国内水土流失定量测评——基于遥感与GIS技术
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
当前,水土流失是全球范围内发生最广泛、危害最严重的生态环境问题之一,严重威胁着人类的生存与发展。据估算全球的水土流失面积约为 16.43×106m2,占地表总面积的10.95%:
数据处理大致步骤如下:
1. 利用统计软件筛选 19982021 年各站点≧0mm 的日雨量,经汇总得到月平均降雨量,逐年降雨量及多年平均降雨量;
2. 利用统计软件筛选 19982021 年各站点≧12mm 的日雨量(日雨量≧12mm 做为侵蚀性降雨标准(谢云等 2000)),汇总得月平均侵蚀性降雨量、逐年侵蚀性降雨量及多年平均侵蚀性降雨量;
3. 在第 2 步基础上,依据公式(2-2)和(2-3) 分别求取 α 和β 值,求得各站点的逐月降雨侵蚀力后,就可求得月平均降雨侵蚀力、逐年降雨侵蚀力和多年平均降雨侵蚀力;
4. 采用 riging 内插法进行降雨量及降雨侵蚀力空间插值;
5. 对降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力的时空分布特征进行分析。
气象站点分布如图2-1 所示:
第三章 土壤因子.................36
3.1 土壤抗侵蚀性................. 36
3.2 土壤可蚀性................. 36
3.3 土壤性质的空间分布............... 39
第四章 地形因子.............47
4.1 基于 SRTM DEM 的坡度因子提取与分析............. 47
4.1.1 坡度和坡长的概念.................... 47
第五章 植被因子........................62
5.1 植被指数简介........................ 62
5.2 植被覆盖度简介....................... 62
第六章 中国水土流失评价
6.1 定性评价法
根据水利部颁布标准(SL 1902007),利用坡度和植被覆盖度两个指标对中国水土流失进行定性评价,分级指标见表6-1。
6.1.1 数据处理
对坡度和植被覆盖度(19982007 年)进行重采样,采样栅格大小设为 500m×500m,然后依照表 6-1 对二者进行重分类,将坡度划分为 6 级(0-5°、5-8°、8-15°、15-25°、25-35°、>35°),植被覆盖度划分为 5 级(<30%、30~45%、45~60%、60~75%、>75%),再使用 ArcGIS 软件的 Con 命令和栅格计算器中的布尔运算(And、Or)完成计算,最后得出不同时期不同侵蚀强度的分布图。
第七章 主要结论与创新点
7.1 主要结论
本研究得出的主要结论如下:
1. 利用中国680 多个地面气象站19982021 年的日降雨资料,采用章文波的日雨量估算半月降雨侵蚀力模型对各站点的逐月降雨侵蚀力进行估算,由此计算得到19982021 年月平均、逐年和多年平均降雨侵蚀力,在此基础上采用riging 内插法进行空间插值,然后采用线性倾向估计、滑动平均、累积距平、变异系数(CV)、趋势系数(r)等方法对降雨侵蚀力的时间变化特征进行分析,并采用相关系数统计检验法对长时间序列的降雨侵蚀力总体变化趋势进行显著性检验,同时对降雨量、降雨侵蚀力的空间分布特征进行比较与分析,所得主要结论如下:
1) 中国降雨侵蚀力年内年际变化与降雨量、侵蚀性降雨量年内年际变化趋势一致,年内分布均呈单峰型,集中分布在4~10 月。降雨量和降雨侵蚀力呈现高度集中的季节分布态势,且南方地区明显高于北方地区,南方沿海地区(主要是华南一带)的侵蚀性降雨比例在80% 以上,几乎每次降雨都能引起侵蚀。4~10 月R 值总和占年总R 值的92.22%,最大值出现在7 月份,该月降雨侵蚀力约占年总R 值的22.88%,1 月、2 月和12 月这三个月的降雨侵蚀力R 值总和仅占年总R 值的3.20%。中国多年平均降雨侵蚀力为21782.06M·mm/(ha·h·a),19982021 年年降雨侵蚀力R 值的全距为22249.32M·mm/(ha·h·a),19982021 年年降雨侵蚀力呈波动下降的趋势,倾向率为-278.29M·mm/(ha·h·10a),采用相关系数法对19982021 年逐年降雨侵蚀力总体变化趋势进行显著性检验,未通过90% 的信度检验水平,说明其年际间的变化并不显著。
2) 19982021 年间,春、夏、冬三季的降雨侵蚀力均呈下降趋势,而秋季的降雨侵蚀力呈上升趋势,春、夏、冬三季降雨侵蚀力占全年的2/3 之余,只有春季的4 月、秋季的11 月通过0.10 显著性水平,冬季的1 月通过0.05 显著性水平。1~12 月的趋势系数在-0.213~0.338,各月降雨侵蚀力的变异系数均大于0.1,除8 月降雨侵蚀力属于高度变异程度外,其他月份的月降雨侵蚀力均属于中等变异程度,各季变异程度依次为:夏天>春季>秋季>冬季。
3) 降雨量与降雨侵蚀力的空间分布具有从东南向西北梯度递减的特点,南方地区一般存在有明显的高值区,且以高值区为中心向外扩展,呈梯度递减分布。由于降雨侵蚀力是由降雨量和降雨强度决定,所以二者也有一些不同。
参考文献(略)