摘 要：3S技術(shù)是進(jìn)行土壤侵蝕研究的有效工具， 遙感技術(shù)具有多種類、多平臺(tái)、多時(shí)段、多波段的特色和信息豐富、信息周期短，實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)性強(qiáng)等優(yōu)勢，是最快速有效的先進(jìn)手段之一。本文通過對丹江口庫區(qū)土壤侵蝕遙感影像判讀分析，并與地理信息系統(tǒng)（GIS）相結(jié)合，探索遙感影像應(yīng)用于流域水土流失及其生態(tài)環(huán)境狀況的監(jiān)測的可行性。

關(guān)鍵詞：遙感 土壤侵蝕 丹江口庫區(qū)

中圖分類號(hào)：P2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）11（a）-0129-01

我國是世界上土壤侵蝕最嚴(yán)重的國家之一，嚴(yán)重的水土流失破壞了寶貴的水土和生物資源引起氣候、自然、生態(tài)環(huán)境的惡化，進(jìn)一步阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。土壤侵蝕使中國士地資源破壞，糧食減產(chǎn)、災(zāi)害發(fā)生、土壤肥力下降、水資源環(huán)境污染、庫塘湖泊淤積、城市安全受到威脅等一系列危害。通過對1995年以及2000年丹江口庫區(qū)湖北地區(qū)的區(qū)域土壤侵蝕的遙感圖像進(jìn)行一定處理后進(jìn)行解譯判讀，通過綜合運(yùn)用地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)，在ARC/INFO、ARCVIEW等軟件的支持下得到更為直觀的土壤侵蝕數(shù)據(jù)及變化數(shù)據(jù)的空間分布，成功地獲取了該地區(qū)5年間土地侵蝕的動(dòng)態(tài)變化情況，揭示了該區(qū)土地侵蝕的變化規(guī)律。

1 遙感目視解譯的基本理論方法

目前，從大尺度上進(jìn)行土壤侵蝕調(diào)查的主要方法是采用遙感的人機(jī)交互目視方法，其核心是土壤侵蝕強(qiáng)度的人機(jī)交互判讀。人機(jī)交互式解譯的實(shí)質(zhì)是對計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存的遙感信息和人所掌握的關(guān)于土壤侵蝕的其他知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，通過人腦和電腦的結(jié)合進(jìn)行推理、判斷的過程。通過對遙感影像、土地利用現(xiàn)狀圖、地形圖等綜合處理，并參考其他土壤侵蝕的相關(guān)資料及圖件，分析土壤坡度、植被覆蓋度等狀況，從而判讀土壤侵蝕強(qiáng)度。

2 區(qū)域土壤侵蝕的判讀

為了相對快速、簡便地得到區(qū)域的土壤侵蝕分布情況，在影響土壤侵蝕過程的眾多因素中，根據(jù)因子的重要性和數(shù)據(jù)的可獲取性，選擇植被覆蓋度和地形坡度兩個(gè)要素，通過植被和坡度信息的不同組合來評價(jià)區(qū)域的水土流域的侵蝕程度。植被覆蓋度和地形坡度是水利部頒布標(biāo)準(zhǔn)（水利保持司，1997）所采用的坡面侵蝕的主要分級(jí)指標(biāo)[3]。

2.1 利用TM432合成的假彩色圖像提取植被覆蓋度

根據(jù)綠色植物的生理特點(diǎn)和植物反射波譜特性，研究中選擇TM+4，3，2波段合成RGB標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像。經(jīng)過一定的對比度和色彩調(diào)整，圖像中植被影像特征基本清晰，此合成圖像植被表現(xiàn)為紅色，其圖像的色彩非常豐富，優(yōu)于其他的波段組合。

TM4波段的波長0.76～0.90 um，屬近紅外波段，此波段避開了小于0.76 um出現(xiàn)葉綠素陡坡效應(yīng)的坡面和大于0.90 um可能發(fā)生的水分子吸收譜帶，使之更集中地反映植物的近紅外波段的強(qiáng)反射，植物茂盛時(shí)在圖像上呈白色調(diào)；此波段對綠色植物類別差異最敏感（受植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)控制），為植物通用波段，常用于生物量調(diào)查和作物長勢測定，還可以顯示出水體的細(xì)微變化和水域范圍。TM3波段的波長0.63～0.69 um，其信息量大，為可見光最佳波段；此波段為葉綠素的主要吸收波段，根據(jù)它對植物葉綠素吸收的能力可判斷植物健康狀況，也用于區(qū)分植物的種類與植物覆蓋度；還廣泛用于地貌、巖性、土壤、植被、水中泥沙流等方面。TM2波段的波長0.52～0.60 um，此波段對健康茂盛綠色植物反射敏感，對水的穿透力較強(qiáng)，可用于評價(jià)植物生長活力，區(qū)分林型、樹種，也可反映水下地形。在TM432假彩色合成的影像圖上，表現(xiàn)最敏感的是植被因子，可以清楚地看出植被的平面分布位置和垂直變化規(guī)律。

