[发明专利]基于修正通用水土流失方程的水土流失遥感动态监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及水土流失风险评估领域，具体涉及一种基于修正通用水土流失方程的水土流失遥感动态监测方法。

背景技术

水土流失是指由于水的侵蚀或者风力的作用使得土壤迁出土体，导致地力下降、严重的甚至完全失去地力。古巴比伦国的消亡就是因为水土流失、环境破坏而导致的。美国在1930年代初，也发生了严重的水土流失。然而，政府、社会各阶层和民众都十分重视，采取强有力的水土保持措施，已经很好地控制了水土流失。我国的水土流失现象十分严重。黄河流域是最明显的例子，巨大的泥沙从戈壁、草原、黄土高原随着河水流入黄海。南方长江流域的水土流失同样极为严重。水土流失不仅破坏地力，而且污染环境。目前我国大多水体存在的富营养化在很大程度上就是水土流失的造成的另一恶果。因此，我国的大多数地方都急需进行水土流失治理。然而，要治理水土流失，我们必须明确水土流失的范围和程度。这样，才能有针对性地和开展有效地水土流失治理。

美国在二十世纪三十年代初发生严重的水土流失之后，成立了土壤保持局和水土保持国家实验室，开展了大量、细致的研究工作。经过30多年的努力，在1965年，得出了著名的通用水土流失方程(Universal Soil Loss Equation，USLE)。在此基础上，又经过近三十年的努力，获得了修订通用水土流失方程(Modified Universal Soil Loss Equation，MUSLE)和修正通用水土流失方程(Revised Universal Soil Loss Equation，RUSLE)。目前，国际上大多采用RUSLE来计算年均土壤流失量。其由六个因子决定：A＝R×K×LS×C×P，其中，A为年均土壤流失量估算值(t ha^-1 yr^-1)，R为降雨侵蚀力(MJ mm ha^-1 h^-1 yr^-1)，K为土壤可蚀性因子(t ha h ha^-1 MJ^-1 mm^-1)，LS为坡长与坡度结合量(无量纲)，C为植被覆盖-管理因子(无量纲)，P是水土保持措施因子(无量纲)。

根据以上公式，土壤侵蚀量由气候(降雨)、土壤、地形、植被和土地利用/覆盖等因子共同作用。其中，降雨、土壤和地形因子受自然条件影响，不同时期变化不大。而植被覆盖和土地利用等因子受人类活动影响，是易于变化但又是具有重要作用、影响极大的因子。

目前，在小范围或者局部田块，可以通过田间实测获得水土流失量。大范围的则通过遥感信息来获取，主要涉及两个方面：

1)直接利用遥感影像对水土流失或风险进行分级分类，包括目视解译和计算机自动解译。

目视解译一直是我国水土保持部门进行水土流失遥感调查采取的主要手段。我国于1985年、1999年、2001年先后开展了全国第一、二、三次土壤侵蚀遥感调查均采用该方法。该方法的优点在于可以将人的经验和知识与遥感技术结合起来，充分利用专家的先验知识，避免了单纯的光谱分析可能带来的误差。然而解译没有明确的标准，解译过程中主观性极强，使得其结果难以在空间区域和时间序列上进行对比，而且其需要投入大量的人力、资金和时间，使得成本和时效不能兼顾。

计算机自动解译是为了避免采用目视解译技术所带来的大量人力、资金和时间的投入，从卫星图像中自动提取土壤侵蚀信息的另一种可行技术。但该方法基本上是依靠单纯的光谱信息进行分类，由于土壤侵蚀本身并不是以特定的土地覆盖等地表特征出现，而且指示土壤侵蚀的土壤属性光谱信息往往被植被覆盖、田间管理和耕种方式等等这样的土壤表层信息所掩盖，理论上只利用单独利用遥感信息是难以准确判断土壤侵蚀状况的。影像分类法在土壤侵蚀研究中的应用往往局限在某些特定的半干旱地区，而对于我国南方多云雨、地形复杂区域，限制了该方法的使用。

2)利用遥感数据提取影响水土流失的某些因子，然后利用一定的数据集成模式将因子综合得到水土流失或风险等级或分类图。