浅谈基于GIS的区域土壤侵蚀遥感快速调查技术

1、准»（sl190 - 96）的规定，土壤侵蚀强度分级，必须以年平均侵 蚀模数为判别指标，只有缺少实测及调查侵蚀模数资料时，可 以在经过分析后，运用有关侵蚀方式的指标进行分级。鉴于在 我国大部分地区暂时还难以获取足够的侵蚀模数资料,一般运 用右关侵蚀方式的指标进行分级，常用的方法是多因素综合 法，即全而考虑影响土壤侵蚀的各个因素，在分析各个因素与 土壤侵蚀量关系的基础上，确定土壤侵蚀的强度。下面以水力 侵蚀强度分级为例,简述第二次全国土壤侵蚀遥感调查屮基于 gis的多因素综合法操作技术。1 土壤侵蚀调查的技术路线在本次全国土壤侵蚀调查中，土壤侵蚀强度分级采用多因 素综合法，操作中存在截

2、然相反的两种过程，技术路线分别见 图1和图2。第一种方法,首先将区域划分为若干基本评价单 元（或网格），然后按基本单元分析影响土壤侵蚀各因索的属性 （因子值），再综合各因子值判别基本单元的侵蚀强度;第二种 方法，首先分析影响土壤侵蚀的因子值，并分别作为一个层面, 然后将各个层面叠加，得到叠加图斑和与其对应的各因子值, 再按照一定规则进行制图综台，得到评价单元及与其对应的各 因子值，综合评价各因子值确定侵蚀强度。实践证明，两种方 法都是行之有效的，其结果是客观的和可靠的。2影响土壌侵蚀因子值的提取土壤侵蚀强度分级,需要得到植被、地形（地而坡度）和土 地利用类型等3个因子值。下而就植被信息和地形信

3、息的提 取技术进行阐述（土地利用类型信息已从其他单位得到）。 211植被覆盖度获取方法由于绿色植物的光谱特征是在近红 外波段呈反射峰，在红光波段呈反射谷，故一般都采用这两个波段来研究植被。在这 两个波段组成的平面上，土壤背景的光谱数据基本上沿着与这 两个轴呈45的直线分布，这条线被称作“土壤线”，沿着“土壤 线”移向坐标原点,土壤湿度増加，因此采用近红外波段（nir）第二步:给评价单元赋因子值|土壤侵蚀因子状况图斑号面积被濒植覆地面 坡度土地利 用类型 12第三步:综合判定侵蚀强度i土壤侵蚀强度图i第一种方法技术路线图林草覆盖度地面坡度第三步:确定土壤侵蚀强度图斑号面积被度盖植覆土地利 用类型

4、 土填侵 蚀强度1n图2第二种方法技术路线图被指数，刃表不为rvi = nir/ r ,其屮nir表示近红外波段的亮度值，r表示红波段的亮度值。 不同传感器的nir和r的选取如表1。表1不同传感器比值植被指数波段选择传感器nir波段r波段tm4,5 ,73mss6,75avhrr21虽然简单比值形式能够用于绿色植物的相对测量，但地点 和轨道不同的植被指数可能有相当大的差异。(2) nqw植被指数。ndvi被指数(归一化差值植被指 数)被定义为红波段和近红外波段亮度值的差与和的比值即ndyi = (nir - r)/(nir + r)。地点和轨道 不同的ndv/植被指数值相对稳定，并且对于植被覆

5、盖相对较好的地区(如植被覆盖度大于60 %的地区)有 着很好的指示。当植被覆盖度frl对较小时，n"/可能变成负 值，为对这种情形进行修正，捉出转换植被指数的概念，即将 nd刃值增加()15后取其平方根，其表达式为tvi= (ndvi + 0. 5丿 1/2 o(3) kauth和thomas植被指数。该植被指数应归属于波段 线性组合的植被指数，是基于地物光谱统计特征设计的一种方 法。对于mss图像其定义为gvi = - 0.29mss4 - 0. 562 mss5 +0.6mss6 +0.491 mss1;对于tm图像其gvi定义为gv1 = - 0. 2848 tm + 2. 2

6、435 tm2 + 0. 5436 tm3+ 0. 7243 tm4 + 0. 0840 tm5 - 0. 1800 tm1 o(4) 土壤纠正植被指数。该植被指数消除了“土壤线”方向 上的湿度变化。在w/r和r波段组成的平而上，土壤背景的 遥感光谱基本上分布在一个椭圆形的区域内。椭恻形的长轴 就是所谓的“土壤线”，它代表土壤湿度的变化。该植被指数被 定义为sav1 =(nir r)/(nir + r + l) j x( + l),式中l为修正因子。由于土壤纠正植被指数消除了“土壤线” 方向上的湿度变化，同时进行了等值线的偏转矫正，所以其精 度相对要比其他指数高。在处理过程中，为了计算机处理方

7、便和考虑到可能的负 值，对于植被覆盖度的提取,可以采用修正nd刃植被指数，形 式如下：(0r > n1rndvi ( nr r)/( nir + r + l) j xk r < nir 式中r为方便扩张值。212地面坡度获取技术除利用传统的坡度图、坡度尺量算坡度外，在g1s软件支 度值 撚丿m将二.角形网转化为貝有拓扑天糸的多边形数据， 后将矢量的多边形数据转化为栅格坡度数据。这就是进行 析处理所需要的数据。这个过程可在arc/info软件屮，通 扩展模块tin来完成。tin绘专门的地表模型生成、显示和 析模型，可以计算坡度、坡向及其他数据。(2)由dem模型生成坡度。dem (地

8、面数字高程模型) 地形的数学描述,数据存储多为等距网格模式(矩阵形式)。 dem可以派主坡度、坡向、地势图等。利用dem计算坡度 算法，按照所用高程的个数分为4点法、8点法和9点法，按 计算方法分为算数平均值法、加权平均法、绝对值最大法、曲 拟合法心。各种算法的合理性、可靠性和适应性各具特色， 根据应用目的来选用。也可通过dem数据光照模拟处理求 平均坡度，即用光照亮度的-次微分判断坡度，-次微分绝 值大则坡度较陡，反之则坡度较缓，若一次微分为零则表示 底或山脊，即为坡向转折点'。3结语(1) 基于g1s的区域土壤侵蚀遥感调查的快速性。快速 表现在两个阶段：其一是在获得土壤侵蚀强度分级

9、本底值 (一次调查)阶段°利用gis技术，既可以在遥感信息中提 取响土壤侵蚀的因子值,又能够分析评价单元(图斑)的几何 属(如位崟和而积)，这样较手工作业更有效、快速地分类分 级计、查询侵蚀面积等。其二是在数据更新阶段。在gis支 下，对有变化或变化较大的局部进行分析和修改，即可得到 局的现状数据。实际上，基于gis的区域土壤侵蚀遥感调査 术的快速性史充分地表现在数据史新阶段。(2) 快速性的实质和基础。影响土壤侵蚀因子值是通过 析遥感影像数据、地形图、dem或其他数据提取的°因此，快 调查的基础是具有良好的基础数据，实质是挖掘数据得到赛 的信息。这就启示我们，为了快速查清水土流失现状、分析 土流失发展趋势，必须长期不懈地采集和积累全面的而不是 面的、系统的而不是零碎的、准确的而不是错误的数据。(3) 根据侵蚀类型调整因子提取方法。本文主要叙述了 力侵蚀分级指标获取技术和侵蚀强度判别的技术路线。在 别风蚀、冻融侵蚀强度时，应根据分级指标，在数据源、数捧参考文献i卜兆宏，唐万龙,李士鸿遥感技术与应用，1993 ,8(1) :