摘要:在介紹貴州喀斯特地區(qū)土地石漠化及其危害的基礎(chǔ)上，著重闡述了基于RS和GIS技術(shù)監(jiān)測(cè)石漠化的意義以及3S技術(shù)在貴州喀斯特山區(qū)土地石漠化現(xiàn)狀調(diào)查中的應(yīng)用，針對(duì)貴州喀斯特山區(qū)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，提出了相應(yīng)的石漠化治理政策和措施。探討了應(yīng)用RS和GIS技術(shù)來研究石漠化問題的重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　關(guān)鍵詞：貴州，喀斯特，石漠化，防治對(duì)策，3S技術(shù)
　　喀斯特土地石漠化指的是在濕潤(rùn)氣候條件下，受喀斯特作用及人類不合理活動(dòng)的干擾，喀斯特地表土層流失殆盡、基巖大面積裸露，呈現(xiàn)出一種無土無水無林、類似于荒漠化的景觀現(xiàn)象與過程。多年來，由于技術(shù)手段落后，貴州的石漠化始終沒有一個(gè)可信的數(shù)據(jù)，在3S(RS、GIS、GPS)技術(shù)高度發(fā)展的今天，利用這一技術(shù)研究貴州的水土流失動(dòng)態(tài)和石漠化狀況十分必要。
　　一、貴州喀斯特石漠化的現(xiàn)狀與形成
　　1.1貴州省喀斯特石漠化的現(xiàn)狀
　　有關(guān)資料顯示，我國(guó)西南地區(qū)的喀斯特地貌面積為54萬平方公里，是世界上最大的裸露型巖溶區(qū)，全省喀斯特地貌面積13萬平方公里，占全省總面積的73.8%；全省87個(gè)縣市區(qū)中，有喀斯特地貌分布的縣市區(qū)達(dá)83個(gè)，占全省縣市區(qū)的95%；全省91.7%的耕地、85.3%的農(nóng)業(yè)人口、94%的糧食產(chǎn)量、95.7%的國(guó)民生產(chǎn)總值來自于喀斯特分布地區(qū)，喀斯特地貌成為貴州省地貌的最大特征。從石漠化的地理分布來看，貴州省處于我國(guó)西南地區(qū)石漠化的幾何中心，是我國(guó)石漠化面積最大、災(zāi)害最嚴(yán)重的省份。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，貴州省有土地石漠化現(xiàn)象的縣市區(qū)達(dá)77個(gè)，占全省縣市區(qū)的88.5%；全省石漠化的土地面積達(dá)35920平方公里，占貴州省國(guó)土總面積的20.39%，而且土地石漠化正以每年900多平方公里的速度擴(kuò)展。
　　1.2貴州喀斯特石漠化的形成
　　（-）特殊的氣候?yàn)槭�漠化的形成發(fā)展提供了有利條件
　　貴州高原河川徑流的徑流深和徑流量均比較大，年內(nèi)分配不均，洪枯流量比高，河流切深，相對(duì)高差大，地表侵蝕切割強(qiáng)度大，雨季汛期水土流失動(dòng)力強(qiáng)勁。當(dāng)植被遭受破壞或暴雨時(shí)，極易造成水土流失，形成石漠化。巖溶地下水則一方面溶蝕、侵蝕，使灰?guī)r溶蝕殘余物以及上覆土壤隨地表水進(jìn)入并殘積于空間介質(zhì)中；另一方面，又?jǐn)y帶搬運(yùn)它們，不斷讓出新的空間，使石漠化過程不斷進(jìn)行。更為嚴(yán)重的是貴州喀斯特地區(qū)地下水位一般大于50m，大者上100m，大氣降水垂直滲流帶厚，很不利于表層土壤涵養(yǎng)，一到旱季植被枯死，為土壤侵蝕與丟失提供了潛能，有利于石漠化進(jìn)程。四季分明、水熱同期的氣候特點(diǎn)，既是加劇水土流失，加速石漠化的主要成因，同時(shí)又有利于綠色植被生長(zhǎng)，為石漠化的逆轉(zhuǎn)進(jìn)程提供了有利條件。
　　（二）鈣生性環(huán)境對(duì)植被生長(zhǎng)的選擇限制作用強(qiáng)
　　喀斯特山區(qū)是一種典型的鈣生性環(huán)境，組成其生態(tài)環(huán)境基底的化學(xué)元素主要為Ca、Mg、Si、Al、Mn、Fe等富鈣親石元素，而植被生長(zhǎng)所需的N、P、K等營(yíng)養(yǎng)型元素則相對(duì)匱乏；加之土層淺薄，巖體裂隙、漏斗發(fā)育，地表干旱嚴(yán)重，許多喜酸、喜濕、喜肥的植物在這里難以生長(zhǎng)，植被的退化又加劇了降雨在時(shí)空上的不均勻性，降低了水土穩(wěn)定性。典型的喀斯特區(qū)域，土層淺薄，植被稀疏，隨著森林覆蓋率的降低，喀斯特土壤失去了植被的保護(hù)后，地表水下滲，很快產(chǎn)生側(cè)向徑流，使得松散的土層被地表徑流所侵蝕，土壤流失，母巖出露，形成石漠化。
