临沂市水土流失遥感普查

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根据《土壤侵蚀分类分级标准》SL190-96中规定的土壤水力侵蚀强度 面蚀分级指标,选取坡度、植被覆盖度和土地利用类型作为临沂市水 土流失遥感普查因子。其中土地利用类型对产流产沙过程的影响存在 显著的差异,为突出人为干扰,更加准确体现土地利用类型对水土流 失的影响,在《土壤侵蚀分类分级标准》对土地利用类型规定类别的 基础上,增加水域、居民地和未利用地三种土地利用类型。
利用遥感方法获取基本数据,结合地理信息系统、全球 地位系统,实现对临沂市水土流失定量与分布的快速监测。
技术路线
根据《土壤侵蚀分类分 级标准》SL190-96标准, 确定了水土流失强度等 级指标体系。
对遥感影像进行解译获 取土地利用类型数据。
利用植被指数模型提取 植被覆盖度数据。
建立数字高程模型,生 成坡度图。
水土流失主要因子的数据提取
4.2 水土流失强度分级标准制定
植被覆盖度
坡度(°) 0-3 3-5 5-8 8-15 15-25
〉75%
微度 微度 微度 微度 微度
非耕地林 60%-75% 微度 微度 轻度 轻度 轻度
草覆盖度 45%-60% 微度 微度 轻度 轻度 中度 分级 30%-45% 微度 微度 轻度 中度 中度
项目的目的和意义
利用遥感技术进行水土流失调查是我 国生态建设与环境保护研究的热点
临沂市属水土流失严重区,开展水土 流失遥感调查意义重大
内容简介
1. 项目的目的和意义
2. 项目区概况
3. 项目实施方案 4. 水土流失主要因子的数据提取 5. GIS技术支持下的水土流失分析 6. 结论与建议
图2 临沂市政交通图
临沂市水土流失现状 遥感普查
临沂大学 资源环境学院
项目简介
临沂市地处北方土石山区,是沂蒙山区主体所在地,被 水利部列为全国水土流失最为严重的地区之一。为科学、 合理治理临沂市水土流失、改善生态环境,提出针对性强 的治理措施,山东省水利厅、临沂市水土保持办公室在充 分论证的基础上,于2005年底立项开展“临沂市水土流失 现状遥感普查”。该项目以2005年为基准年,旨在利用遥 感方法、结合GPS和GIS技术,快速、准确地获取临沂市水 土流失基础数据,建立流域水土流失综合本底数据信息库, 为实现临沂市水土流失监测工作的定量化、信息化和智能 化奠定基础。
水土流失主要因子的数据提取
4.3 数据获取
4.3.1 土地利用类型遥感影像判读解译
(1)遥感数据获取
(2)建立影像判读解译标志
(3)遥感影像解译与质量检查
(4)野外验证
(3)遥感影像解译与质量检查
通过2005年TM影像及土地利用 的对比分析,采取人机交互方式逐 块进行影像判读和图斑勾绘与更新。 本项目采用非监督分类、监督分类 和目视解译相结合的方法。具体步 骤和路线如图,此过程为初判。在 初判的基础上,交叉进行核判。核 判过程中发现的漏判、误判或判读 意见不一致等问题,由交叉双方根 据实际情况和技术规程进行商讨解 决。对初判、核判后的阶段成果直 接在计算机上进行检查,发现疑问, 作好记录,查明原因,及时更正, 并提出修改意见。然后,根据提出 的意见对初判、核判后的阶段性成 果再次进行修改完善,确保成果质 量。
水土流失主要因子的数据提取
4.3 数据获取
4.3.1 土地利用类型遥感影像判读解译
(1)遥感数据获取
(2)建立影像判读解译标志
(3)遥感影像解译与精度检核
(4)野外验证
(2)建立影像判读解译标志
• 通过TM影像特征包括影像的色调、纹理和形状等与实地土地利用类型 特征和自然景观的比较分析,建立土地利用类型的遥感影像判读解译 标志,作为室内判读的依据。通过踏勘调查寻找代表各类影像特征的 地物点,确定沿途有关土地利用类型。主要踏勘调查的明确地点有200 左右,踏遍整个临沂地区,为临沂地区遥感影像判读解译打下了良好 的基础。主要踏勘调查的路线有:
4.3.2 植被覆盖度遥感解译
