年侵蝕量為21470063t，侵蝕模數(shù)為1249（t/(km2·a)），總體上屬輕度侵蝕的范圍。水土流失強度地貌分布水土流失強度縣區(qū)分布水土流失強度流域分布6.1結(jié)論蒙陰、沂水、平邑、費縣和沂南的土壤侵蝕模數(shù)較大

分布于沂河、沭河、汶河等河流的的中上游主要分布在平原區(qū)與山區(qū)交界的坡耕地為較為準(zhǔn)確地反映水土流失的空間分布，對各縣區(qū)、主要流域和不同地貌區(qū)（平原、丘陵和山區(qū)）進行分析后，得到各自空間分布特點。6.2水土流失防治對策（1）加強宣傳，加大執(zhí)法力度（2）制定優(yōu)惠政策，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)（3）分類指導(dǎo)，突出工作重點（4）加大生態(tài)修復(fù)力度（5）加強預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)6.3項目特色（1）首次利用“3S”技術(shù)提取了土地利用、植被覆蓋度、地形坡度、地貌單元、子流域等數(shù)據(jù)信息，獲取了水土流失強度、數(shù)量等臨沂市水土流失統(tǒng)計數(shù)據(jù)和空間分布信息。與傳統(tǒng)方法相比，不僅快速，而且節(jié)省了大量的人力物力。（2）根據(jù)臨沂市實際，結(jié)合《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》SL190-96，制定了臨沂市水土流失強度分級指標(biāo)，填補了臨沂本區(qū)土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)的空白。（3）通過基于DEM的流域劃分，實現(xiàn)了以流域為單元的水土流失數(shù)量與強度的變化對比，為以流域為單元的水土流失治理的分類指導(dǎo)提供了理論依據(jù)。經(jīng)查新，國內(nèi)未有與本項目內(nèi)容完全相同的文獻報道。6.4討論與建議（1）本項目僅對2005年水土流失現(xiàn)狀進行普查，未能進行不同時期的對比，難以體現(xiàn)水土保持工作成效。（2）由于對裸巖這一水土流失影響因子的不同理解，在計算各縣區(qū)和主要流域土壤侵