　　（三）、社會(huì)環(huán)境加速了喀斯特石漠化的形成
　　形成我省大面積石漠化景觀，固然有地質(zhì)構(gòu)造上的客觀因素，但是，我們又清醒地認(rèn)識(shí)到，更關(guān)鍵、更主要的是由于受人為活動(dòng)的影響特別是對(duì)森林植被肆意破壞，造成土壤嚴(yán)重侵蝕(以水蝕為主)、土地退化、生產(chǎn)力逐年下降而形成。人類違背自然規(guī)律，對(duì)土地、森林等自然資源的掠奪性經(jīng)營(yíng)是導(dǎo)致土地嚴(yán)重石漠化的最根本的最深層次的原因。森林過伐和過度墾殖破壞了原生或次生植被，使水土流失愈演愈烈，最終產(chǎn)生了石漠化土地。
　　二、“3S”技術(shù)在貴州石漠化調(diào)查中的應(yīng)用
　　關(guān)于貴州喀斯特石漠化現(xiàn)狀的遙感解譯，胡寶清等人在“氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用研究”課題中,采用RS和GIS技術(shù),對(duì)廣西都安喀斯特石漠化程度分級(jí)狀況與驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行全面調(diào)查,建立了全縣1∶10萬喀斯特石漠化數(shù)據(jù)庫(kù)。以RS與GIS一體化為分析手段,以TM影像為背景資料,輔以地形圖、土地利用圖、土壤圖、地質(zhì)圖以及GPS實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)等相關(guān)資料,在綜合分析的基礎(chǔ)上,建立石漠化分級(jí)的遙感影像解譯指標(biāo)體系,生成都安縣石漠化分級(jí)分布圖和數(shù)字化巖性圖,并從空間相關(guān)性的角度闡明了不同級(jí)別石漠化與碳酸鹽巖巖性之間的內(nèi)在聯(lián)系。在石漠化現(xiàn)狀的遙感解譯中應(yīng)利用多學(xué)科結(jié)合的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行相關(guān)分析，并與巖性巖組圖、坡度圖、土地利用圖等數(shù)字化圖件及其它非遙感信息疊加，結(jié)合野外GPS定位觀察，研究石漠化土地形成的各種相關(guān)關(guān)系和分布規(guī)律，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)全省石漠化進(jìn)行研究。依托遙感與地理信息系統(tǒng)所需要的計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境進(jìn)行，以能滿足貴州省石漠化遙感調(diào)查工作和石漠化數(shù)據(jù)集成工作為標(biāo)準(zhǔn)，由人機(jī)交互圖像判讀系統(tǒng)和數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)構(gòu)成。
　　2.1 人機(jī)交互圖像判讀系統(tǒng)
　　石漠化專題數(shù)據(jù)采集以陸地衛(wèi)星TM、ETM、SPOT等數(shù)字圖像作為主要信息源，微機(jī)操作系統(tǒng)可采用ENVI、ARCVIEW、ARC／INFO、MAPGIS等作為人機(jī)交互判讀及數(shù)據(jù)處理的軟件。
　　熊康寧、黎平、蘭安軍等人進(jìn)行了“喀斯特石漠化的遙感—GIS典型研究”項(xiàng)目,利用“3S”技術(shù),建立了石漠化遙感解譯指標(biāo)體系（補(bǔ)充）石漠化遙感調(diào)查作業(yè)流程，采用人機(jī)交互的判讀分析方法，根據(jù)2000年TM（4、3、2合成）影像及典型地區(qū)TM7個(gè)波段數(shù)據(jù)，其遙感解譯工作在ARCVIEW和ENVI平臺(tái)上進(jìn)行，同時(shí)疊加對(duì)應(yīng)的土地利用圖、地形圖、坡度圖、地質(zhì)圖，并參考其它相關(guān)資料及圖件，分析石漠化類型、植被覆蓋度、地表組成物質(zhì)等狀況，確定石漠化強(qiáng)度后，在微機(jī)屏幕上直接進(jìn)行石漠化強(qiáng)度勾繪、制圖，作業(yè)比例尺1:10萬，時(shí)相盡量選擇冬季圖像，資料選擇最新版本的1:10萬比例尺或1:5萬地形圖及水文地質(zhì)圖，收集與石漠化遙感調(diào)查有關(guān)的圖件和文字資料，建立石漠化類型和強(qiáng)度分級(jí)遙感解譯模式和解譯標(biāo)志，同時(shí)用GPS定位對(duì)比TM影像特征和光譜特性，拍攝相應(yīng)的野外實(shí)況照片，用于石漠化強(qiáng)度判讀分析。

