适宜性评价及空间分析

3、适宜性评价与空间分析

3.1 研究目的和意义

土地利用研究对于当代的中国具有非常重大的意义。改革开放以来,随着经济和社会的快速发展,对土地的开发利用导致了自然资源需求量的急剧增加,引起了土地利用/土地覆被发生了显著的变化(周万村等,2000),由此带来了诸如土地退化、水土流失、植被破坏、水资源短缺等一系列生态环境问题,这引起了国家和社会的高度关注。从70年代后期开始,国家陆续开展了三北防护林、退耕还林还草、天然林保护等林业生态建设工程。黄土高原地区作为我国典型的生态环境脆弱区,首当其冲成为生态环境建设的重点地区,也因此成为我国土地利用变化研究的热点地区(李丽娟等,2005;李志等,2007;郝慧梅等,2007)。陕西省吴起县地处黄土高原腹地,是典型的水土流失和生态脆弱地区。1998年以来,全县积极响应党中央“再造一个山川秀美的西北地区”的伟大号召,在全县范围展开了封禁造林工作,于当年一次性退耕155.5万亩,实现了“封得住、退得下、还得下”的目标,是全国封得最早、退得最快、面积最大、成效最为显著、群众得到实惠最多的县份之一,成为全国退耕还林的一面旗帜,被国家林业局命名为“全国退耕还林先进县”。退耕还林工程的深入实施,使吴起的生态环境发生了巨大变化。土壤年侵蚀模数由1997年的1.53x104t/km2,下降到目前的0.54x104 t/km2,年降雨量已由1997年的478.3mm增至582mm,干早、暴雨、冰雹、霜冻等自然灾害明显减少,五级以上的大风已由1997年之前的年均19次降为5次,多年罕见的飞禽走兽重新显现,秀美山川初

露端倪,良好的生态链正在形成。在最新的EOS卫星遥感图片上,一片浓绿的颜色清晰地勾勒出了吴起的地貌轮廓,与毗邻的甘肃、宁夏、榆林地界形成了鲜明的对比。

本文选取吴起县为研究区,在GIS平台上,运用退耕还林前后的遥感数据,综合分析退耕还林工程实施以来当地土地利用的时空变化,意义如下:

(l)科学评价和总结吴起县退耕还林工程实施的成果,通过对其退耕还林前后土地利用时空变化及其生态效应的研究,反映其在生态建设驱动力作用下的土地利用变化特点,展现其生态建设的巨大成果。(2)通过研究其土地利用变化时空特点及限制因子,为当地决策部门制定生态建设和土地利用政策、开展土地利用规划提供依据。

(3)由于吴起县退耕还林工作非常典型,对其土地利用变化的过程和特点进行深入研究,为黄土高原地区的退耕还林、植树造林等生态建设工作的实施提供了很好的经验和样板,有利于同区的其他县份借鉴。

3.2 评价标准及方法

1、评价标准

基于GIS的退耕还林分析：

陡坡地退耕还林还草的核心问题是研究地面坡度与土地利用，特别是耕地的使用状况之间的关系。故本次研究着重于调查样区内主要土地利用类型(重点是耕地,包括滩旱地、沟旱地、梯旱地和坡地)中的地表坡度组成状况。经查阅相关文献资料，初步确定本次工作主要任务是为黄土高原地区坡耕地退耕还林还草提供准确可靠的基本地理信息，应用GIS技术可迅速清查土地利用详细状况。根据多年试验结果,黄土丘陵沟壑区地面坡度在3°, 8°, 15°, 25°, 35°是较为明显的土壤侵蚀临界坡度值; 3°以下无明显侵蚀, 8°以上的坡地细沟、浅沟普遍出现;

15°是产沙的突然增大点,小于15°的坡地,土壤侵蚀相对较弱,当坡度超过15°时产沙量突然增大,侵蚀渐趋加剧,坡面发育大量切沟; 25°是土壤侵蚀方式的一个转折点, 25°以上的坡地开始出现重力侵蚀,并有冲沟发育; 35°是黄土状堆积物的临界休止角,大于35的坡地侵蚀方式由以流水作用为主转变为以重力作用为主,崩塌、滑坡、错落等重力侵蚀现象普遍出现,侵蚀量达到最大值。在黄土丘陵沟壑区的土地利用中, 6°～25°是可修筑梯田的地域范围,也是主要的种植区域;小于6°的耕地只要在耕作时采用水保耕作法便可以防止面蚀发生; 25°以上的坡地应作为林牧用地,是需进行退耕还林还草的区域。综上所述,可以得到黄土丘陵沟壑区的坡度共有5级:<6°, 6°～15°, 15°～25°, 25°～35°,>35°。退耕还林还草属水土保持中的生物措施，其基本要求是6°～15°耕地作为主要种植区域；15°～25°耕地需加强工程措施以防止水土流失发生；25°以上坡地作为林牧用地区域,需退耕还林还草；35°以上坡地是重点治理区域,必需尽快进行治理。按照上述要求，基本确定了GIS在本次研究中的任务如下:

（1）叠置分析：叠置分析是提取空间隐含信息的一种手段,其操作为将相关数据进行叠加产生一个新的数据层面,要求被叠加的数据是基于相同坐标系统的相同区域,叠加的结果层将综合被叠加层的要素具有的属性。叠置分析包括矢量数据和栅格数据的叠置。在ArcGIS中使用intersect命令进行叠置分析，将耕地图层与坡度图层、坡向图层、高程带图层分别叠加分析,得到耕地的坡度、坡向、高程属性。进而对各种坡度下的耕地适宜性按照预先设定的指标体系进行评价。（2）进行面积统计。将ENVI中运用决策树分类方法分好类的耕地图导入到ArcGIS 中，首先进行矢量栅格数据的转换操作，然后在属性表中加一个面积属性（Add Field操作），进而计算各种类型耕地的面积以便后续的评价。

（3）叠加河流、行政区划、道路、居民点等基础地理信息，在ArcGIS中运用地图整饰的方法生成专题图。

2、评价方法

（1）叠置分析

Identity操作

（1）在ArcToolbox中选择Analyst Tools | Overlay | Identity 选项，打开其对话框。（2）填入输入图层（Input features），识别参照图层（Erase feature），输出图层

（Output Feature Class）和选择需要连接过去的属性字段，在右下角的环境设置（Environments）中，可以对输入输出数据的参数进行设置，参数设置见下图。

（3）单击OK按钮，完成操作，结果见下图。

Union操作

（1）在ArcToolbox 中选择Analyst Tools ，打开后选择Overlay 中的Union 选项，打开其对话框。