三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)

童立強(qiáng)，李 麗

三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)

童立強(qiáng)，李 麗

(中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心，北京 100083)

利用遙感技術(shù)對(duì)三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)水蝕荒漠化進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)2003年三峽庫(kù)區(qū)蓄水前和2009年蓄水至175 m后兩期航空遙感正射影像的解譯，提取出了工作區(qū)水蝕荒漠化信息，總結(jié)出期間三峽庫(kù)區(qū)蓄水后水蝕荒漠化的變化情況。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，三峽庫(kù)區(qū)蓄水至175 m后，區(qū)內(nèi)水蝕荒漠化整體上呈現(xiàn)明顯改善的趨勢(shì)。不同程度的水蝕荒漠化土地面積都在減少，其中，中度水蝕荒漠化土地面積減少最多，從改善程度來(lái)看，以輕度水蝕荒漠化的改善程度最高。

水蝕荒漠化;三峽庫(kù)區(qū);遙感;動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

0 引言

根據(jù)聯(lián)合國(guó)《防治荒漠化公約》中對(duì)荒漠化的定義，水蝕荒漠化是指流水(以水蝕為主)作用下的荒漠化土地，由于人為活動(dòng)、氣候等因素造成地表植被破壞從而導(dǎo)致嚴(yán)重的流水侵蝕，使土地生產(chǎn)力嚴(yán)重下降直至喪失，出現(xiàn)以劣地或石質(zhì)(碎石質(zhì)等)坡地為標(biāo)志的土地嚴(yán)重退化。水蝕是指土壤因降雨而松弛，或者被水流剝離，土壤粒子被沖刷至山坡斜面下方，積存到水道或下游流域。水蝕作用不僅使表土層受到影響，還會(huì)使土壤失去蓄水和養(yǎng)分保持的能力。

在我國(guó)，水蝕荒漠化主要發(fā)生在南方地區(qū)，一般以片蝕和溝蝕為主。在花崗巖分布地區(qū)兼受重力作用影響，常伴隨有崩塌發(fā)生;在碳酸鹽巖類分布地區(qū)則以溶蝕作用為主。這些營(yíng)力作用的結(jié)果一般是出現(xiàn)劣地或石質(zhì)坡地，例如浙江常山大塘溪，坡地開(kāi)墾和植被破壞成為水蝕作用發(fā)展的突破口，使該地區(qū)有44.5%的土地成為劣地，其中有26.8%的地區(qū)變成全部喪失利用價(jià)值的嚴(yán)重荒漠化土地。在我國(guó)西南諸省的山區(qū)河谷中也常見(jiàn)以泥石流方式呈現(xiàn)的土地砂石化景觀，如滇東北的東川市小江流域等地;或以石山荒漠化景觀分布在巖溶山區(qū)，如廣西西部及云南東部等地。

三峽庫(kù)區(qū)的水蝕荒漠化現(xiàn)象歷來(lái)比較嚴(yán)重，開(kāi)展三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)，摸清三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化的分布現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)，對(duì)實(shí)施三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、國(guó)土規(guī)劃與整治，促進(jìn)該區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文利用遙感影像，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)2003年及2009年的水蝕荒漠化狀況進(jìn)行了調(diào)查與監(jiān)測(cè)，并對(duì)該區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況進(jìn)行了分析。

1 水蝕荒漠化分級(jí)

根據(jù)水蝕劣地或石質(zhì)坡地占該地區(qū)面積的比例、現(xiàn)代溝谷(細(xì)溝、切溝、沖溝)占該地區(qū)面積的比例、植被覆蓋度、土地生物生產(chǎn)量較荒漠化前下降比例及地表景觀綜合特征等指標(biāo)可將水蝕荒漠化程度劃分為4級(jí)。水蝕荒漠化的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 水蝕荒漠化分級(jí)Tab.1 Water erosion desertification classification

2 研究區(qū)概況及遙感數(shù)據(jù)源

研究區(qū)包括湖北省宜昌至重慶市江津三峽庫(kù)區(qū)的兩岸各20 km范圍，涉及重慶市主城區(qū)與巫山、巫溪、奉節(jié)、云陽(yáng)、開(kāi)縣、萬(wàn)州、忠縣、石柱、豐都、涪陵、長(zhǎng)壽以及湖北省宜昌、興山、秭歸等縣市，調(diào)查總面積達(dá)43 430.88 km2。研究區(qū)范圍如圖1所示。

