基于RS的都安石漠化时空演变研究.pdf

第 卷第 期 年 月环境科学与管理 收收稿稿日日期期:基基金金项项目目:年年广广西西高高校校中中青青年年教教师师科科研研基基础础能能力力提提升升项项目目 基基于于 石石漠漠化化信信息息提提取取研研究究 以以广广西西为为例例()年年广广西西高高校校中中青青年年教教师师科科研研基基础础能能力力提提升升项项目目 基基于于星星载载高高光光谱谱遥遥感感数数据据的的甘甘蔗蔗产产量量预预估估技技术术研研究究()作作者者简简介介:苏苏成成杰杰()男男 硕硕士士研研究究生生 工工程程师师 讲讲师师 主主要要从从事事遥遥感感图图像像处处理理和和应应用用研研究究工工作作 通通信信作作者者:施施宇宇军军文文章章编编号号:()基基于于 的的都都安安石石漠漠化化时时空空演演变变研研究究苏苏成成杰杰 施施宇宇军军 范范亚亚军军 蒋蒋霖霖 王王文文贯贯(广广西西建建设设职职业业技技术术学学院院 土土木木工工程程学学院院 广广西西 南南宁宁 )摘摘 要要:喀喀斯斯特特石石漠漠化化是是土土地地荒荒漠漠化化现现象象的的重重要要部部分分 严严重重制制约约生生态态环环境境可可持持续续发发展展 基基于于 和和 遥遥感感影影像像提提取取都都安安石石漠漠化化信信息息 年年、年年和和 年年石石漠漠化化面面积积分分别别为为:.、.和和 .年年 年年 石石漠漠化化土土地地年年均均增增加加 .其其中中轻轻度度石石漠漠化化年年均均增增加加速速度度高高达达 .轻轻度度石石漠漠化化演演变变加加剧剧最最严严重重 动动态态度度高高达达 .年年 年年 石石漠漠化化土土地地出出现现逆逆转转 年年均均逆逆转转速速度度为为 .其其中中极极强强石石漠漠化化、强强度度石石漠漠化化和和轻轻度度石石漠漠化化均均发发生生不不同同程程度度的的逆逆转转 年年均均逆逆转转速速度度都都高高于于 近近 年年都都安安石石漠漠化化呈呈现现出出先先加加剧剧后后逆逆转转的的时时空空演演变变 说说明明都都安安的的城城市市生生态态空空间间的的范范围围、成成分分和和布布局局趋趋于于合合理理化化 关关键键词词:都都安安 石石漠漠化化 遥遥感感中中图图分分类类号号:文文献献标标志志码码:():.:前前言言喀喀斯斯特特石石漠漠化化是是指指在在独独特特的的喀喀斯斯特特地地质质条条件件和和气气候候环环境境背背景景下下 因因为为遭遭受受不不合合理理的的人人类类活活动动的的影影响响 导导致致岩岩石石大大量量岀岀露露 促促使使土土地地可可利利用用的的价价值值下下降降 中中国国西西南南地地区区地地处处热热带带或或亚亚热热带带气气候候区区 是是世世界界上上喀喀斯斯特特地地貌貌面面积积分分布布最最广广泛泛、特特色色最最鲜鲜明明和和发发第 卷第 期 年 月苏成杰等基于 的都安石漠化时空演变研究 育育最最密密集集的的地地区区 西西南南喀喀斯斯特特石石漠漠化化分分布布面面积积最最广广的的前前三三个个省省(区区、市市)为为贵贵州州省省、广广西西壮壮族族自自治治区区和和云云南南省省 石石漠漠化化加加剧剧演演变变的的本本质质就就是是粗粗放放式式和和不不科科学学的的土土地地利利用用引引起起喀喀斯斯特特地地区区可可有有效效利利用用的的土土地地骤骤减减 石石漠漠化化的的时时空空演演变变的的实实质质是是人人类类活活动动对对生生态态系系统统的的干干预预 直直接接对对生生态态环环境境的的演演变变的的方方向向 从从 世世纪纪 年年代代末末以以来来 