流域土壤侵蝕的快速評(píng)估方法及尺度效應(yīng)項(xiàng)目摘要

構(gòu)建不同空間尺度上土壤侵蝕環(huán)境因子及表現(xiàn)因子的指標(biāo)體系，界定各尺度上的表現(xiàn)因子和環(huán)境因子并確定其量化指標(biāo)。在申請(qǐng)者過(guò)去提出的土壤侵蝕快速評(píng)估方法基礎(chǔ)上，加入土地利用空間分布的影響，并進(jìn)一步結(jié)合人工智能的方法和3S技術(shù)，對(duì)長(zhǎng)江和黃河大、較大、中、小四個(gè)尺度上的流域土壤侵蝕評(píng)估與預(yù)測(cè)進(jìn)行實(shí)例研究。同時(shí)，對(duì)快速評(píng)估方法的尺度效應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)研究。.本研究的主要?jiǎng)?chuàng)新之處是通過(guò)引入快速評(píng)估的思想，成功地克服了傳

在研究區(qū)域（黃土高原典型丘陵溝壑區(qū)延河流域）流域植被覆蓋和水沙時(shí)空變化特征的基礎(chǔ)上，探討了不同空間分辨率遙感數(shù)據(jù)（TM和MODIS）NDVI的相關(guān)性，分析了MODIS NDVI與流域徑流、產(chǎn)沙和土地利用之間的響應(yīng)關(guān)系，建立了基于NDVI的多尺度流域產(chǎn)沙動(dòng)態(tài)評(píng)估方法體系，從不同尺度研究了流域水土流失動(dòng)態(tài)變化，分析了不同尺度和比例尺下流域水土流失評(píng)估的尺度效應(yīng)。主要結(jié)果如下： （1） TM NDVI和MODIS NDVI的對(duì)比分析表明二者的頻率分布大體一致，存在強(qiáng)相關(guān)性；前者數(shù)值比后者偏大；不同空間分辨率NDVI的變化特征表明250m分辨率的MODIS NDVI數(shù)據(jù)可以較好地體現(xiàn)研究區(qū)植被的覆蓋特征。 （2）2001~2010年流域植被覆蓋狀況明顯改善，年徑流深和年輸沙模數(shù)均呈減小趨勢(shì)；年徑流深和年輸沙模數(shù)與MODIS NDVI、年降雨量的多元線性回歸方程以及與MODIS NDVI的指數(shù)回歸方程通過(guò)F檢驗(yàn)，后者比前者擬合效果更好。 （3）MODIS NDVI與土地利用結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)之間具有較強(qiáng)相關(guān)性，因而可用于快速估算小流域的土地結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)，進(jìn)而應(yīng)用于水土流失的快速評(píng)估方法；基于MODIS NDVI的小流域水土流失強(qiáng)度評(píng)估結(jié)果與第二次全國(guó)水土流失調(diào)查結(jié)果接近，驗(yàn)證了該方法的合理性。 （4）基于RUSLE模型計(jì)算了2001~2010年的流域的水土流失模數(shù)，發(fā)現(xiàn)10年間水土流失模數(shù)總體上呈減小趨勢(shì)，水土流失強(qiáng)度的時(shí)空變化特征也顯示大部分地區(qū)的水土流失強(qiáng)度向低一級(jí)轉(zhuǎn)移。 （5）基于MODIS NDVI在大流域、小流域、地塊三種不同尺度水土流失評(píng)估方法均顯示延河流域近十年來(lái)水土流失強(qiáng)度呈減弱趨勢(shì)，評(píng)估結(jié)果與水文站監(jiān)測(cè)到的產(chǎn)沙數(shù)據(jù)一致。選擇1:20萬(wàn)、1:5萬(wàn)和1:1萬(wàn)三種比例尺，以最小圖斑為研究單元，利用水土流失快速評(píng)估法研究了延河流域中的紙坊溝小流域不同比例尺下水土流失評(píng)估的尺度效應(yīng)，揭示了水土流失強(qiáng)度等級(jí)分布的均質(zhì)性特征以及結(jié)果所含信息量大小隨比例尺改變的變化規(guī)律，以及不同環(huán)境因子（如地形、植被、土壤等）的比例尺改變對(duì)流域水土流失評(píng)估產(chǎn)生的影響。

利用歷史實(shí)測(cè)水文泥沙數(shù)據(jù)和不同空間和時(shí)間分辨率的遙感數(shù)據(jù)計(jì)算的歸一化植被指數(shù)（NDVI），以小流域?yàn)榛締卧?，采用統(tǒng)計(jì)分析方法研究流域產(chǎn)流、產(chǎn)沙對(duì)土地利用/覆被變化（LUCC）的響應(yīng)關(guān)系。選擇黃土高原杏子河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，基于信息熵理論，研究不同時(shí)間尺度上NDVI和流域產(chǎn)流、產(chǎn)沙的關(guān)系和不同空間尺度NDVI對(duì)產(chǎn)流、產(chǎn)沙的影響，揭示LUCC對(duì)產(chǎn)流產(chǎn)沙的尺度效應(yīng)特征，建立基于NDVI的流域侵蝕產(chǎn)沙快速預(yù)測(cè)方法并進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用。本研究的創(chuàng)新是以NDVI客觀快速表征土地利用/覆被（LUCC）進(jìn)行流域侵蝕產(chǎn)沙響應(yīng)分析，能夠有效地克服以往先從遙感數(shù)據(jù)通過(guò)圖像分類或人工解譯獲得土地利用/覆被做法主觀性大、耗時(shí)長(zhǎng)、精度低的不足。