圖1 研究區(qū)范圍Fig.1 Research area

本次研究選用2003年及2009年3—7月間獲取的2期航空遙感正射影像。其中2003年正射影像的空間分辨率為5 m，2009年正射影像的空間分辨率為0.5 m。

3 水蝕荒漠化現(xiàn)狀及變化分析

在對(duì)2003年、2009年三峽庫(kù)區(qū)航空遙感影像進(jìn)行幾何糾正的基礎(chǔ)上，對(duì)水蝕荒漠化遙感信息進(jìn)行增強(qiáng)和解譯，提取了三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化信息，并以2003年的水蝕荒漠化面積基數(shù)為參照，對(duì)兩時(shí)相內(nèi)的水蝕荒漠化動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了分析。

2003年三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化主要分布在萬(wàn)州到秭歸縣之間的區(qū)域，面積為16 093.99 km2，占調(diào)查區(qū)總面積的37.06%。其中輕度荒漠化區(qū)面積為11 910.49 km2，中度荒漠化區(qū)面積為3 347.67 km2，重度荒漠化區(qū)面積為835.83 km2。重度荒漠化區(qū)土地主要分布在巫溪縣、巫山縣、巴東及興山縣。

2009年三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化主要分布在萬(wàn)州到秭歸縣之間的區(qū)域，面積為15 543.41 km2，占調(diào)查區(qū)總面積的35.79%。其中輕度荒漠化區(qū)面積為11 727.48 km2，中度荒漠化區(qū)面積為3 129.74 km2，重度荒漠化區(qū)面積為686.19 km2。重度荒漠化區(qū)主要分布在巫溪縣、巫山縣、巴東及興山縣。

分析表明，2009年和2003年三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化分布規(guī)律相同，2003—2009年間，三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化區(qū)的面積減少了550.58 km2，水蝕荒漠化呈現(xiàn)零星變化特點(diǎn)，惡化的地區(qū)主要分布在巫溪縣及興山縣。其中，中度水蝕荒漠化區(qū)減少的面積最多;而重度水蝕荒漠化區(qū)的面積變化比率最大，其次為中度和輕度水蝕荒漠化區(qū)(圖2)。

圖2 2003—2009年水蝕荒漠化面積對(duì)比Fig.2 Water erosion desertification comparison in 2003 and 2009

對(duì)各種水蝕荒漠化類型間的相互轉(zhuǎn)變進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 三峽庫(kù)區(qū)2003—2009年水蝕荒漠化區(qū)轉(zhuǎn)化矩陣Tab.2 Water erosion desertification transformation matrixes in three gorges reservoir area from 2003 to 2009 (km2)

由表2可以看出:

1)2009年無(wú)水蝕荒漠化區(qū)主要從2003年的輕度荒漠化區(qū)以及中度荒漠化區(qū)域轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)，其中僅有1.65 km2的重度水蝕荒漠化區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)水蝕荒漠化區(qū)。在這幾年間，三峽庫(kù)區(qū)無(wú)水蝕荒漠化區(qū)面積呈上升趨勢(shì)，表明區(qū)內(nèi)水蝕荒漠化程度有一定的改善。

2)輕度水蝕荒漠化區(qū)是最具敏感性的一類區(qū)域，如果稍加保護(hù)和治理就能得到很好的恢復(fù)和改善，但如果稍不經(jīng)意則會(huì)繼續(xù)惡化，輕度水蝕荒漠化區(qū)的變化情況也很好地反映了這一點(diǎn)。在2009年的輕度水蝕荒漠化區(qū)中，74.82%由2003年的中度水蝕荒漠化區(qū)轉(zhuǎn)變而來(lái)，而同時(shí)卻有21.71%是從2003年的無(wú)水蝕荒漠化區(qū)轉(zhuǎn)變而來(lái)的(圖3)。

圖3 2009年輕度水蝕荒漠化區(qū)不同來(lái)源比率Fig.3 The source of mild water erosion desertification in 2009

