基于GIS土壤侵蚀监测研究——以新疆为例

1李春蕾2夏富强

1李春蕾2夏富强

1新疆师范大学地理科学与旅游学院

2中国科学院新疆生态与地理研究所

中图分类号：S157文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）05-0000-00

摘要：以新疆为例，应用GIS技术对水利部TM影遥影像进行栅格处理，得到研究区域中水力、风力及冻融侵蚀数据，对其进行归一化处理，得到侵蚀的不同程度等级例表。然后分别对以上三种侵蚀采用主导因素法，计算出三种侵蚀在研究区域的面积及与总侵蚀面积的百分比，最后对区域内侵蚀分布情况进行地域分析。研究表明，风力侵蚀在新疆最为严重，同时还存在着两种侵蚀共同作用的区域。

关键词：GIS；水力侵蚀；风力侵蚀；冻融侵蚀；新疆

工业发展带来人口和经济的快速增长，人类对自然资源的索求越来越多，促使森林锐减、优质耕地面积下降、草地过度放牧和开垦，人为活动引起土壤退化，土地的生产能力正在局部和全部丧失。土壤侵蚀空间的不断扩大和强度的日益增加，原先局部的、次要的变化已转化为全球性的重大变化，直接威胁着人类赖以生存的环境，成为当今世界人类面临的最大挑战之一[1]。

土壤侵蚀已成为水土保持事业中最为重要的一部分，通过土壤侵蚀监测，可以及时了解其现状和发展趋势，管理部门及时发现问题和解决问题，进而更为科学地指导工作，避免盲目和重复建设[3]。本文通过对水利部TM影像数据进行1km的栅处理后，对新疆地区进行土壤侵蚀宏观监测。

1新疆区域概况

新疆位于我国西北部，地处北纬32.22～49.3，东经73.21～96.21，面积166万km2，约占全国总面积的1/6，是我国行政面积最大的省区。新疆作为干旱地区其各项自然要素都符合干旱地区的特征。由于新疆特殊的地理位置，高山与盆地相间的复杂的地貌特征，以及差异极大的水热条件的地区分布，因而使新疆境内的土壤侵蚀的形成和分布有显著的不同。

2研究方法

2.1数据来源

土壤侵蚀数据来源于中国科学院地理科学与资源研究所数据中心，为水利部2001年TM卫星遥感影像[2]调查的1km栅格数据集。该数据集包括水力、风力和冻融侵蚀3个数据，每个数据根据侵蚀强度分为若干图层，其中，水力侵蚀和风力侵蚀被分为微度、轻度、中度、强度、极强度和剧烈6个图层；冻融侵蚀被分为微度、轻度、中度、强度4个图层，数据的value项为相应等级的侵蚀面积百分比。

数据投影采用Krasovsky椭球体等面积割圆锥投影，中央经线为105°E，双标准纬线分别为25°N和北纬47°N。

2.2研究方法

本研究主要应用Arcgis软件中分析模块，对风力、水力和冻融侵蚀叠加后进行数据归一化处理，之后对其三个指标因子进行主导因素法，得到研究区域的土壤侵蚀分布图。

3研究结论与分析

3.1数据归一化处理

该数据首先采用“侵蚀等级*面积百分比”后，在Arcgis的SpatialAnalyst模块中进行空间叠加计算，分别得到1km栅格上的水力侵蚀、风力侵蚀和冻融侵蚀值；最后，根据土壤侵蚀的宏观格局，确定归一化处理的标准。

表1土壤侵蚀归一化处理标准

3.2土壤侵蚀指标数据主导因素法处理

图1土壤侵蚀指标区域图

表2土壤侵蚀情况统计表

依据土壤侵蚀指标的处理结果，采用主导因素法计算，可得到新疆土壤侵蚀的综合结果

3.3研究分析

3.3.1土壤侵蚀总体格局分析：新疆土壤侵蚀总面积为1630341km2,占总面积的99.997%（通过数据的统计面积1630394km2计算，与新疆实际面积有差异，下同），其中强度以上侵蚀面积605592km2，占37.14%，尤以风力侵蚀的影响最为严重，南疆的塔里木盆地是风力侵蚀最为严重的区域；山区也是土壤侵蚀发生的重要区域，主要分布在阿尔泰山、天山中西部山地、喀喇昆仑山、昆仑山和阿尔金山等山区；此外，新疆还存在着两种以上侵蚀共同作用区域163371km2,占总面积的9.898%，主要分布在山区和沙漠边缘地带，其中山区以水力侵蚀和冻融侵蚀共同作用为主，沙漠边缘区为水力侵蚀与风力侵蚀共同作用。

图2两种以上侵蚀作用区域图

3.3.2水力侵蚀分析：新疆水力侵蚀总面积为360096km2,占全疆总面积的22.09%，总体上分布在山区，在农业活动较为频繁的天山北坡、额尔齐斯河流域、伊犁河流域、塔里木河流域、叶尔羌河流域、和田河流域等也有分布，侵蚀程度存在着由山区向平原区逐渐降低的趋势。

3.3.3风力侵蚀分析：新疆风力侵蚀总面积为1100036km2,占全疆总面积的67.47%，总体上分布在平原区，存在着由山区向沙漠核心区逐渐家中的趋势，南疆的塔里木盆地腹地为风力侵蚀最为严重的区域，北疆风力侵蚀最严重的区域在准噶尔盆地腹地，这两片区域分别为塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠所在。

3.3.4冻融侵蚀分析：新疆冻融侵蚀面积为333460km2,占20.45%，都分布在海拔较高，年均温较低的极高山区，冻融侵蚀的程度具有由南向北逐渐加剧的趋势，与分布的纬度具有较强的相关性。

4结论

通过研究表明新疆土壤侵蚀总面积为1630341km2,占总面积的99.997%，其中强度以上侵蚀面积605592km2，占37.14%，尤以风力侵蚀的影响最为严重，山区也是土壤侵蚀发生的重要区域。新疆还存在着两种以上侵蚀共同作用区域163371km2,占总面积的9.898%，主要分布在山区和沙漠边缘地带，其中山区以水力侵蚀和冻融侵蚀共同作用为主，沙漠边缘区为水力侵蚀与风力侵蚀共同作用。以上结论可以看出，新疆土壤侵蚀已成为自然环境方面不容忽视的问题。新疆地处祖国的西北部，拥有丰富的矿产资源，为今后经济的发展提供能源动力。但发展中却不能以牺牲自然资源为代价，人口与经济只有在和谐中共同发展，才能为人类提供更好地后续力量。

参考文献：

[1]刘良梧，龚子同.全球土壤退化评价[1].自然资源[M]，1995，(1):10-15.

[2]水利部:水利部关于公布全国第二次土壤侵蚀遥感调查成果的报告(水保[2001]623号).2001

[3]赵串串，孙根行等.基于GIS和RS的土壤侵蚀监测研究.中国水土保持[J]，2009，(11):27-30.

作者简介：

1.李春蕾，女，1975.09，新疆师范大学地理科学与旅游学，硕士研究生，资源环境遥感监测。

2.夏富强，男，1973.05，中国科学院新疆生态与地理研究所，博士，副研究员，区域规划。