目前比较广泛使用的是Gutman提出的一种根据归一化差值 植被指数(NDVI)来计算植被覆盖度的方法。其基本原理是根据 健康植被在红光波段有一个吸收峰,在近红外波段有一个高射 峰,而土壤在可见光到近红外波段呈近似线性变化的差异,首 先计算出植被指数NDVI,然后再假设遥感器所测得的反射辐射 R完全由植被总反射辐射和土壤总反射辐射构成。
遥感影像
校正
预处理
边界提取
影像分析
非监督分类
实地调查
确定明显地物
不确定性地物
属性赋值
实地调查
分类标准 精度要求
监督分类 目视解译 结果检验 土地利用图
实地调查
图 5 土地利用遥感解译流程图
水土流失主要因子的数据提取
4.3 数据获取
4.3.1 土地利用类型感影像判读解译
(1)遥感数据获取
(2)建立影像判读解译标志
6.4讨论与建议
(1)本项目仅对2005年水土流失现状进行普查,未能进行不同时期的 对比,难以体现水土保持工作成效。
图3 临沂市水系示意图
内容简介
1. 项目的目的和意义 2. 项目区概况
3. 项目实施方案
4. 水土流失主要因子的数据提取 5. GIS技术支持下的水土流失分析 6. 结论与建议
项目实施方案
临沂市进行水土流失遥感普查应立足于临沂市实际,结 合国内外相关研究成果,同时还应严格遵循《土壤侵蚀分 类分级标准》(SL190-96)、《水土保持监测技术规范》 (SL277-2002)等国家相关技术规程和标准,制定了临沂 市水土流失强度分级指标。
6.1结论
为较为准确地反映水土流失的空间分布,对各县区、主 要流域和不同地貌区(平原、丘陵和山区)进行分析后,得 到各自空间分布特点。
水土流失强度县区分布
蒙阴、沂水、平邑、费县和沂南的土壤侵蚀模数较大
水土流失强度流域分布
分布于沂河、沭河、汶河等河流的的中上游
水土流失强度地貌分布
主要分布在平原区与山区交界的坡耕地
6.2 水土流失防治对策
(1)加强宣传,加大执法力度 (2)制定优惠政策,发展生态农业 (3)分类指导,突出工作重点 (4)加大生态修复力度 (5) 加强预警系统建设
6.3 项目特色
(1)首次利用“3S”技术提取了土地利用、植被覆盖度、地形坡 度、地貌单元、子流域等数据信息,获取了水土流失强度、数 量等临沂市水土流失统计数据和空间分布信息。与传统方法相 比,不仅快速,而且节省了大量的人力物力。
水土流失主要因子的数据提取
4.3 数据获取
4.3.1 土地利用类型遥感影像判读解译 (1)遥感数据获取
(2)建立影像判读解译标志
(3)遥感影像解译与精度检核
(4)野外验证
(1)遥感数据获取
调查中选用了2005年9月22日的Landsat5TM遥感图 像(空间分辨率30m),且具有精确的地理坐标。9月中 下旬的临沂地区乔灌木树种生长旺盛,植被覆盖度在 全年中具有代表性,坡耕地农作物以玉米、花生和地 瓜等农作物为主,其光谱特征明显,在此季节较易从 图像上判读,故土地类型的分类效果最佳;临沂地区 降雨集中在6、7和8月份,9月下旬雨季刚过,水土流 失特征具有代表性,易于野外调查和验证。
根据中华人民共和国行业标准《土壤侵蚀分类分级标准》SL190-96, 临沂市水土流失区属于一级区水力侵蚀为主的类型区中的北方土石山 区二级区(主要在淮河流域以北、黄河中下游)。孙希华等研究表明, 山东省鲁中南山地丘陵区(临沂市属于此区)以水力侵蚀为主。
研究表明,土地利用、坡度分级、植被覆盖度与土壤侵蚀强度相关显 著,因此土壤侵蚀强度的调查可以转化为对土地利用、地表坡度以及 植被覆盖度等间接指标的调查 。
(3)遥感影像解译与质量检查
(4)野外验证
(4)野外验证
验证区域主要有: 沂水县红石门村、小李马庄、沙沟水库西边——崖庄、松子山等; 蒙阴县石棚附近山、房家庄-房家楼等; 平邑县上水寨、下水寨、青山庄、孙家峪之间地带等; 苍山县考村水库附近、长新桥水库附近、温庄、保合庄等; 费县颜真卿故居附近、山西头等; 罗庄区高都街办西南、朱家地村、小山后、大山后、潘庄等 莒南县丁家介脉头、丁家屋子、彭家岭等;沙墩、沟上、朱柳屯和朱 柳村附近、温庄、保和庄等 各验证区域均匀分布于临沂地区各个角落,选取验证点80左右。经验 证解译精度为74.7%,已满足TM影像进行普查调查的精度。
内容简介
