基于“3S”技术的黑龙江省黑土区土壤侵蚀监测

摘要

黑土(Black soils)具有深厚的腐殖质层，以良好的物理、化学性质和生物学特性，是得天独厚的农业土壤资源。黑土以其土质肥沃、粮食高产对人类的生存与发展作出了巨大的贡献，东北黑土区总面积约120万km2，与乌克兰和美国密西西比河流域的黑土并称为世界三大黑土带，其中黑龙江省面积约45万km2，东北黑土区是我国重要的粮食生产基地。近现代以来，由于实施掠夺式经营和过度垦殖利用，黑土区原生植被已毁坏殆尽，江河淤积、丘壑纵横、森林萎缩，风沙肆虐，洪水为患，生物多样性降低，自然灾害频发，东北黑土区已沦为中国水土流失较严重的地区之一。黑土区土壤流失在导致耕地生产力退化和粮食产量下降的同时，也加剧土壤养分损失、除草剂和农药对地表水和地下水的污染，已直接威胁到区域的生态安全与粮食安全。近年来，黑土区水土流失形势日趋严峻，农业生态系统持续退化，粮食产量低而不稳，已受到各界的广泛关注。治理水土流失，保护黑土资源已成为全社会的普遍共识。2000年以来，在各社会团体、行业部门和科研院所强烈呼吁和共同推动下，国家相继启动了一系列黑土地水土保持重点治理工程，黑土区水土保持生态建设正在广袤无垠的东北大地上全面展开。由于历史原因和技术手段的限制，该区水土流失治理与决策一直延用典型踏勘、经验估算等方法。缺乏能够客观、详尽、准确描述黑土区生态现状和水土流失危害的相关数据，从而在一定程度上降低了该区生态建设决策的科学性与实施性。治理要务，技术现行，宏观掌握该区土壤侵蚀现状及分布，为治理决策提供科技保障和基础支撑，已成为关乎黑土区治理成效的战略性举措，势在必行。
　　本项研究以卫星遥感数据（TM影像）为信息源，提取广域、多时相、多光谱、具有事实依据的地表信息，作为解译背景值。以GIS地理信息软件为交互式技术平台，通过GPS空间定位，并与技术成果和观测资料相结合，进行土壤侵蚀强度类型的综合评价，可望实现该区水土流失调查由传统人工作业向数字化作业的技术提升。充分发挥GIS多要素、大尺度、信息富集的技术优势，为准确掌握黑龙江省黑土区水土流失现状及其消长态势，开展生态环境质量评价、信息获取和制定决策提供支持，在水土保持科研、管理和生态建设领域均具有较高的研究价值和广阔的应用前景。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 黑土区土壤侵蚀影响因子分析

1．2．2 土壤侵蚀研究中的“3S”技术应用进展

2 研究区自然概况

2．1 黑土区地域界定

2．1．1 黑土区的定义原则

2．2 自然概况

2．3 土壤侵蚀成因

2．4 土壤侵蚀危害

3 监测的内容、方法和技术路线

3．1 土壤侵蚀监测分类的基本原则

3．1．1 土壤侵蚀监测分类系统

3．1．2 土壤侵蚀分级标准

3．2 监测内容

3．3 监测方法

3．3．1 全球卫星定位系统(GPS)建立解译标志方法

3．3．2 地理信息系统(GIS)空间分析和模型分析应用于土壤侵蚀判读方法

3．3．3 RS(遥感)-GIS集成卫星影像解译方法

3．4 监测的技术路线

4 研究过程及成果

4．1 遥感监测数据源

4．1．1 基础数据

4．1．2 实验观测资料

4．2 数据采集与预处理

4．2．1 图形数字化

4．2．2 属性标识

4．3 建立解译标志

4．4 模型应用与人工解译

4．4．1 技术标准

4．4．2 模型解译

4．4．3 人机交互式解译

4．5 数据库集成

4．5．1 集成原则

4．5．2 数据库集成运行环境

4．5．3 数据流程

4．6 野外验证及数据修正

4．7 技术成果

4．7．1 土壤侵蚀及其背景因子地理信息数据库

4．7．2 土壤侵蚀动态分析报告

4．7．3 土壤侵蚀遥感监测信息查询及展示系统

4．7．4 多媒体演示程式

5 遥感监测结果及动态变化分析

5．1 监测结果

5．1．1 黑龙江省1995年侵蚀遥感监测结果

5．1．2 黑龙江省2000年侵蚀遥感监测结果

5．2 土壤侵蚀动态变化分析

5．2．1 土壤侵蚀总体变化情况

5．2．2 水蚀动态变化情况

5．2．3 风蚀动态变化情况

5．3 土壤侵蚀发展趋势分析

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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