西西南南喀喀斯斯特特地地区区石石漠漠化化呈呈现现出出自自先先增增加加后后减减少少的的变变化化趋趋势势 石石漠漠化化程程度度明明显显减减轻轻 表表明明了了中中国国政政府府治治理理石石漠漠化化的的措措施施是是有有效效的的 对对石石漠漠化化信信息息提提取取和和演演变变研研究究有有以以下下方方法法:基基于于不不同同年年份份的的 遥遥感感影影像像数数据据 可可利利用用转转移移矩矩阵阵分分析析石石漠漠化化动动态态 采采用用高高分分五五号号高高光光谱谱数数据据的的混混合合像像元元分分解解法法和和 多多光光谱谱数数据据的的光光谱谱指指数数法法可可以以提提取取石石漠漠化化信信息息 基基于于 技技术术提提取取石石漠漠化化信信息息 利利用用转转变变矩矩阵阵和和动动态态度度分分析析石石漠漠化化转转变变情情况况和和转转变变速速率率 文文章章根根据据 和和 遥遥感感影影像像 运运用用 软软件件提提取取都都安安 年年、年年和和 年年的的石石漠漠化化信信息息 分分析析近近 年年都都安安石石漠漠化化的的时时空空演演变变 研研究究区区概概述述都都安安瑶瑶族族自自治治县县位位于于广广西西壮壮族族自自治治区区中中部部偏偏西西 东东经经 北北纬纬 隶隶属属于于广广西西壮壮族族自自治治区区河河池池市市 地地处处于于云云贵贵高高原原向向广广西西盆盆地地过过渡渡的的斜斜坡坡地地带带上上 都都阳阳山山脉脉东东段段 总总体体地地势势为为北北西西高高、南南东东低低 是是全全国国喀喀斯斯特特地地貌貌发发育育最最为为典典型型的的地地区区之之一一 地地层层以以石石炭炭系系与与二二叠叠系系的的碳碳酸酸盐盐岩岩为为主主 占占总总面面积积的的 左左右右 土土壤壤以以石石灰灰岩岩土土为为主主 占占全全县县总总土土地地面面积积的的 左左右右 都都安安属属于于南南亚亚热热带带季季风风气气候候区区 年年均均气气温温 年年均均降降雨雨量量为为 亚亚热热带带常常绿绿阔阔叶叶林林是是该该县县的的主主要要植植被被 因因为为长长期期受受到到过过度度的的破破坏坏 生生态态环环境境严严重重失失衡衡 石石漠漠化化严严重重 根根据据 年年 广广西西统统计计年年鉴鉴 数数据据 都都安安县县总总人人口口 .万万人人(年年末末)年年全全县县农农村村居居民民人人均均可可支支配配收收入入 元元 低低于于河河池池市市全全市市农农村村居居民民人人均均可可支支配配收收入入 元元 脆脆弱弱的的生生态态环环境境、突突出出的的人人地地矛矛盾盾和和薄薄弱弱的的经经济济基基础础制制约约着着都都安安经经济济社社会会的的可可持持续续发发展展 对对石石漠漠化化的的时时空空演演变变产产生生重重大大影影响响 不不同同三三年年都都安安石石漠漠化化信信息息的的提提取取.数数据据源源陆陆地地卫卫星星的的主主要要目目的的是是搜搜集集地地球球资资源源和和环环境境信信息息 由由于于陆陆地地卫卫星星能能提提供供较较为为廉廉价价周周期期性性的的遥遥感感数数据据 因因此此在在土土地地利利用用和和水水系系资资源源勘勘察察、农农业业作作物物生生长长状状况况监监测测、矿矿产产勘勘察察、地地质质与与测测绘绘、自自然然灾灾害害动动态态变变化化监监测测和和环环境境变变化化的的动动态态监监测测等等均均得得到到广广泛泛应应用用 以以美美国国从从 年年以以来来不不间间断断成成功功发发射射的的 颗颗“陆陆地地卫卫星星”()为为主主 因因此此 文文章章选选取取陆陆地地卫卫星星拍拍摄摄的的 的的 和和 的的 遥遥感感影影像像提提取取石石漠漠化化信信息息 在在中中国国科科学学院院网网站站(:/.)