1. 项目的目的和意义 2. 项目区概况 3. 项目实施方案 4. 水土流失主要因子的数据提取 5. GIS技术支持下的水土流失分析 6. 结论与建议
内容简介
1. 项目的目的和意义
2. 项目区概况 3. 项目实施方案 4. 水土流失主要因子的数据提取 5. GIS技术支持下的水土流失分析 6. 结论与建议
<30%
微度 微度 中度 中度 强度
坡耕地
微度 轻度 轻度 中度 强度
耕地及其 它土地类 水面
型 居民地
微度 微度 微度 微度 微度 微度 微度 微度 微度 微度
未利用地 剧烈 剧烈 剧烈 剧烈 剧烈
25-35
微度 中度 中度 强度 极强度 极强度 微度 微度 剧烈
>35
微度 中度 强度 极强度 剧烈 剧烈 微度 微度 剧烈
f3 (NDVI NDVImin ) (NDVImax NDVImin )
4.4数字高程模型建立及流域划分
• 利用大型扫描仪在400dpi分辨率下对1:10万地形图进行扫描为 彩色图片。在ArcGIS中对每幅地形图进行坐标匹配,精读控制在 0.00001-0.0001度范围内,赋予北京54坐标系之后,进行高斯克 吕格6度带投影,之后进行屏幕扫描数字化,得到数字化的1∶10 万等高线数据和特征点高程数据,利用ArcGIS中的3D分析模块得 到由数字等高线和高程点及临沂市边界控制的TIN,在3D分析模 块中将TIN 转化为DEM,得到临沂市的数字高程模型(DEM),空间 分辨率为30m(与TM图像空间分辨率一致)。
• 沂南县的官泉、葛沟、小埠子村、蒋家峪等; • 临沭县的房巡会古墓群、大龙兴旺村、郑山东北等; • 莒南县的孙家怪草、北石桥、陡山水库附近; • 兰山区龙王庄,G205以东柳河村、沿着柳青河等; • 费县的马庄水库以北、杨庄水库以南、马庄沿公路向北、石榴涧等 • 苍山县的南纸坊、邢家村、S234南北方向路西等; • 平邑铜头镇、南诸冯和诸马铺三角区域、桃花峪南小广泉东等; • 蒙阴青山-毛屏-松子坡; • 沂水许家湖东南-丰台湖郑家庄西、王庄东-爱国西-快堡西北等
将临沂市水土流失强度 分布图与临沂市行政区 划图、子流域、地貌类 型叠加,获取空间分布 信息。
内容简介
1. 项目的目的和意义 2. 项目区概况 3. 项目实施方案
4. 水土流失主要因子的数据提取
5. GIS技术支持下的水土流失分析 6. 结论与建议
水土流失主要因子的数据提取
4.1水土流失主要因子分析
6. 结论与建议
结论与建议
临沂市微度水土流失约占临沂市面积的67.5%,轻 度水土流失所占比例12.5%,中度水土流失7.5%,强度 水土流失3.2%,极强度水土流失0.7%,剧烈水土流失 为8.6%。年侵蚀量为21470063t,侵蚀模数为1249 (t/(km2·a)),总体上属轻度侵蚀的范围。
(2)根据临沂市实际,结合《土壤侵蚀分类分级标准》SL190-96, 制定了临沂市水土流失强度分级指标,填补了临沂本区土壤侵 蚀分类分级标准的空白。
(3)通过基于DEM的流域划分,实现了以流域为单元的水土流失 数量与强度的变化对比,为以流域为单元的水土流失治理的分 类指导提供了理论依据。 经查新,国内未有与本项目内容完全相同的文献报道。
• 数据预处理(fill sinks)、流向分析(flow direction)、汇流分析(flow accumulation) 、利用ArcGis代数计算得到流域栅格数据,将其矢 量化后得到子流域矢量数据。
内容简介
1. 项目的目的和意义 2. 项目区概况 3. 项目实施方案 4. 水土流失主要因子的数据提取
5. GIS技术支持下的水土流失分析
6. 结论与建议
土地利用类型
植被覆盖
地形坡度
图11 临沂市水土流失范围图 图10 临沂市水土流失强度6级分布图
小流域水土流失强度分布图 临沂市小流域分布图
临沂市大于25度区域分布图 临沂市地貌类型的分布图
内容简介
1. 项目的目的和意义 2. 项目区概况 3. 项目实施方案 4. 水土流失主要因子的数据提取 5. GIS技术支持下的水土流失分析
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