3)中度水蝕荒漠化區(qū)的變化表明，區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境正在往好的方向發(fā)展。2003—2009年間，中度水蝕荒漠化區(qū)減少的面積最大，達(dá)169.77 km2。從2009年中度荒漠化區(qū)的轉(zhuǎn)化來(lái)源看，2003年有86.95 km2的重度水蝕荒漠化區(qū)轉(zhuǎn)化為中度荒漠化區(qū)，有 47.29 km2的輕度水蝕荒漠化區(qū)和20.34 km2的無(wú)水蝕荒漠化區(qū)轉(zhuǎn)化為中度荒漠化區(qū)。中度水蝕荒漠化區(qū)的這種變化更進(jìn)一步說(shuō)明區(qū)內(nèi)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的不穩(wěn)定性及脆弱性。雖然區(qū)域內(nèi)仍有部分地區(qū)的荒漠化程度在加劇，但從其總體上減少趨勢(shì)來(lái)看，整體生態(tài)環(huán)境的惡化趨勢(shì)有所緩解。

4)2003—2009年間，重度水蝕荒漠化區(qū)的面積減少了77.72 km2，減少幅度明顯。同時(shí)也有20.13 km2從原來(lái)的中度和輕度水蝕荒漠化區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)橹囟人g荒漠化區(qū)。從2003年重度水蝕荒漠化區(qū)的轉(zhuǎn)化去向來(lái)看，除去被庫(kù)區(qū)水域淹沒(méi)的范圍，有86.95 km2轉(zhuǎn)變?yōu)橹卸人g荒漠化區(qū)，同時(shí)也有少部分，即11.25 km2轉(zhuǎn)為輕度水蝕荒漠化區(qū)，1.65 km2轉(zhuǎn)為無(wú)水蝕荒漠化區(qū)，進(jìn)一步證明三峽庫(kù)區(qū)整體的水蝕荒漠化改善情況良好(圖4)。

圖4 2003—2009年重度水蝕荒漠化區(qū)面積變化柱狀圖Fig.4 Severe water erosion desertification variation from 2003 to 2009

通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析可以看出，2003—2009年間，三峽庫(kù)區(qū)的水蝕荒漠化得到一定的緩解，這種緩解不僅體現(xiàn)在水蝕荒漠化面積的減少上，從水蝕荒漠化嚴(yán)重程度上也是逐漸地向更輕級(jí)別轉(zhuǎn)化的。造成三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化改善的原因很多，大致有以下幾個(gè)方面:

1)生態(tài)移民工程。這是水蝕荒漠化得到改善的重要因素之一，為了保護(hù)三峽庫(kù)區(qū)某個(gè)地區(qū)特殊的生態(tài)或生態(tài)修復(fù)而進(jìn)行的移民，從客觀上減少了人為擾動(dòng)對(duì)土地的影響，這在一定程度上改善了水蝕荒漠化的程度。

相關(guān)資料表明，在三峽工程庫(kù)區(qū)超過(guò)5 000 km的庫(kù)周帶上，三峽庫(kù)區(qū)的移民范圍是在庫(kù)周壩前蓄水175 m，外加2 m的風(fēng)浪線后，從連接20 a一遇的回水線至第一道分水嶺脊線之間所涵蓋的地區(qū)。所以，三峽庫(kù)區(qū)有20個(gè)縣區(qū)都是生態(tài)移民的范圍。通過(guò)計(jì)算，三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)移民規(guī)劃安置的人口約為20萬(wàn)人。由于庫(kù)區(qū)貧困縣較多，生活在生態(tài)環(huán)境惡劣地區(qū)的部分農(nóng)村貧困人口也是移民的重要對(duì)象。在這些地區(qū)，人多地少、資源貧瘠、經(jīng)濟(jì)落后、水土流失嚴(yán)重等因素是導(dǎo)致偏遠(yuǎn)山區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的重要原因。而這些人員的遷出有利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的自我修復(fù)和完善，從而減少水蝕荒漠化的發(fā)生。

2)生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施的實(shí)施。三峽庫(kù)區(qū)地方政府制定了一系列相應(yīng)的庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，比如重慶市政府專門(mén)針對(duì)三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)保護(hù)實(shí)施了涉及三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)區(qū)劃與區(qū)域生態(tài)功能定位、森林和水生生態(tài)系統(tǒng)平衡與系統(tǒng)功能、三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境信息共享與生態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的重建與修復(fù)等方面的措施;擬定了“十一五”、“十二五”重點(diǎn)研究專項(xiàng)，其中就包括已經(jīng)實(shí)施的三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境演變與退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工作;宜昌等地區(qū)實(shí)施了天然林保護(hù)、退耕還林、農(nóng)村沼氣池等工程。這些都在一定程度上修復(fù)改善了水蝕荒漠化環(huán)境。