分分别别下下载载覆覆盖盖整整个个都都安安的的 年年和和 年年的的 的的 年年的的 的的 遥遥感感影影像像 运运用用专专业业软软件件 对对遥遥感感影影像像进进行行镶镶嵌嵌 根根据据都都安安境境界界的的矢矢量量文文件件对对镶镶嵌嵌的的影影像像进进行行裁裁剪剪得得到到不不同同年年份份整整个个都都安安的的遥遥感感影影像像 如如图图 所所示示为为假假彩彩色色合合成成的的 年年的的都都安安遥遥感感影影像像图图 图 年都安假彩色合成的影像第 卷第 期 年 月苏成杰等基于 的都安石漠化时空演变研究 .喀喀斯斯特特石石漠漠化化分分级级特特征征以以前前人人分分类类标标准准为为参参考考 根根据据都都安安喀喀斯斯特特地地区区野野外外实实地地调调查查和和验验证证为为依依据据 喀喀斯斯特特石石漠漠化化可可以以划划分分成成极极强强度度石石漠漠化化、强强度度石石漠漠化化、中中度度石石漠漠化化、轻轻度度石石漠漠化化和和潜潜在在石石漠漠化化 个个等等级级 极极强强度度石石漠漠化化地地类类特特征征:是是石石漠漠化化发发育育最最严严重重的的阶阶段段 石石漠漠化化现现象象显显著著 地地表表植植被被覆覆盖盖度度低低于于 基基岩岩裸裸露露率率大大于于 大大量量基基岩岩露露出出地地表表 土土壤壤分分散散分分布布在在石石沟沟、石石槽槽和和石石缝缝中中 岩岩石石间间隙隙中中零零星星长长有有少少量量植植被被 基基本本处处于于裸裸露露石石山山的的景景观观 强强度度石石漠漠化化地地类类特特征征:是是石石漠漠化化发发育育较较为为严严重重的的阶阶段段 石石漠漠化化现现象象较较为为明明显显 地地表表植植被被覆覆盖盖度度介介于于 之之间间 基基岩岩裸裸露露率率大大于于 土土壤壤破破碎碎的的分分布布于于溶溶蚀蚀沟沟、溶溶蚀蚀缝缝和和溶溶蚀蚀坑坑中中 土土层层厚厚度度一一般般不不超超过过 在在破破碎碎分分布布的的土土壤壤中中长长有有少少数数旱旱生生的的草草本本植植物物和和小小灌灌木木 在在冬冬季季旱旱生生的的草草本本类类植植物物基基本本上上枯枯萎萎 与与夏夏季季植植被被覆覆盖盖度度相相差差大大 具具有有明明显显的的季季节节性性 强强度度石石漠漠化化较较高高的的发发生生于于石石灰灰岩岩含含量量高高的的峰峰丛丛、峰峰林林喀喀斯斯特特山山地地或或丘丘陵陵中中 在在这这类类地地区区大大多多数数为为利利用用率率低低的的荒荒草草地地和和少少数数陡陡坡坡开开垦垦地地 中中度度石石漠漠化化地地类类特特征征:地地表表植植被被覆覆盖盖度度介介于于 之之间间 基基岩岩裸裸露露率率大大于于 土土壤壤被被石石芽芽分分割割 土土壤壤侵侵蚀蚀显显著著 土土壤壤厚厚度度一一般般小小于于 以以草草本本植植物物和和灌灌木木混混合合群群落落为为主主要要地地表表植植被被 生生草草本本植植物物或或小小灌灌木木生生长长于于出出露露基基岩岩的的裂裂缝缝和和溶溶沟沟的的土土壤壤中中 冬冬季季部部分分地地表表植植被被枯枯萎萎 引引起起地地表表植植被被覆覆盖盖度度的的显显著著下下降降 中中度度石石漠漠化化多多数数发发生生在在纯纯碳碳酸酸盐盐岩岩峰峰丛丛洼洼地地或或峰峰林林地地貌貌喀喀斯斯特特山山地地丘丘陵陵上上 该该地地区区属属于于人人类类活活动动频频繁繁的的区区域域 轻轻度度石石漠漠化化地地类类特特征征:石石漠漠化化现现象象不不明明显显 地地表表植植被被覆覆盖盖度度大大于于 岩岩石石裸裸露露率率介介于于 之之间间 石石芽芽少少量量出出现现在在土土壤壤中中 土土壤壤层层片片状状连连续续分分布布 一一般般情情况况下下土土层层厚厚度度大大于于 最最厚厚可可高高达达.