3S集成技术监测福建省水土流失研究

　２０１３年６月

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｒｅｅｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

第６期

收稿日期：２０１３‐０４‐３０

作者简介：杨一帆（１９９１—），男，福建泉州人，福建农林大学林学院大学生。

３Ｓ集成技术监测福建省水土流失研究

杨一帆，黄伟

（福建农林大学林学院，福建福州３５００００）

摘要：指出了当前我国对环境问题的重视程度提到了一个新的高度，而由于水土流失每年造成的土地退化

相当严重，这严峻的局势限制了我国经济发展，介绍了通过地理信息系统（ＧＩＳ）和遥感（ＲＳ）相结合，通过ＲＳ快速获取水土流失区的空间信息，利用ＧＩＳ的数据处理分析，对我国南方水土流失高发区进行监测、预报的目的。通过ＧＩＳ与ＲＳ获取空间信息，利用修正的通用土壤流失方程对水土流失区进行监测预报，发现降雨量、坡度和土壤要素等因素对水土流失影响显著，通过这个方法可以有效定量监测。关键词：ＧＩＳ；水土保持；水土流失；遥感定量监测中图分类号：Ｘ８４ 文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４‐９９４４（２０１３）０６‐０２３２‐０３

１　福建省水土流失状况

１．１　福建省气候特征

我国南方地区地跨热带和亚热带，以福建省为例，位于我国北纬２３°３３′～２８°２０′，该地区夏季气温高、降水多、光照强、空气湿润、气象灾害频繁。年降水量平均在１０００～２０００ｍｍ，强降雨对于地面侵蚀能力强，尤其是在植被覆盖不完全的裸露红壤地区，降雨直接对地表土产生击溅侵蚀，形成大量细沟状侵蚀沟，造成的水土流失非常严重。数据表明，２０１２年福建省的降水量超过

正常年份的４０％，降雨量的增加对土地的压力将变大。

因此必须对流失区进行实时监测，防治水土流失造成泥石流等灾害。１．２　福建省水土流失地区

据２０１３年最新统计福建省水土流失总面积仍有

１２２５３．７７ｋｍ２

，占全省土地总面积的１０．０１％。而经过之前的调查，进而绘制出２００７年福建省水土流失现状统计表如表１，来自福建省水文站。从统计表可以发现福建省的水土流失率经过７年的治理的，减少了一些，但仍旧流失严重。

表１　２００７年福建省水土流失现状统计

行政单位土地总面积／ｋｍ２２００７

２０００

与２０００比较

面积／ｋｍ２流失率／％面积／ｋｍ２流失率／％面积（±）／ｋｍ２

流失率／％全省１２２４６５．８０１１４４４．３９９．３４１３１２７．３１１０．７２－１６８２．９２－１．３７福州市１１７２９．６０９７０．２７８．２７１２５３．５４１０．６９－２８３．２７－２．４２厦门市１６１７．１６１１７．８５７．２９１５１．６３９．３８－３３．７８－２．０９三明市２２９９８．９１２０２７．６４８．８２１９８８．５６８．６５３９．０８０．１７泉州市１１１３５．０２１７３１．４１１５．５５１９２２．１８１７．２６－１９０．７７－１．７１漳州市１２７２９．７４１７９０．３３１４．０６１９０４．１３１４．９６－１１３．８０－０．８９南平市２６２９９．４２１８０２．９４６．８６１９５２．２１７．４２－１４９．２７－０．５７宁德市１３００５．３１１０９６．１５８．４３１６０４．５０１２．３４－５０８．３５－３．９１龙岩市

１９０３１．８６

１５７０．３０

８．２５

１８７３．３９

９．８４

－３０３．０９

－１．

５９２　通过ＧＩＳ对水土流失量动态监测

２．１　绘制土壤侵蚀强度图

绘制水土流失地区的土壤侵蚀强度图，首先是查询枟土壤侵蚀分类分级标准枠确定土壤侵蚀强度分级指标，再利用ＧＩＳ对每一个侵蚀等级相近像元进行分类合并，最后通过绘制出土壤侵蚀强度图，见图１。２．２　水土流失区数据库建立

２．２．１　数据库的设计需求

基于ＧＩＳ的流失地区的研究，需要大量的数据，并且要具备以下特点：类型多样化、更新速度快，数据样式多等特点。因此在建立数据库必须要做到数据容易进行扩充和更新。２．２．２　数据库的整体结构设计

数据库的整体结构需要包括对数据的前期采集、数据的中期处理、数据的后期使用与评价。数据的前期采集主要是通过ＲＳ进行收集，然后利用计算机将信息输入到ＧＩＳ进行管理与处理。通过在ＡＲＣＧＩＳ中建立数