2.2 地形坡度的判讀

出于研究地區(qū)主要是因水蝕而形成的土壤侵蝕，因此，要先制作一個(gè)適用于水文分析的數(shù)字高程模型。為了得到數(shù)字高程模型DEM和坡度的計(jì)算，在覆蓋丹江口市地區(qū)的DLG地形圖數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，將表示地表高程的點(diǎn)、線層數(shù)據(jù)提取出來和其他一些表示地表水體特征的數(shù)據(jù)層從DLG中被分離出來，然后采用Arc/info軟件的TOPOGRIDTOOL模塊來生成DEM。DEM中包含高程、坡度等地表形態(tài)屬性，依據(jù)DEM計(jì)算坡度后將坡度分級(jí)等到同比例尺的坡度等級(jí)圖。

2.3 土地利用因子的判讀

綜上所述，盡管土壤侵蝕這種自然過程在某一時(shí)刻成像的遙感圖像不可能直接反映和顯現(xiàn)，但是土壤侵蝕的地表現(xiàn)象卻可通過遙感地學(xué)分析進(jìn)行研究、調(diào)查、解和制圖，而且已被近20年的國內(nèi)外科學(xué)實(shí)踐所證實(shí)，它是一種快速、經(jīng)濟(jì)、有效、連續(xù)性強(qiáng)、精度基本可靠的新技術(shù)和新方法?？紤]到一些地區(qū)目前難以獲得土壤侵蝕模數(shù)，因此間接可以通過陸地衛(wèi)星影像、地形圖結(jié)合相關(guān)成果資料等判讀分析而獲取。

3 土壤侵蝕判讀結(jié)果分析

將坡度等級(jí)圖、耕地分布圖和植被覆蓋圖套入影像，依據(jù)水力侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)， 通過在Arc/info平臺(tái)下的數(shù)據(jù)采集和進(jìn)一步的加工處理，對研究區(qū)土壤侵蝕進(jìn)行判讀獲得丹江口庫區(qū)部分地區(qū)1995年和2000年的土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)圖，利用GIS的自動(dòng)面積計(jì)算功能自動(dòng)量算出研究區(qū)各種強(qiáng)度地塊的面積。

統(tǒng)計(jì)可以得到：在土壤侵蝕面積中，1995年丹江口水庫部分區(qū)域，包括十堰市，丹江口，鄖縣，鄖西，其微度侵蝕面積為4216103446.1958m2，占總面積的40.67%；輕度侵蝕面積為2857416624.3669m2，占總面積的27.56%；中度侵蝕面積為1549318643.2049m2，占總面積14.94%；強(qiáng)度侵蝕面積為1682442437.3481m2，占總面積的16.23%；極強(qiáng)度侵蝕面積為60811731.429m2，占總面積的0.59%；劇烈侵蝕面積為1068723.2188m2，占總面積的0.01%；無侵蝕面積為312786.9376m2，占總面積的0.003%。

同理，得到2000年的數(shù)據(jù)：其微度侵蝕面積為5400625371.3874m2，占總面積的49.63%；輕度侵蝕面積為2419095824.2725m2，占總面積的22.23%；中度侵蝕面積為1441292079.7067m2，占總面積的13.25%；強(qiáng)度侵蝕面積為1564350440.7264m2，占總面積的14.38%；極強(qiáng)度侵蝕面積為54385933.054m2，占總面積的0.50%；劇烈侵蝕面積為1068723.2188m2，占總面積的0.01%。

參考文獻(xiàn)

[1]（英）M·J·柯克比，R·P·C·摩根，著.王禮先，吳斌，洪惜英，譯.土壤侵蝕[M].北京：水利電力出版社，1987：121.

[2]周為峰.基于遙感和GIS的區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查研究[M].中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所，2005.