地地表表植植被被长长势势好好且且种种类类较较为为丰丰富富 主主要要是是多多年年草草本本植植物物、灌灌丛丛、灌灌木木以以及及藤藤本本群群混混合合体体 潜潜在在石石漠漠化化地地类类特特征征:该该地地区区基基本本上上不不存存在在石石漠漠化化现现象象 地地表表植植被被覆覆盖盖大大于于 基基岩岩裸裸露露率率小小于于 具具有有连连续续分分布布的的土土壤壤 土土壤壤厚厚度度一一般般为为介介于于 .之之间间 灌灌木木、乔乔木木和和草草均均有有 植植被被种种类类丰丰富富、结结构构完完整整 潜潜在在石石漠漠化化生生态态系系统统基基本本上上保保持持平平衡衡 属属于于经经过过石石漠漠化化治治理理后后恢恢复复或或者者人人类类活活动动较较为为合合理理的的地地区区 .石石漠漠化化信信息息的的提提取取根根据据 个个级级别别的的石石漠漠化化特特征征 可可通通过过像像元元二二分分模模型型提提取取石石漠漠化化信信息息 相相关关研研究究表表明明提提取取石石漠漠化化信信息息有有较较高高的的精精度度 文文章章基基于于二二分分像像元元模模型型 运运用用遥遥感感图图像像处处理理专专业业软软件件 的的决决策策树树分分类类方方法法提提取取研研究究区区 年年、年年和和 年年的的石石漠漠化化信信息息 获获得得都都安安不不同同三三年年石石漠漠化化空空间间分分布布图图(见见图图 )图 不同年都安石漠化空间分布图第 卷第 期 年 月苏成杰等基于 的都安石漠化时空演变研究 表表 不不同同三三年年都都安安石石漠漠化化面面积积统统计计年年份份石石漠漠化化等等级级面面积积()占占都都安安总总土土地地面面积积()极极强强 .强强度度 .中中度度 .轻轻度度 .潜潜在在 .总总和和 .极极强强 .强强度度 .中中度度 .轻轻度度 .潜潜在在 .总总和和 .极极强强 .强强度度 .中中度度 .轻轻度度 .潜潜在在 .总总和和 .文文章章研研究究区区为为都都安安 总总土土地地面面积积为为 不不同同三三年年各各个个等等级级石石漠漠化化统统计计结结果果如如表表 所所示示 年年都都安安石石漠漠化化总总面面积积为为 .占占都都安安县县总总土土地地面面积积的的 .年年都都安安石石漠漠化化总总面面积积为为 .占占都都安安县县总总土土地地面面积积的的 .年年都都安安石石漠漠化化总总面面积积为为 .占占都都安安县县总总土土地地面面积积的的 从从以以上上统统计计结结果果可可知知 年年 年年 都都安安石石漠漠化化总总面面积积大大幅幅度度增增加加 年年 年年 都都安安石石漠漠化化总总面面积积出出现现减减少少 近近 年年都都安安石石漠漠化化演演变变分分析析喀喀斯斯特特石石漠漠化化是是一一个个随随着着时时间间推推移移而而动动态态的的演演变变过过程程 可可以以表表征征生生态态环环境境恶恶化化的的程程度度 其其自自身身景景观观特特性性可可以以表表现现石石漠漠化化的的动动态态变变化化 石石漠漠化化土土地地动动态态变变化化程程度度是是指指某某个个研研究究区区在在一一定定时时间间段段内内某某个个等等级级石石漠漠化化土土地地类类型型在在数数量量上上改改变变的的情情况况 可可以以真真实实的的反反映映石石漠漠化化土土地地变变化化的的剧剧烈烈程程度度 