土壤侵蚀评价遥感研究进展

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1、第41卷第4期2010年8月土壤通报ChineseJournalofSoilScienceVol.41,No.4Aug.,2010土壤侵蚀评价遥感研究进展张喜旺，周月敏，李晓松，袁超，闫娜娜，吴炳方*（中国科学院遥感应用研究所，北京100101）摘要：土壤侵蚀是世界范围内最重要的土地退化问题，对全世界范围内的农作物产量，土壤结构和水质产生负面影响，因此，对侵蚀进行适当评估，了解其空间分布以及侵蚀程度，对政策的制定、治理措施的实施都具有非常重要的指导作用。以遥感在土壤侵蚀中的应用为主线，介绍国内外多种土壤侵蚀评价方法，包括定性的判断和定量的计算。认为虽然遥感因其具有大面积重

2、复观测能力，已经渗透到各种研究方法中，但无论是定性的方法还是定量的方法，遥感往往仅作为数据进行输入，而遥感的潜力并没有得到充分的发挥，遥感多源多时相的能力并没有得到充分的应用。目的是使今后的研究更加重视遥感的空间分析和动态监测能力，以及多源多时相的特性，使遥感真正在方法论上发挥其在土壤侵蚀监测中的重要作用。关键词：土壤侵蚀；遥感；DEM；GIS中图分类号：TP79：S157文献标识码：A文章编号：0564-3945（2010）04-1010-08土壤侵蚀是发生在特定时空条件下的土体迁移过程，受到多种自然要素和人类活动的综合影响。水蚀是世界范围内最重要的土地退化问题，已经成

3、为全球性的公害，通过减少表土层的有机质和养分含量而降低土壤生产力[1]，它通过对农作物产量、土壤结构以及水质[2,3]剧烈地影响着环境，并产生大量的经济损失，直接影响着人们的生活，通过沉积作用淤积江河、湖泊，损害基础设施，威胁人类安全。此外，侵蚀导致土持，如光学影像对侵蚀特征[14]、植被[15]的研究，SAR对地形[16]、地表粗糙度[17]以及光学影像与SAR结合对耕作方式的探测[18]等。而传统的土壤侵蚀遥感研究中主要是为了探测侵蚀特征和获取模型输入数据，遥感多源多时相的能力并没有得到发挥，空间分析和动态监测的能力并没有得到很好的应用。本文的目的是对土壤侵蚀评价中遥感

4、的应用方法进行综述，并展望遥感在土壤侵蚀评价中发展趋势。壤以CO2，CH4的形式向大气中散射有机碳，从而影响全球变暖[4]。而全球变暖又反过来增强土壤侵蚀率[5]。因此，对侵蚀进行适当评估，了解其空间分布以及侵11.1定性方法目视判读蚀程度，对政策的制定、治理措施的实施都具有非常重要的指导作用。自从研究土壤侵蚀一个多世纪以来[6]同的侵蚀评价方法，包括定性的判断[7,8]以及定量的计算[9,10]。区域尺度的土壤侵蚀评价主要的困难在于数据的可获得性以及数据的质量[11]。遥感具有规则重复观测能力，可以提供了大区域的同质数据[12,13]，是进行环境和灾害动态监测的先进有效

5、的技术手段，可以深刻地了解地表的特征及其变化。而侵蚀退化标志如地表裸露程度、地形地貌、植被覆盖度和土地利用方式的改变等是能够被遥感技术所记录和获取的，因此自20世纪70年代以来，遥感技术就被应用于土壤侵蚀调查。许多研究已经全面或部分地利用卫星遥感数据以许多不同的方式进行侵蚀评估，为方法的完善提供支目视判读法(目视解译)主要是通过对遥感影像的判读，对一些主要的侵蚀控制因素进行目视解译后，根据经验对其进行综合，进而在叠加的遥感图像上直接勾绘图斑(侵蚀范围)，标识图斑相对应的属性(侵蚀等级和类型)来实现的。目视解译是土壤侵蚀调查中基于专家的方法中最典型的应用。这一方法利用对区域情

6、况了解和对水土流失规律有深刻认识的专家，使用遥感影像资料，结合其它专题信息，对区域土壤侵蚀状况进行判定或判别，从而制作相应的土壤侵蚀类型图或强度等级图，其实质是对计算机储存的遥感信息和人所掌握的关于土壤侵蚀的其它知识、经验，通过人脑和电脑的结合进行推理、判断的过程[19]。我国水土保持部门于1985年使用该方法，采用MSS影像在全国范围内进行第一次土壤侵蚀遥感调收稿日期：2008-12-30；修订日期：2009-04-12基金项目：中国科学院知识创新工程重大项目（KZCX1-YW-08-03）和水利部，官厅密云水库上游水土保持遥感监测二期工程（HW-STB2004-03）资助

7、作者简介：张喜旺（1979），男，河南辉县人，博士生，主要从事遥感与地理信息系统在水土保持方面的应用研究。E-mail:zxiwang@163.com*通讯作者：E-mail:wubf@irsa.ac.cn，国内外学者进行了大量的研究，提出了各种各样不4期张喜旺等:土壤侵蚀评价遥感研究进展1011查[20]；印度使用MSS和TM以及IRS-1A的LISS-Ⅱ数据进行土壤侵蚀和耕地变化的解译调查[21]；欧洲几位土壤侵蚀专家于1989年利用目视判读方法制作西欧地区的土壤侵蚀风险图[22]；Hassa