3)氣候條件的影響。三峽庫(kù)區(qū)氣候常年雨量充沛，三峽庫(kù)區(qū)蓄水量增加使庫(kù)區(qū)沿線更加濕潤(rùn)，降水量也有所增加，年均降水量在1 000～1 300 mm之間。尤其在2009年，僅萬(wàn)州的年降水量就達(dá)到了1 476.1 mm。庫(kù)區(qū)內(nèi)年均氣溫15～18℃。年無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)223～344 d，是我國(guó)中緯度地區(qū)熱量資源最豐富的地區(qū)之一。溫暖的氣候、豐沛的降水，非常適宜水蝕荒漠化地區(qū)植被的自我修復(fù)和生態(tài)環(huán)境的全面改善。

4 結(jié)論

1)由于特殊的地理和氣候條件，三峽庫(kù)區(qū)的水蝕荒漠化比較嚴(yán)重。2009年三峽庫(kù)區(qū)水蝕荒漠化區(qū)面積占調(diào)查區(qū)域總面積的35.79%，主要表現(xiàn)為輕度荒漠化(庫(kù)區(qū)輕度水蝕荒漠化區(qū)占全區(qū)水蝕荒漠化區(qū)總面積的75%以上)，其次為中度水蝕荒漠化區(qū);重度水蝕荒漠化區(qū)仍有一定程度的出現(xiàn)，但所占比例最小。

2)三峽庫(kù)區(qū)的水蝕荒漠化整體上呈現(xiàn)明顯改善的趨勢(shì)。不同荒漠化程度的水蝕荒漠化面積都在減少，其中中度水蝕荒漠化面積減少最多;在水蝕荒漠化改善程度上，輕度水蝕荒漠化改善程度最高。

3)不同程度水蝕荒漠化之間的轉(zhuǎn)變或演化主要發(fā)生在鄰近級(jí)別的水蝕荒漠化類型上，如重度水蝕荒漠化多改善為中度水蝕荒漠化，中度水蝕荒漠化多改善為輕度水蝕荒漠化，而從重度水蝕荒漠化改善為輕度的就很少，表明水蝕荒漠化地區(qū)生態(tài)環(huán)境的整體改善是一個(gè)緩變的過(guò)程，三峽庫(kù)區(qū)對(duì)水蝕荒漠化環(huán)境的治理仍需要采取更加科學(xué)、合理的措施。

志謝:本文很多資料數(shù)據(jù)由重慶市土地勘察規(guī)劃院和湖北吉思地理信息技術(shù)有限公司提供，在此表示衷心感謝!

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Remote Sensing Monitoring of Water Erosion Desertification in the Three Gorges Area

TONG Li－qiang，LI Li
(China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources，Beijing 100083，China)

Dynamic monitoring of water erosion desertification in the Three Gorges Area was carried out by using remote sensing technology so as to find out the dynamic changes of water erosion desertification.The water erosion desertification information was extracted through the interpretation of two phase aviation orthoprojective images taken separately in 2003 and 2009，and then the changes of water erosion desertification in those years were summarized.The monitoring results show that the condition of water erosion desertification in the Three Gorges Area was improved obviously.The Three Gorges Area began storing water in 2003，and the water reached its highest level of 175 m in 2009.All kinds of water erosion desertification was reduced obviously，especially the moderate desertification.As for the improving degree，the mild water erosion desertification has been improved most evidently.

water erosion desertification;the three gorges;remote sensing;dynamic monitoring

TP 79:X 83

A

1001－070X(2012)01－0100－04

10.6046/gtzyyg.2012.01.18

2011－04－27;

2011－06－17

國(guó)土資源大調(diào)查項(xiàng)目(編號(hào):1212010510706)資助。

童立強(qiáng)(1965－)，男，研究員，主要從事環(huán)境遙感及遙感地質(zhì)方面的研究。E－mail:tongliqiang@agrs.cn。

(責(zé)任編輯:李 瑜)