基于3S技术的彭阳县水土保持效益评价研究

摘要

研究以位于黄土丘陵沟壑区第二副区的彭阳县为研究对象，应用3S技术、综合评价法和灰色关联分析法，以彭阳县2005年SPOT5(2.5m)、2015年GF2(1m)遥感影像，2005年、2015年TM(30m)遥感影像、DEM和统计数据等为数据源，基于2005-2015年彭阳县水土保持综合治理状况，参考国内外有关建立效益评价指标体系的原则和方法选取指标，从生态、经济、社会3个方面构建彭阳县水土保持效益评价指标体系，应用组合赋权法确定各项指标权重，运用ArcGIS、ENVI、eCognition等软件，提取水土保持基础信息，评价彭阳县水土保持效益并分析2005、2015年彭阳县水土保持效益的时空特征，采用灰色关联分析研究彭阳县水土保持效益空间分异的影响因素，为水土流失防治、水土保持科学研究等提供可靠的数据支持，为水土保持管理和决策提供科学依据。主要结论如下:
　　(1)研究综合运用3S技术提取水土保持基础信息，利用GPS技术快速定位和准确获取数据的能力，进行野外实地调查，建立彭阳县土地利用遥感解译标志;运用RS技术对遥感影像进行预处理，从TM遥感影像中提取NDVI值，基于面向对象自动提取梯田信息;利用GIS技术强大的空间分析能力获得土壤侵蚀数据，利用空间表达能力，对评价结果进行可视化表达，直观反映水土保持效益的空间分布、空间集聚特性。3S技术在提取水土保持基础信息方面，在直观反映水土保持效益的研究内容、空间分布特性等方面优势明显，为水土流失防治和水土保持科学研究等快速准确地提供可靠的数据支持。
　　(2)研究结合南山生态经济型流域模式及彭阳县水土保持建设等实际情况，综合理论推导、专家咨询、文献频数分析等方法，从生态效益、经济效益和社会效益三个维度选取水土流失治理度、加权平均土壤侵蚀模数、粮食单产、人均牲畜饲养量、土地生产率和土地利用结构等11个指标，构建彭阳县水土保持效益评价指标体系，采用组合赋权法确定评价指标权重，运用综合评价模型和空间分析法对研究区12个乡镇的水土保持综合效益、生态效益、经济效益和社会效益进行计算，分析2005、2015年各效益的时空变化，评价结果符合彭阳县水土保持实际情况，说明评价指标的选取及评价方法适合彭阳县水土保持效益评价。
　　(3)从时间变化看，2005年-2015年彭阳县各乡镇生态效益、经济效益、社会效益和综合效益得分均提高。其中综合效益平均得分由1.31增加到1.66。生态效益平均得分由1.41增加到1.68，经济效益平均得分由1.20增加到1.57，社会效益平均得分由1.30增加到1.71。通过一系列水保措施的实施，彭阳县水土保持生态效益、经济效益和社会效益都有所提升，水土保持建设已见成效。
　　(4)从空间格局看，彭阳县水土保持综合效益呈现南高北低的空间分异格局。综合效益较高的位于南部的白阳镇、古城镇、红河镇和新集乡等乡镇。综合效益得分2005年均大于1.35，2015年均大于1.70;综合效益较低的位于北部的交岔乡、罗洼乡、小岔乡和冯庄乡等乡镇，2005年综合效益得分均低于1.26，2015年均低于1.60。生态效益、经济效益、社会效益各分效益的空间格局与综合效益空间格局基本相同，整体南部乡镇得分高于北部。
　　(5)研究采用灰色关联度模型计算各因子的关联度，反映影响因子对彭阳县水土保持效益空间分异影响程度的大小。结果显示人均收入、多年平均降雨量、坡度、地形起伏度、高程5个因素与综合效益、生态效益、经济效益和社会效益关联度均大于0.8，是水土保持效益空间分异的主要影响因素，且影响程度:人均收入＞多年平均降雨量＞高程＞地形起伏度＞坡度。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究综述

1．3 研究内容

1．4 研究创新点

2．1 研究区概况

2．2 数据来源

2．3 数据处理

2．4 研究方法

2．5 技术路线

第三章 水土保持效益评价指标体系构建

3．1 指标体系构建

3．2 指标标准化处理

3．3 指标权重确定

3．4 综合评价模型

3．5 本章小结

第四章 水土保持基础信息提取

4．1 土地利用数据的提取

4．2 梯田信息的自动提取

4．3 植被覆盖度的提取

4．4 土壤侵蚀数据的提取

4．5 结论

4．6．本章小结

第五章 水土保持效益时空变化分析

5．1 水土保持效益计算

5．2 水土保持效益时间变化分析

5．3 水土保持效益空间变化分析

5．4 结论

5．5 本章小结

第六章 水土保持效益空间分异影响因素分析

6．1 影响因子的选取

6．2 数据获取与处理

6．3 灰色关联分析

6．4 灰色关联结果分析

6．5 结论

6．6 本章小结

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

个人简介