　　圖3.1：技術(shù)路線框圖
　　2.2石漠化遙感調(diào)查工作流程
　　石漠化遙感調(diào)查工作流程是土地利用圖轉(zhuǎn)換成土壤侵蝕圖、圖斑識(shí)別方法、圖斑摳挖及分割、土壤侵蝕圖的結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析等，具體解譯工作流程見圖2：

　　
　　圖3.2：解譯工作流程圖
　　通過以上步驟，并以野外資料為依據(jù)，在初判石漠化圖基礎(chǔ)上不斷修訂，最終生成滿意的石漠化圖，再利用ArcView的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，統(tǒng)計(jì)出各類侵蝕類型的具體數(shù)值，并制成圖表，以利于進(jìn)行分析。
　　2.3石漠化遙感影像的判讀指標(biāo)
　　2.3.1地表質(zhì)地指標(biāo)
　　碳酸巖區(qū)多發(fā)育峰從、峰林、丘峰、丘陵、洼地等地貌形態(tài)，具有清楚的影像圖形特征，但也有少部分發(fā)育侵蝕—溶蝕山地，與常態(tài)地貌難以識(shí)別，故要借鑒于套合的地質(zhì)巖性圖進(jìn)行解譯。
　　2.3.2坡度指標(biāo)
　　當(dāng)?shù)乇碣|(zhì)地和植被狀況一定時(shí)，石漠化等級(jí)主要取決于地貌坡度，坡度等級(jí)主要從坡度圖上獲取，也可參照影像陰影的深淺獲取。
　　2.3.3植被指標(biāo)
　　當(dāng)圖斑質(zhì)地和坡度確定以后，圖斑勾繪和侵蝕等級(jí)判定的指標(biāo)就是植被、植被覆蓋度、植被結(jié)構(gòu)信息等從影像色調(diào)深淺及色相確定。一般標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像的特征如下表:
　　表3.1：石漠化分級(jí)系統(tǒng)及其影響特征

　　三、目前存在的問題和決策
　　3.1存在的問題
　　目前應(yīng)用RS和GIS技術(shù)監(jiān)測(cè)石漠化的研究還處于起步階段，工作中存在的主要問題如下:①石漠化調(diào)查資料缺乏。石漠化資料缺乏主要表現(xiàn)在大比例尺方面和資料不齊全方面，難以找到針對(duì)性強(qiáng)的石漠化調(diào)查資料。②應(yīng)用RS和GIS技術(shù)監(jiān)測(cè)石漠化還沒有形成較合理、完善的研究方法，也談不上信息共享和實(shí)際應(yīng)用。③還沒有建立基于RS和GIS技術(shù)的石漠化預(yù)警預(yù)報(bào)模型和運(yùn)行系統(tǒng)。
　　3.2對(duì)策
　　3.2.1建立防治石漠化的法規(guī)體系
　　為使防治石漠化土地的偉大事業(yè)順利實(shí)施，做到有章可循，行之有效，應(yīng)建立完善的法規(guī)。除認(rèn)真貫徹國(guó)家已經(jīng)公布實(shí)施的《中華人民共和國(guó)土地管理法及實(shí)施條例》、《中華人民共和國(guó)森林法及實(shí)施條例》、《中華人民共和國(guó)水土保持法》及貴州省的相關(guān)地方法規(guī)及實(shí)施條例外，要對(duì)防治石漠化土地防治工作中容易發(fā)生誤解、歧義、爭(zhēng)執(zhí)的問題做出明文的規(guī)定，形成行政規(guī)章，經(jīng)省人民政府發(fā)布施行。
　　3.2.2RS與GIS技術(shù)的應(yīng)用對(duì)策
　　遙感技術(shù)可提供最新現(xiàn)勢(shì)資料，進(jìn)行快而省的石漠化調(diào)查；利用GIS可以進(jìn)行快速的石漠化調(diào)查數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)，可以提高石漠化調(diào)查與評(píng)價(jià)結(jié)果資料的可用性。GIS技術(shù)能夠以數(shù)字的形式有效地管理石漠化調(diào)查與評(píng)價(jià)活動(dòng)積累的大量空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。數(shù)值型的石漠化調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果資料在應(yīng)用時(shí)極其方便、高效，具有很好的發(fā)展前景。近年來，在土地利用變化、土壤侵蝕變化、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化、國(guó)土資源調(diào)查等方面RS和GIS技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用。