应用遥感技术监测盐碱地时空分布特征及与环境背景要素间的耦合

应用遥感技术监测盐碱地时空分布特征及与环境背景要素间的耦合
——以宁夏惠农区为例
一项目的目的意义
近年来，宁夏引黄灌区土地盐碱化问题严重，已成为影响宁夏农业生产的主要问题之一，使宁夏引黄灌区农村经济的持续健康发展和生态环境保护都面临巨大挑战。

因此，引黄灌区盐碱化问题受到宁夏自治区的高度重视和相关专家的广泛关注。

国内外学者对土地盐碱化的研究主要集中在成因机制、遥感监测、模拟预测以及改良措施等方面，尽管对宁夏北部盐碱地成因、演变历史、发展趋势及治理利用等已有人开展过相关的研究，也取得一定的进展，但是该方面研究数量较少，而且研究方法主要还是传统实地调查统计及定位观测为主，这样费时费力，同时，盐碱地的空间分布和质量数量特征都具有很强的动态性，常规的野外调查技术很难获得大面积的实时的盐碱地信息；另外，关于宁夏土地盐碱化的成因机理的环境背景、人类活动都用相关的研究分析，但主要是定性地阐述分析了环境背景和人类活动对盐碱地的影响，并未进行定量的研究分析。

本项目以宁夏北部的惠农区为背景，以遥感技术为主要手段，结合野外实地调查的方法，以1993a、2002a和2012a三个时段的遥感数据为基础，快速、全面和定量地提取分期盐碱地类型的遥感信息，并从不同角度不同层次分析盐碱地的时空分布特征及动态演变，得到盐碱地的定量化分析结果，并揭示出盐碱地时空分布与主要的环境背景因素之间的耦合规律，为制定高效开发盐碱地的措施提供科学的依据。

本研究不但对于惠农区制定科学可行的盐碱地防治措施、生态环境的分步分区治理提供强有力的技术支撑和决策参考，而且对该区域农村经济发展，社会主义新农村的建设、农业产业结构调整和生态移民安置等整体规划具有一定的现实意义；为今后构建预测土地盐碱化变化趋势的相关模型提供基础，同时本研究可作为全球变化典型区研究的案例，为今后继续从事由气候、水文、土壤、植被、地貌等多要素构成的自然综合体的土地对全球变化的响应机制的研究提供基础，具有一定的理论和方法意义。

二主要研究内容及技术路线、实施地点
（一）主要研究内容
●本研究以土地盐碱化严重的石嘴山市惠农区为背景，采用1993a、2002a和
2012a三期Landsat\TM遥感影像，经几何和辐射校正、坐标转换、波段组合、图像融合等技术处理，结合行政区划图裁剪出研究区域；
●结合土壤类型图、土地利用现状图等各种图件和文字资料，通过选取一条盐
碱地类型丰富的路线进行野外试验，并结合系统的理论知识，对该区盐碱地不同光谱特征及敏感波段进行系统研究，同时利用野外考察获取的盐碱地类型、地物景观、GPS确定的坐标，在遥感影像的对应点分析盐碱地类型的图谱特征，进而建立不同类型盐碱地的解译标志；并采用监督分类法分别对三期遥感影像进行解译，获取重、中、轻盐碱地的遥感信息；
●基于GIS平台，利用时空序列分析方法，通过统计得到1993a、2002a和2012a
三期盐碱地数量及1993～2002、2002～2012年间的盐碱地动态变化数据，经过分类统计，从面积变化、变化率和动态演变等方面对三类盐碱地数量变化进行定量的分析，并对三期盐碱地的结构变化进行比较，从而揭示盐碱化程度特征；
●利用转移矩阵方法，在GIS软件支持下，结合1993a、2002a和2012a土地
利用现状图统计盐碱地和其他土地利用类型之间的转变面积及盐碱地之间的转化面积，制成1993～2002年2002～2012年盐碱地与其他土地利用类型的转变关系图及盐碱地之间的转化面积图，从变化数量和类型上揭示盐碱地变化的总体特征；
●利用景观生态学理论，对不同时期盐碱地斑块数、斑块平均面积、最大和最
小斑块面积等进行统计，进而对盐碱地斑块结构变化特征进行分析；斑块形状指数和斑块分形维数对盐碱地景观斑块形状变化特征进行分析；采用景观要素斑块密度、边界密度和空间相邻度等指标对黄灌区盐碱地景观异质性的动态变化特征进行分析；
●在前面对宁夏黄灌区作为一个整体研究分析的之后，以乡镇为单位进一步对
盐碱地空间分布及变化的区域差异进行分析，包括盐碱地变化速度的区域差异、盐碱地数量变化的区域差异和盐碱地重心转移等方面
●选择气候、地貌、土壤类型、水域、居民地和交通道路6个主要的自然社会
经济因素，从宏观层次定量地分析20年来宁夏黄灌区盐碱地时空分布与这些环境背景因素空间分布的耦合关系，为进一步研究盐碱地的演变提供科学依据。

（二）主要技术路线
三预期研究目标
●以遥感影像基本数据源，在 GIS 技术支持下，获取宁夏惠农区1993a、2002
a和 2012 a的盐碱地分布状况及动态变化图，
●利用遥感和地理信息系统等技术手段，利用时空序列分析方法、转移矩阵方
法和景观生态学理论，从三个层次从空间、数量和类型三个方面对惠农区近
20 年盐碱地变化特征进行全面系统的分析，揭示出盐碱地现状及变化的总
体特征。

●以各乡镇为单位，对惠农区盐碱地空间分布及变化的区域差异进行分析，揭
示出盐碱地时空分布的区域差异性。

●通过空间叠加分析将自然因素和社会经济因素与盐碱地变化联系在一起，从
宏观的空间层次上定量分析盐碱地时空分布与环境背景要素空间分布的耦合关系。

●项目执行期间使科研水平得到提高，形成一支具有开拓创新精神，具有竞争
力，能胜任相应科研任务研究队伍。

发表高水平论文3余篇。

四经费预算
五、项目主要研究人员
六、学科带头人推荐意见
七、所学委会推荐意见。