面向小流域管理的水土保持遥感监测方法研究

【摘要】：土壤侵蚀是土地退化的主要原因,也是导致生态环境恶化的最严重的问题,联合国粮农组织将其列为全球土地退化的首要问题。土壤侵蚀对土地资源和更广泛环境的影响是深远而严重的,最直接的后果是土地生产力的损失和产量的下降,次要的影响包括河流和水库的淤积、以及由土壤颗粒上吸附的化肥和杀虫剂所引起的水污染。另外,对植被层的损害、以及反射率的相应增加和局部气候的变化而加速沙漠化。为遏制土壤侵蚀的发展我国已面向小流域单元开展了大量水土保持治理工作,但由于缺乏有效的监测管理手段,造成治理后的成效无法进行有效跟踪评价;全球变化,特别是气候变暖、土地利用变化,雨量与植被的响应,水与碳的循环特征发生变化对水土流失将产生深远影响,从而也对水土保持监测带来更大的挑战;航空航天技术与地理信息系统技术的发展,为跨越不同时空尺度监测水土保持治理状况提供重要手段。在此背景下,面向以小流域微地貌形态特征为对象,开展以遥感、地理信息系统技术为依托的水土保持监测,获取研究区域环境因子、侵蚀因子、水土流失现状、水土流失动态变化规律及发展趋势、水土保持措施功能及其治理成效等诸方面的定量信息成为水土保持监测的客观需求。而建立小流域信息管理系统是水土保持监测的基础。 本论文通过深化和明确以小流域为单元的水土保持信息管理的内涵,面向区域尺度与水土保持监测业务需求,构建了水土保持监测指标体系,并以官厅水库上游宫家庄小流域为目标区域,采用遥感技术手段提取了各监测指标结果。从而从指标构建、提取方法到流域应用上实现了水土保持监测的一体化。 本论文的主要结论与创新点如下: (1) 研究结果表明,以植被覆盖度与叶面积指数为代表的植被因子,不但是影响土壤侵蚀的关键环境因子,而且还是水土保持成效监测的最有效的度量因子。植被覆盖度表征了流域植被的水平密度结构,叶面积指数代表了植被垂直结构,两者综合作用构成了流域土壤侵蚀的抑制因子;而且水土保持治理措施与治理成效、尤其是生态成效又主要体现在了植被覆盖度与叶面积指数的改变上,成为水土保持监测的有效指标;同时这两个因子也隐含着破坏性极大的开发建设项目所造成的后果信息。从而两者作为水土保持监测的主要环境因子指标。