因此，將此技術(shù)用于項(xiàng)目實(shí)施期間的石漠化治理效益遙感監(jiān)測(cè)是完全可行的。在石漠化治理恢復(fù)區(qū)，通過特定時(shí)段的遙感影像所獲取的環(huán)境信息動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以得到地表覆被、石漠化強(qiáng)度等信息的動(dòng)態(tài)變化，為治理過程中的生態(tài)恢復(fù)效果提供有效的信息。近幾年高分辨率遙感圖像的商業(yè)化，為石漠化監(jiān)測(cè)提供了豐富的多光譜、多遙感平臺(tái)、多分辨率的遙感影像資料，使迅速獲取數(shù)據(jù)、縮短更新周期、降低成本成為可能，成為石漠化監(jiān)測(cè)可靠的新數(shù)據(jù)源。
　　3.2.3石漠化防治的措施
　　石漠化防治要全面貫徹可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想，調(diào)整地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。政府要引導(dǎo)千家萬戶，在市場(chǎng)機(jī)制的引導(dǎo)下，尊重自然規(guī)律，從實(shí)際情況出發(fā)，因地制宜地發(fā)揮當(dāng)?shù)刈匀毁Y源優(yōu)勢(shì)，發(fā)展與資源、環(huán)境相適合的“特色農(nóng)業(yè)”，調(diào)整區(qū)域的農(nóng)、林、牧、漁的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，形成“一村一品、一鄉(xiāng)一業(yè)”的特色農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，大力發(fā)展農(nóng)村沼氣、小水電，緩解農(nóng)村生活能源緊缺狀況，制定清潔能源使用的鼓勵(lì)政策解決能源緊缺問題；因地制宜發(fā)展生態(tài)產(chǎn)業(yè)，增加群眾收入。加速石漠化區(qū)域人工封育成林。在喀斯特的石質(zhì)山區(qū)，可通過人工封山育林，促進(jìn)植被的迅速恢復(fù)，充分發(fā)揮大自然生態(tài)自我修復(fù)能力，加快石漠化治理步伐。貴州通過退耕還林、封山育林、坡改梯、砌墻保土、改良土壤、開發(fā)巖溶水、種植適生經(jīng)濟(jì)作物等措施，在石漠化防治、植被恢復(fù)、生態(tài)環(huán)境綜合治理等方面取得了突出成果。各地干部群眾積極參與，大膽實(shí)踐，在石漠化治理方面積累了許多成功的經(jīng)驗(yàn)，并探索出不同的治理模式，如:小流域綜合治理模式；生態(tài)經(jīng)濟(jì)治理模式；封山育林模式；生態(tài)農(nóng)業(yè)模式、混農(nóng)林復(fù)合型綜合治理模式等。
　　四、結(jié)語(yǔ)
　　我省以防治石漠化土地為重點(diǎn)的生態(tài)建設(shè)是一個(gè)跨部門、跨學(xué)科、跨地區(qū)的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)系統(tǒng)，由林業(yè)、國(guó)土、農(nóng)業(yè)、水利、重點(diǎn)扶貧等多個(gè)子系統(tǒng)組成，信息量大，協(xié)調(diào)任務(wù)重，必須利用現(xiàn)代化的管理理念，管理組織，采取現(xiàn)代化的管理方法，依靠現(xiàn)代化的管理工具，建成現(xiàn)代化的監(jiān)管系統(tǒng)。應(yīng)用RS和GIS技術(shù)來研究石漠化問題，可以實(shí)現(xiàn)快速更新和提供現(xiàn)勢(shì)石漠化調(diào)查與評(píng)價(jià)資料，建立石漠化預(yù)警預(yù)報(bào)模型和運(yùn)行系統(tǒng)，從而為西部地區(qū)生態(tài)建設(shè)與保護(hù)、石漠化的整治提供科學(xué)依據(jù)，最終對(duì)順利實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，改善西部生態(tài)環(huán)境，幫助西部地區(qū)脫貧致富、增加農(nóng)民收入和地方經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
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