基于GIS与遥感的藉河示范区水土保持效益评价研究

【摘要】： 黄土高原是世界上土壤侵蚀最严重的地区之一,我国对黄土高原投入大量的人力、物力和财力进行水土保持治理和研究工作,取得了显著成效。目前,如何用统一的标准来评价和分析区域水土保持效益成为决策者和研究者共同关注的问题。本文在GIS与RS技术支持下,分析了“黄河水土保持生态工程——甘肃省天水市藉河示范区项目”实施以来该区水土保持效益各影响因子的变化规律,并结合生态系统服务功能价值化方法展开评价。主要有以下成果: (1)建立了区域水土保持效益评价指标体系:基于效益评价指标选取原则,以“国标”为基础,结合水土保持效益多年研究成果,立足黄土高原,初步提出一套切实可行的效益评价指标体系。 (2)建立藉河示范区水土保持效益评价因子数据库:以野外调查数据、遥感数据、已有地图数据、文字材料为数据源,基于GIS,探讨、分析藉河示范区的降水、植被、地形、土壤、土地利用和水土保持措施等效益影响因子的时空变化特征,并建立藉河示范区的水土保持效益评价因子数据库。 (3)基于GIS分析评价藉河示范区土壤侵蚀动态分析:基于GIS,分别采用水利部土壤侵蚀标准、中国土壤流失方程(CSLE)和区域水土流失模型(RESEM)对藉河示范区土壤侵蚀动态变化进行了评价分析。 基于水利部土壤侵蚀标准的定性分析表明,藉河示范区的土壤侵蚀以中度为主。1997年的土壤侵蚀比较严重,经过治理,2005年侵蚀减弱,强度、极强度和剧烈分别减少10%、4.5%和1%。 基于中国土壤流失方程(CSLE)和区域水土流失模型的评价均表明,藉河示范区土壤侵蚀主要集中在微度和轻度;虽然2005年的降雨侵蚀力比较大,且降雨是侵蚀土壤侵蚀的主要因子之一,但是由于藉河示范区治理措施到位,即水土保持措施(工程措施、林草措施和耕作措施)发挥了巨大作用,与1997年相比各侵蚀强度面积比例变化不大。由于区域水土流失本模型目前还没有考虑工程措施对侵蚀的影响,而2005年降雨量明显大于1997年,所以轻度侵蚀模拟结果是显著增长。 (4)探索了NDVI的尺度变换方法:利用直方图匹配法,以高时间分辨率的SVGNDVI数据为参照,对高空间分辨率的ETM NDVI数据进行变换,获得逐月30m分辨率的NDVI影像。且该方法操作简单,对于水土保持监测工作者而言便于推广。 (5)完成了水土保持生态服务功能计算:结合生态系统服务价值化方法,探讨了区域水土保持效益的计算方法,分别计算了藉河示范区治理前后的生态服务价值,编制了藉河示范区生态服务价值图,并分析了治理末期(2005年)在治理初期(1997年)措施条件和实际治理末期(2005年)措施条件下的生态服务价值变化。可知水土保持实施后增加了区域的物质生产、碳的固定、氧气的释放、水土资源的保持,同时增加了流域水圈、大气圈、生物圈和土圈的服务功能,改善了流域环境,增加了流域的生态服务价值。。