基于GIS的滇池流域水土流失影响因素分析

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[摘要]滇池是昆明市城市生态环境系统平衡的核心，具有防洪、工农业用水、气候调节、运输、旅游等多项功能。但从20世纪80年代以来，滇池流域生态环境恶化，水土流失严重，泥沙淤积，湖盆变浅，污染严重，损害了昆明国际大都市的形象，影响了流域人民生活质量的提高，制约了流域地区经济的发展。根据美国通用水土流失方程，对影响因子较为明显并且数据较好获取的坡长坡度因子和植被覆盖度因子进行分级比较。通过RS和GIS技术提取坡度、植被覆盖度、土地利用类型因子图层，叠加滇池流域土壤侵蚀分级图，对影响滇池流域水土流失的因子进行分析，提出对滇池流域的水土流失治理的意见和建议。

[关键词]GIS 土壤侵蚀分级 土地利用现状 植被覆盖度

1前言

滇池流域处于东经102030’一103000’，北纬24028’一25028‘之间，位于昆明市南的西山脚下，形似弦月，南北长39km，东西宽13.5km，平均宽度约5km.岸线长约200km；湖面面积约300km2，居云南省首位，滇池呈南北向分布，湖体略呈弓形，弓背向东，东北部有一天然沙堤，长4km，将滇池分为南北两部分，称为外湖和内湖。长期以来，随着社会、经济的快速发展，人口的增加，滇池负荷日益加重，水质污染已成为影响昆明市经济社会可持续发展的重要因素，2004年初被列入全国三个重点水污染治理区。滇池流域由于其独特的地形特点和降雨条件，加之人口密度大，开发建设项目集中，有水土流失极易产生的客观条件，在滇池众多的污染源中，水土流失是主要的面源污染类型之一。因此对滇池流域水土流失的影响因素进行分析，可以为制定水土流失防治方针政策及水土保持生态建设提供数据支持。

根据水土流失领域广为认可的美国通用水土流失方程USLE：A=RKDLSCP。这个定型模式由影响水土流失的6因子用连乘的形式组成，式中A为年土壤流失量（t，（hm2・a）），R为降雨侵蚀力因子（MJ・ram/（hm2.h-a）），K为土壤可蚀性因子（t.hm2.h/（MJ・mm・hm2）），DLs为坡长坡度因子，C为植被覆盖因子，P为侵蚀防治措施因子。由此方程可得知地形坡度和土地利用现状对土壤流失量有显著的影响。其中土地利用现状体现在植被覆盖因子上，本次研究还对植被的类型对水土流失的影响进行了探讨。对植被的分类结合滇池流域的实际以及已有的文献的研究，将滇池流域的植被类型分为针叶林，阔叶林和混交林。

2数据的来源以及前期处理。

2.1数据收集

数据采用2011年30m分辨率的Landsat TM影像为基本信息源，根据在滇池流域中分布均匀，图像特征明显的15个控制点的精确经纬度进行配准，之后采用人机交互的方式判读解译。除了TM遥感影像外，还收集了大量昆明市和滇池流域的城市建设与规划、土地利用、生态环境等方面的历史时期及现状图件和资料。

2.2数据的预处理

由于受遥感器平台的高度、经纬度、速度和姿态等的不稳定因素的影响，遥感影像上像元相对于实际地物的位置往往发生几何畸变。几何校正的目的就是实现影像与标准图像或地图的几何整合。

运用ERDAS IMAGINE 软件，以 1：1万基础地理数据为参照地图，采用三次多项式及最近邻域插值法对2011年的 TM 影像进行几何校正。经检验，几何校正误差小于 1 个像元。

植被覆盖度是指植被冠层或叶面在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比。本次研究植被的数据为据第二次土地利用更新调查数据中的土地利用现状数据，将林地从地类图斑中提取出来，叠加到校正后的影像上，参考遥感影像对林地进行植被覆盖率和植被种类的判读。

坡度图层由收集到的滇池流域范围内的各区县二调数据库的DGX图层合并而生成。由合并后的DGX图层生成TIN，然后转化DEM，利用SLOPE提取坡度，运用Reclassify工具进行重分类。

根据云南省省委省政府的“城镇上山”的号召，云南省经济研究院的报告提出了用地上山的总体思路――坡度分层梯度开发模式，分别将云南省的土地按坡度分为0°-8°、8°-15、15°-25°、≥25°四个区域进行开发。

本研究坡度的重分类根据上述的分级而分类，将坡度划分为以上4级。

收集到的水土流失数据为滇池流域分为3级的水土侵蚀数据，数据源为云南省水土保持规划。

3数据分析

将图2、图3、图4分别与图1做INTERSECT，输出相交图层，然后在属性表中输出DBF，利用ACCESS做统计分析，得出下列表格。

4结果分析和建议

由表1可以发现在微度侵蚀中0°-8°的坡度地形中比例最大为58.26%，而在轻度侵蚀和中度侵蚀的地区中≥25°的坡度地形比例最大，分别为39.72%和59.79%，证明在滇池区域中坡度≥25°的区域是水土流失的重点防治区域。此区将进行退耕还林、天然林保护、建设生物产业原料基地、综合整治水土流失。

由表2可以发现土地覆被类型为针叶林、建设用地和耕地的土地在土壤微度侵蚀的区域中比例较大，分别为25.17%、24.14%、19.45%。考虑是因为微度侵蚀区域的土地主要位于坡度为0°-8°的土地中。地形的平坦为建设用地的开发和耕地的劳作提供了便利，但是由于生态保护意识的淡薄，水土保持措施没有实施到位，必不可免的带来水土流失的问题。但是幸运的是，只有微度的侵蚀。在轻度侵蚀和中度侵蚀区域中耕地和荒草地的土地流失问题也很严肃。由于轻度和中度土壤侵蚀区域大都位于坡度较大的区域，地形的影响在耕地由于人类农业活动和开发对表层的土壤扰动更容易造成水土的流失。荒草地由于生态多样性的单一以及缺少水土保持措施的实施，极易造成水土的流失。在各级土壤侵蚀区域中，针叶的比例都较大，主要是由于滇池流域中针叶林的物种比较单一，主要为云南松和华山松，并且多分布于坡度较大的地形中容易造成表层土壤的流失。

由表3我们可以发现植被覆盖率对水土流失有非常重要的影响。植被具有截留降雨、减缓径流、防沙治沙、保土固土等功能，是维持生态环境、发挥有效生态效能的功能体。植被覆盖率低的区域水土流失往往严重，提高植被覆盖率，植树造林，提高生态多样性是防治水土流失的有效措施。

参考文献：

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[2]袁克勤.基于GIS岩溶山地小流域土壤侵蚀量计算──以重庆市南川区木渡河小流域为例[D].西南大学，2009.18-20.

[3]傅伯杰，邱扬.黄土丘陵小流域土地利用变化对水土流失的影响[J].地理学报，2002，57（6），717-722.

[4]孙泽祥，孙希华.基于CSLE的淮河流域沂源县土壤侵蚀监测调查研究[J].2012，27（1），94-97.

[5]牟向玉.基于GIS的滇池流域水土流失非点源污染研究[D].北京林业大学，2009.21-27.

注：本文受国土资源部公益性项目“典型城镇村节地技术研究与示范（201111014）”的课题四――“生态型城市化地区典型城镇村节地技术与示范（201111014-4”资助。