賀金蘭 唐 靜

（成都理工大學(xué)管理科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059）

一直以來，我國十分重視對水土流失的研究，因為水土流失會導(dǎo)致土地退化、生產(chǎn)力下降、生態(tài)環(huán)境惡化，對社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅［1］。水土流失是自然界物質(zhì)、能量遷移的一種過程，是指地表土層受流水作用造成水和土的流失［2］。隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，水土流失經(jīng)歷了從經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷轿锢砟Ｐ汀亩ㄐ缘蕉康姆治觯?］。最初的土壤通用侵蝕方程（USLE）是由Wischmier結(jié)合美國20世紀(jì)30年代的8 000多個土壤侵蝕試驗觀測點資料統(tǒng)計總結(jié)提出的。該方程不僅僅是經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷牡湫痛恚沂侵笏醒芯克亮魇Ｐ偷幕灸Ｐ?。由于影響水土流失的因素有很多，在自然因素和人為因素的作用下，其監(jiān)測存在一定的復(fù)雜性和不確定性［1］，所以應(yīng)用遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）對水土流失進(jìn)行監(jiān)測，已成為水土保持科學(xué)研究與綜合治理監(jiān)測的重要方向之一［1］。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)的中心位置位于北緯48.3°、東經(jīng)133.1°，地處建三江，屬寒溫帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫1～2℃，平均降水量為550～600 mm，無霜期為110～135 d。這里是水稻、豆類及其他經(jīng)濟作物的最佳生長區(qū)帶。

2 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)的數(shù)據(jù)來自2017年5月27日的高分一號遙感影像圖，分辨率為16 m，含4個波段，利用ENVI5.1對遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、拼接、裁剪，得到預(yù)處理之后的遙感影像。

3 研究區(qū)水土流失因子提取

3.1 高程信息提取

高程是影響水土流失的因素之一，一般地勢較高的地區(qū)比較容易發(fā)生水土流失，地勢較低的地區(qū)發(fā)生水土流失的概率相對較低［4］，在ArcGIS中，把高程數(shù)據(jù)分為5個等級，分別為＜100、100～200、200～320、320～470和＞470（單位：m）。

3.2 地形坡度提取

地形坡度的坡長、坡形、坡向等會對研究區(qū)的水土流失產(chǎn)生一定的影響［4］，該研究區(qū)的大部分區(qū)域坡度較緩，在ArcGIS中，把地形坡度分為5個等級，分別為＜3、3～7、7～12、12～20和＞20（單位：°）。

3.3 河網(wǎng)密度提取

河網(wǎng)密度越密集的區(qū)域越容易發(fā)生水土流失，河網(wǎng)密度較稀疏的地方發(fā)生水土流失的可能性相對較小，在Arc-GIS中，把河網(wǎng)密度分為5個等級，分別為＜18、18～34、34～50、50～66和＞66（單位：m/km2）。

3.4 植被蓋度提取

植被是影響水土流失的一個重要因素，植被對水土流失有很好的控制作用。植被蓋度較高的地方，水土流失的可能性較?。恢脖簧w度較低的地方，水土流失的可能性較大。基于像元二分模型，利用歸一化植被指數(shù)，對研究區(qū)的植被蓋度進(jìn)行分析，在ArcGIS中，把植被蓋度分為5個等級，分別為＜0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8和0.8～1.0。

3.5 土地利用信息提取

土地利用類型是影響該研究區(qū)最重要的因素，利用K-means算法，對研究區(qū)分類，把分類之后的結(jié)果再分為5類，分別為裸地、灘地、鹽堿地、沼澤地，居民用地、城鎮(zhèn)用地，低蓋度草地、中蓋度草地、高蓋度草地，疏林地、灌木林地、有林地，水田、湖泊、河渠、水庫坑塘。

4 水土流失評價模型

4.1 各因子分級賦值

每個因子被劃分為5級，各個級別對水土流失的影響程度依次為9、7、5、3和1，則對各個因子分級賦值為0.36、0.28、0.20、0.12和0.04。

4.2 各因子權(quán)重

利用層次分析法確定各個因子的權(quán)重，根據(jù)研究區(qū)的實際情況，土地利用類型對水土流失的影響較大，其次是植被蓋度和高程，最后是坡度和河網(wǎng)密度。根據(jù)這些因素對水土流失影響的大小，構(gòu)建出研究區(qū)水土流失的判斷矩陣，利用方根法求出最大特征根為5，且對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗和隨機檢驗，符合層次分析法的要求，可以得到各個因子的權(quán)重，土地利用類型、植被蓋度、高程、坡度和河網(wǎng)密度的權(quán)重依次為0.353、0.235、0.235、0.118和0.059。

4.3 水土流失評價模型

在5個因子的共同作用下，水土流失的評價模型為：

式（1）中，f表示最終的水土流失程度，μi表示各因子相對應(yīng)的分級數(shù)值，vi表示各因子的權(quán)重。

5 試驗結(jié)果

根據(jù)水土流失評價模型，在ArcGIS中進(jìn)行加權(quán)疊加，得到水土流失分級圖，再對各個等級的水土流失情況進(jìn)行統(tǒng)計，其中，微度流失占總面積的5.8%，輕度流失占總面積的65.3%，中度流失占總面積的11.2%，強度流失占總面積的11.4%，極強度流失占總面積的6.3%。

6 結(jié)論

該研究區(qū)大部分地區(qū)的水土流失情況為輕度流失，占研究區(qū)總面積的65.3%；部分地區(qū)為中度流失與強度流失，分別為11.2%、11.4%；較小部分地區(qū)為微度流失和極強度流失。土地利用分類對研究取得水土流失評價起主要作用，程度流失較強的大部分地區(qū)為沼澤地、裸地、居民用地等，林地、水田的水土流失度較小。與實際情況相對比，本文對該研究區(qū)水土流失的評價是有效的，但是微度流失的比例相對實際情況較小，這是因為在進(jìn)行土地利用分類時，由于噪聲數(shù)據(jù)的影響，位于研究區(qū)東南部的湖泊被分為居民用地，影響了水土流失的分級。在后續(xù)的研究中，需要更加精確地提取各個因子的信息。