２

３２

　杨一帆，等：３Ｓ集成技术监测福建省水土流失研究

环境与安全

图１　福建省土壤侵蚀强度

据库，形成一个完整的系统，再利用ＡＲＣＶＩＷＥＷ进行编辑处理。

２．２．３　数据库采集内容

对于水土流失区ＧＩＳ建立需要采集土地利用图，降雨，坡度，土壤颗粒组成，植被状况，ＤＥＭ，遥感影像。

３　流失区侵蚀强度监测

３．１　设置监测点采集

在流失区进行采集数据时，通过野外实地调查，了解当地的经济发展，土地利用形势，农田经营模式，植被耕作制度，土壤颗粒组成，水文情况。在流失区通过设置多个监测点进行动态监测获取数据。并在流失区进行实验操作，通过设置多个不同条件的径流小区，在植被覆盖程度和降雨因子大致一致的条件下，研究坡度在不同条件下，侵蚀区的降雨－产沙－侵蚀规律，从而获取坡度、降雨量对土壤侵蚀的影响程度。

３．２　遥感土壤分析

在水土流失地区做好了监测点之后，可以利用遥感对土壤进行分析。可以利用土壤的波谱特性运用遥感，对水土流失区的土壤进行遥感分析。通过卫星的拍摄的数据导入到ＧＩＳ中，转化成数据库，经过处理分析之后，解译出来。通过多次对同一流失区进行分析，叠加数据，进而分析所在流失地区的水土流失情况，这样就可以做到对水土流失地区的土壤侵蚀做到动态分析。３．３　定量模型———美国农业部通用土壤流失方程式对于土壤侵蚀的监测要做到定量分析，就必须在监测的基础上确定一个模型。通过对这个模型的进行计算。而美国通用土壤流失方程式在经过长久的实验与实践中证明，这个模型具有很重要的意义。它为土壤侵蚀的定量监测提供了一个很好的模型，并且科学的阐述了土壤侵蚀的规律。我们本次研究基于美国土壤流失方程式，通过数学计算来描述土壤侵蚀规律。基于水土流失频繁地区或者小流域地区建立了许多土壤侵蚀定量监测模型，这种模型的建立是以美国欧洲为代表。美国农业部通用土壤流失方程式（ＵＳＬＥ）其表达式为：

Ａ＝Ｒ×Ｋ×Ｌ×Ｓ×Ｃ×Ｐ

式中：Ａ为任一坡耕地在特定的降雨、作物管理制度及所采用的水土保持措施下，单位面积年平均土壤流失量，ｔ／ｈｍ２；Ｒ为降雨侵蚀力因子，是单位降雨侵蚀指标，如果融雪径流显著，需要增加融雪因子，ＭＪ×ｍｍ／（ｈｍ２×ｈ）；Ｋ为土壤可蚀性因子，标准小区上单位降雨侵蚀指标的土壤流失率；Ｌ为坡长因子；Ｓ为坡度因子，等于其他条件相同时实际坡度与９％坡度相比土壤流失比值；由于Ｌ和Ｓ因子经常影响土壤流失，因此，称ＬＳ为地形因子，以示其综合效应；Ｃ为植被覆盖和经营管理因子，等于其他条件相同时，特定植被和经营管理地块上的土壤流失与标准小区土壤流失之比；Ｐ为水土保持措施因子，等于其他条件相同时实行等高耕作，等高带状种植或修地埂、梯田等水土保持措施后的土壤流失与标准小区上土壤流失之比。

通过参考（ＵＳＬＥ）模型，可以利用ＲＳ和ＧＩＳ的优势，快速收集流失地区的影像资料，通过分析该地区的植被、土壤、坡长、坡度等因子，通过模型，描述所研究地区的土壤侵蚀规律，为水土保持的决策提供合理依据。通过遥感影像获得的资料并不完全式准确的，受天气、云、传感器等因素的影响，会产生一定的误差，这个时候就需要大量的野外实测数据提供参考，从而对遥感所形成的数据进行一些校正，以提高研究的精确度。３．４　地面监测

很长一段时期，我国的土壤侵蚀调查都停留在各个地区的水文站的人工纪录方式来收集，这很大程度上降低了效率，而且各个地方水文站测试的方式不同，得到的实验数据和统计的方式也出现很大偏差，不利于地区做统一的总结，耗费大量的人力物力，这些都是地面监测的缺点，当引入遥感监测，既提高了效率，也提高了精确性，在人无法到达的地方也可以用遥感轻易的得到数据，这是一个大的突破。

３．５　遥感监测

随着３Ｓ技术（ＧＰＳ、ＧＩＳ、ＲＳ）技术的进步，我国目前对全国进行水土流失调查大面积的采用了遥感技术，这个方法成为水土保持动态监测一个很好的手段。为我国监测水土流失提供了很大帮助，随着技术的进步，遥感监测的成本也在不断降低，这对于水土保持事业来说是一个福音，在地方的水土保持试验站也可以采用这一新的技术，对水土流失重灾区实行动态监测和预报。还可以通过遥感监测对植被的生长状况进行动态监测，为水土保持提供了可靠的依据。

感监测方法需要在土壤侵蚀过程机理定量研究基础上，从影响水土流失的因子着手分析，建立水土流失量与因子之间的关系，并且可以通过遥感技术以外的其他途径获取信息，如，土地利用率、坡度和植被覆盖等在次基础上，根据土壤侵蚀分类分级指标进行逻辑综合分析和剖解得出土壤侵蚀强度信息监测。