可可用用以以下下公公式式计计算算:式式()式式()中中 为为起起始始年年统统计计面面积积 为为终终止止年年统统计计面面积积 为为监监测测年年数数 动动态态度度为为正正值值表表示示某某个个等等级级石石漠漠化化演演变变加加剧剧 负负值值则则表表示示石石漠漠化化有有逆逆转转的的趋趋势势 动动态态度度 值值的的绝绝对对值值的的大大小小 反反映映石石漠漠化化变变化化趋趋势势的的快快慢慢 表表 年年到到 年年都都安安石石漠漠化化动动态态变变化化信信息息石石漠漠化化等等级级面面积积()年年 年年 年年 年年石石漠漠化化变变化化面面积积石石漠漠化化年年均均变变化化量量动动态态度度极极强强 .强强度度 .中中度度 .轻轻度度 .潜潜在在 .小小计计 .表表 年年到到 年年都都安安石石漠漠化化动动态态变变化化信信息息石石漠漠化化等等级级面面积积()年年 年年 年年 年年石石漠漠化化变变化化面面积积石石漠漠化化年年均均变变化化量量动动态态度度极极强强 .强强度度 .中中度度 .轻轻度度 .潜潜在在 .小小计计 .第 卷第 期 年 月苏成杰等基于 的都安石漠化时空演变研究 根根据据遥遥感感图图像像处处理理软软件件 对对遥遥感感影影像像的的解解译译 并并统统计计 个个时时期期都都安安各各个个不不同同等等级级石石漠漠化化土土地地的的面面积积 详详细细分分析析都都安安石石漠漠化化土土地地动动态态变变化化的的趋趋势势(见见表表 和和表表 )近近 年年来来 都都安安石石漠漠化化总总面面积积先先快快速速增增长长 后后逐逐渐渐逆逆转转 各各个个不不同同等等级级的的石石漠漠化化土土地地均均有有不不同同程程度度的的加加剧剧或或逆逆转转 年年 年年 各各个个等等级级石石漠漠化化土土地地均均出出现现快快速速的的加加剧剧 年年 年年 极极强强度度石石漠漠化化、强强度度石石漠漠化化和和轻轻度度石石漠漠化化出出现现逆逆转转 中中度度石石漠漠化化和和潜潜在在石石漠漠化化出出现现加加剧剧 但但石石漠漠化化土土地地总总体体出出现现逆逆转转 年年 年年 石石 漠漠 化化 土土 地地 年年 均均 增增 加加 在在各各个个等等级级石石漠漠化化中中 轻轻度度石石漠漠化化年年均均增增加加速速度度最最快快 高高达达 .轻轻度度石石漠漠化化演演变变加加剧剧最最严严重重 动动态态度度高高达达 .其其次次为为强强度度石石漠漠化化 动动态态度度均均为为 .由由于于本本世世纪纪初初期期喀喀斯斯特特地地区区生生产产力力水水平平低低下下和和沿沿袭袭着着传传统统的的生生活活方方式式 长长期期不不合合理理的的人人为为活活动动导导致致石石漠漠化化演演变变严严重重加加剧剧 石石漠漠化化未未引引起起政政府府部部门门重重视视 没没有有制制定定相相应应的的措措施施治治理理石石漠漠化化 随随着着人人口口的的逐逐年年增增长长 在在自自然然资资源源匮匮乏乏的的喀喀斯斯特特石石山山地地区区为为了了生生存存需需要要进进行行陡陡坡坡开开垦垦耕耕种种 使使得得原原本本植植被被稀稀疏疏和和单单一一的的地地区区植植被被遭遭到到严严重重破破坏坏 水水土土流流失失严严重重 大大量量基基岩岩裸裸露露 生生态态环环境境系系统统严严重重失失衡衡 加加剧剧石石漠漠化化演演变变 年年 年年 石石漠漠化化土土地地出出现现逆逆转转 年年均均逆逆转转速速度度为为 .