３３２

　２０１３年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｒｅｅｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第６期

收稿日期：２０１３‐０４‐２９

作者简介：王梦娜（１９８９—），女，山西运城人，湖南师范大学人文地理硕士研究生。

４　遥感定量监测改善措施

通过运用遥感技术对水土流失地区进行定量监测，然后根据解译的影像资料通过人为的判断分析，从而来决定土壤侵蚀的强度。受限于人的知识程度，不同人的主观上判断会有所差别，这就需要建立一定的量化来自动判断水土流失强度，从而更加客观准确的为水土保持监测所用。

参考文献：［１］刘爱霞，王　静，刘正军．三峡库区土壤侵蚀遥感定量监测———基于ＧＩＳ和修正通用土壤流失方程的研究［Ｊ］．自然灾害学报，２００９（４）．

［２］王　丽．水土流失遥感监测ＧＩＳ数据库在嘉陵流域上的应用［Ｊ］．亚热带水土保持，２００６（４）．

［３］李晓琴．黄河流域水土流失遥感监测［Ｊ］．国土资源遥感，２００９（４）．［４］龙天渝，乔　敦，安　强，等．基于ＧＩＳ和ＲＵＬＳＥ的三峡库区土壤侵蚀量估算分析［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１２（２）．

［５］陈　琼，吴万贞，周　强，等．基于ＧＩＳ的三江源地区土壤侵蚀综合分析［Ｊ］．安徽农业科学，２０１０（２７）．

［６］隋　欣．基于ＵＳＬＥ模型的黑龙江省水土流失动态变化研究［Ｄ］．哈尔滨：东北林业大学，２０１０．

中国城市低碳化进程问题浅析

王梦娜

（湖南师范大学，湖南长沙４１００８１）

摘要：指出了随着中国工业化进程的加快，能源消耗将会进一步增大，最终导致温室气体排放量增加，而温室气体排放主要集中于城市。为降低温室气体的排放，实现节能减排，推行城市低碳化已经迫在眉睫。产业结构不合理、能源利用效率低、生态环境破坏和居民环保意识淡薄等是阻碍我国城市低碳化进程的主要因素。优化产业结构、提高能源利用效率、完善相关制度、提高居民低碳意识，应是城市低碳化的思路和途径。

关键词：城市低碳化；产业结构；能源结构；低碳技术；居民意识

中图分类号：Ｘ２４ 文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４‐９９４４（２０１３）０６‐０２３４‐０２

１　引言

低碳城市［１～３］（Ｌｏｗ－ＣａｒｂｏｎＣｉｔｙ）是以低碳经济为发展模式及方向，以低碳生活为理念和行为特征，以低碳社会为蓝图和建设标本的城市。本文针对我国城市低碳化进程中的产业结构不均衡、居民低碳意识低等问题，给出了一些加快城市化低碳进程建议。

２　面临的问题

２．１　产业结构不均衡

一直以来，我国都是粗放型经济增长方式，其特征为：第一、二产业发展过快，第三产业发展滞后。２．２　大量能源消耗

我国ＧＤＰ是以“高碳”、“高排放”为特点的，能源成为我国经济发展的发动机，在能源的利用结构上呈现“富煤、缺油、少气”，导致温室气体大量排放，导致我国单位ＧＤＰ碳排放量为世界前列。

２．３　居民低碳意识淡薄

在我国低碳化进程中，居民低碳意识淡薄是阻碍的关键因素之一。自改革开放以来，我国居民的消费呈现“消费趋同势明显，个体消费增加”的特点，消费品主要集中于电子、汽车等排碳量大的商品，此外，生活废物等的随意排放，进一步导致问题的恶化。

２．４　技术水平低下

技术水平低下是制约我国经济发展的主要问题，同时其也是导致“高碳”、“高排放”的诱因。技术水平直接决定能源的利用率、决定利用能源的能力高低。此外，我国的技术主要从国外引进，技术依赖性太强，导致无法提高能源的利用能力及利用率。有资料表明，我国是能源利用效率最低的国家之一［４～７］。

以上原因，导致目前我国温室气体含量位居全球排放量第二（表１），仅次于印度。欲推行城市的低碳化，必需探寻解决发展进程中遇到的问题。

３　解决途径

针对城市低碳化进程中存在的问题，主要解决途径有以下方面。

３．１　积极调整产业结构

欲调整产业结构，可从以下各方面着手：首先，提高第三产业在国民经济中的比重，进而降低重工业的比重；其次，以低碳、低耗为标准，积极调整工业内部的的结构，进而建立节能型工业；再次，降低高耗能产业的增长速度，进而降低温室气体的排放速度；最后，大力发展新型低碳行业。

４３２

3S 集成技术监测福建省水土流失研究

作者：杨一帆， 黄伟

作者单位：福建农林大学林学院,福建福州,350000

刊名：

绿色科技

英文刊名：Journal of Green Science and Technology

年，卷(期)：2013(6)

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/db7793605.html,/Periodical_lsdsj201306090.aspx