其其中中极极强强石石漠漠化化、强强度度石石漠漠化化和和轻轻度度石石漠漠化化均均发发生生不不同同程程度度的的逆逆转转 年年均均逆逆转转速速度度都都高高于于 中中度度石石漠漠化化和和潜潜在在石石漠漠化化出出现现演演变变加加剧剧 年年均均演演变变加加剧剧程程度度较较上上一一时时期期略略高高 石石漠漠化化出出现现逆逆转转且且具具有有逆逆转转速速度度快快的的趋趋势势 主主要要是是由由于于石石漠漠化化引引起起全全社社会会的的高高度度重重视视 喀喀斯斯特特石石山山地地区区生生产产水水平平提提高高和和生生活活方方式式的的转转变变 减减少少对对环环境境施施加加的的压压力力 生生态态环环境境系系统统得得以以恢恢复复 政政府府部部门门实实行行封封山山育育林林措措施施 植植被被覆覆盖盖度度逐逐年年增增加加 结结束束语语 年年都都安安石石漠漠化化总总面面积积为为 .年年都都安安石石漠漠化化总总面面积积为为 .年年都都安安石石漠漠化化总总面面积积为为 .年年 年年不不同同等等级级的的石石漠漠化化土土地地总总体体呈呈上上升升变变化化 年年 年年不不同同等等级级石石漠漠化化土土地地呈呈下下降降趋趋势势 年年 年年 石石漠漠化化土土地地年年均均增增加加 .其其中中轻轻度度石石漠漠化化年年均均增增加加速速度度高高达达 .轻轻度度石石漠漠化化演演变变加加剧剧最最严严重重 动动态态度度高高达达 在在自自然然资资源源匮匮乏乏的的喀喀斯斯特特石石山山地地区区人人地地矛矛盾盾突突出出 生生态态环环境境系系统统严严重重失失衡衡 加加剧剧石石漠漠化化演演变变 年年 年年 石石漠漠化化土土地地出出现现逆逆转转 年年均均逆逆转转速速度度为为 .其其中中极极强强石石漠漠化化、强强度度石石漠漠化化和和轻轻度度石石漠漠化化均均发发生生不不同同程程度度的的逆逆转转 年年均均逆逆转转速速度度都都高高于于 都都安安石石漠漠化化演演变变的的逆逆转转表表明明植植被被覆覆盖盖的的逐逐年年增增加加 生生态态系系统统得得以以恢恢复复 说说明明政政府府部部门门采采取取治治理理石石漠漠化化的的措措施施有有效效 参参考考文文献献:罗罗旭旭玲玲 王王世世杰杰 白白晓晓永永 等等.西西南南喀喀斯斯特特地地区区石石漠漠化化时时空空演演变变过过程程分分析析 .生生态态学学报报 ():.李李阳阳兵兵.中中国国西西南南岩岩溶溶地地区区石石漠漠化化转转型型演演变变解解析析 .中中国国岩岩溶溶 ():.陈陈棋棋 张张超超 田田湘湘云云 等等.云云南南省省 年年石石漠漠化化时时空空演演变变分分析析 .浙浙江江农农林林大大学学学学报报 ():.余余梦梦 李李阳阳兵兵 罗罗光光杰杰.中中国国西西南南岩岩溶溶山山地地石石漠漠化化演演变变趋趋势势 .生生态态学学报报 ():.徐徐红红枫枫 王王妍妍 刘刘云云根根 等等.基基于于 的的典典型型峰峰丛丛洼洼地地石石漠漠化化时时空空演演变变与与驱驱动动因因子子分分析析 以以西西畴畴县县为为例例 .水水土土保保持持研研究究 ():.李李娜娜 甘甘甫甫平平 董董新新丰丰 等等.基基于于高高分分五五号号高高光光谱谱数数据据的的石石漠漠化化调调查查应应用用研研究究 /.自自然然资资源源遥遥感感.:/./.夏夏诗诗禹禹 彭彭海海 吴吴平平英英.湘湘西西岩岩溶溶区区石石漠漠化化空空间间动动态态研研究究 以以凤凤凰凰县县为为例例 .湖湖北北林林业业科科技技 ():.苏苏成成杰杰 岳岳涛涛 蒋蒋霖霖 等等.喀喀斯斯特特石石漠漠化化与与人人文文驱驱动动因因素素相相关关性性研研究究 以以广广西西为为例例 .广广西西科科学学 ():.