基于GIS和RUSLE的淮河流域土壤侵蚀研究——以信阳市商城县为例

doi:10.6046/gtzyyg.2019.04.31

摘要
图/表
参考文献
相关文章
Metrics

全文: PDF(2496 KB)

HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)

摘要

提出考虑地表土地利用/植被对汇流影响的基于多流向上坡汇流累积的地形因子提取算法,改进了修正通用土壤流失方程(revised university soil loss equation,RUSLE)中地形因子算法,提高了土壤侵蚀提取的精度。利用地理信息系统和遥感技术研究了淮河流域商城县的土壤侵蚀强度空间分布及其与环境因素的关系。结果表明: 研究区年平均土壤侵蚀模数为28.16 t·hm ^-2·a ^-1,属于中度侵蚀; 总侵蚀面积达905.95 km ²; 随着坡度的升高,土壤侵蚀强度和侵蚀模数也显著升高。研究为RUSLE模型应用在生态功能区进行土壤侵蚀评估提供了技术范例,为该区域治理水土流失和环境可持续发展提供了依据。

	服务

	把本文推荐给朋友
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	作者相关文章
	李亚平
	卢小平
	张航
	路泽忠
	王舜瑶

关键词 ：土壤侵蚀, 地形因子, 遥感, 地理信息系统, 修正通用土壤流失方程

Abstract：

In this paper, a topographic factor extraction algorithm based on the accumulation of the multiple flow direction up-slope considering the effect of land use/vegetation on the confluence is proposed, which improves the topographic factor extraction algorithm in revised university soil loss equation (RUSLE) and improves the accuracy of soil erosion extraction. The spatial distribution of soil erosion intensity and its relationship with environmental factors in Shangcheng County of Huaihe River basin were studied by using geographic information system (GIS) and remote sensing (RS) techniques. The results show that the average annual soil erosion modulus is 28.16 t·hm ^-2·a ^-1, suggesting moderate erosion. The total erosion area reaches 905.95 km ², soil erosion intensity and erosion modulus also increase significantly with the increase of slope. The study provides a technical example for the application of the RUSLE model to soil erosion assessment in the ecological functional region and provides an effective basis for soil erosion control and environmental sustainable development in this region.

Key words： soil erosion topography factor remote sensing geographic information system revised universal soil loss equation

收稿日期: 2018-11-16 出版日期: 2019-12-03

TP79

基金资助:2016年国家重点研发计划“灾害环境下快速应急定位组网技术”(2016YFC0803103);河南省高校创新团队支持计划“地理矿情天空地一体化监测”(14IRTSTHN026);河南省创新型科技创新团队支持计划“地理矿情监测与智慧矿山”共同资助(豫科人组[2014]2号)

通讯作者: 卢小平

作者简介: 李亚平(1993-),女,硕士研究生,主要从事地质环境遥感的研究。Email: w13569195371@163.com。

引用本文:

李亚平, 卢小平, 张航, 路泽忠, 王舜瑶. 基于GIS和RUSLE的淮河流域土壤侵蚀研究——以信阳市商城县为例[J]. 国土资源遥感, 2019, 31(4): 243-249.
Yaping LI, Xiaoping LU, Hang ZHANG, Zezhong LU, Shunyao WANG. Soil erosion in Huaihe River Basin based on GIS and RUSLE:Exemplified by Shangcheng County, Xinyang City. Remote Sensing for Land & Resources, 2019, 31(4): 243-249.

链接本文:

https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2019.04.31 或 https://www.gtzyyg.com/CN/Y2019/V31/I4/243

Fig.1 多流向径流分配方法

Tab.1 不同土地利用汇流面积贡献率

Fig.2 L因子提取流程图

Tab.2 不同土地利用类型P值

Fig.3 土壤侵蚀强度空间分布

Tab.3 本文方法试验的混淆矩阵

Fig.4 两种结果对比验证

Tab.4 不同坡度的土壤侵蚀分布

Tab.5 不同土地利用的土壤侵蚀分布

[1]	陈世发 . 基于GIS的亚热带山地土地利用与土壤侵蚀关系研究——以粤北山区为例[J].干旱区资源与环境,2015(2):80-85.
	Chen S F . Relationship between land use and soil erosion in the subtropical mountain areas of north Guangdong Province[J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2015(2):80-85.
[2]	Qin W, Guo Q, Cao W , et al. A new RUSLE slope length factor and its application to soil erosion assessment in a Loess Plateau watershed[J]. Soil and Tillage Research, 2018,182:10-24.
[3]	Djoukbala O, Mazour M, Hasbaia M , et al. Estimating of water erosion in semiarid regions using RUSLE equation under GIS environment[J]. Environmental Earth Sciences, 2018,77(9):345.
[4]	张宏鸣, 杨勤科, 李锐 , 等. 基于GIS和多流向算法的流域坡度与坡长估算[J].农业工程学报,2012(10):159-164.
	Zhang H M, Yang Q K, Li R , et al. Estimation methods of slope gradient and slope length in watershed based on GIS and multiple flow direction algorithm[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2012(10):159-164.
[5]	张宏鸣, 杨勤科, 李锐 , 等. 流域分布式侵蚀学坡长的估算方法研究[J].水利学报,2012(4):437-444.
	Zhang H M, Yang Q K, Li R , et al. Research on the estimation of slope length in distributed watershed erosion[J].Journal of Hydraulic Engineering,2012(4):437-444.
[6]	胡刚, 宋慧, 石星军 . 基于单位汇水面积的地形因子特征评价[J].地理科学,2016(4):621-627.
	Hu G, Song H, Shi X J . Evaluation of topography factors based on the unit contributing catchment area[J]. Scientia Geographica Sinica, 2016,36(4):621-627.
[7]	Mahala A . Soil erosion estimation using RUSLE and GIS techniques:A study of a plateau fringe region of tropical environment[J]. Arabian Journal of Geosciences, 2018,11(13).
[8]	Li Y, Bai X, Zhou Y , et al. Spatial-temporal evolution of soil erosion in a typical mountainous Karst basin in SW China,based on GIS and RUSLE[J]. Arabian Journal for Science and Engineering, 2016,41(1):209-221.
[9]	胡璐锦, 王亮, 陶坤旺 . 单流向算法与多流向算法下土壤侵蚀因子的比较研究[J].测绘科学,2014(6):35-39.
	Hu L J, Wang L, Tao K W . Comparison of topographic factors based on single flow direction arithmetic and multiple flow direction arithmetic[J].Science of Surveying and Mapping,2014(6):35-39.
[10]	Desmet P J J, Govers G . A GIS procedure for automatically calculating the USLE LS factor on topographically complex landscape units[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 1996,51(5):427.
[11]	雍斌, 张万昌, 陈艳华 . TOPMODEL中地形指数ln( α/tanβ)的新算法[J].地理研究, 2007(1):37-45.
	Yong B, Zhang W C, Chen Y H . A new algorithm of the topographic index 1n( α/tanβ) in TOPMODEL and its resultant analysis[J].Geographical Research, 2007(1):37-45.
[12]	秦伟, 曹文洪, 左长清 , 等. 考虑沟-坡分异的黄土高原大中流域侵蚀产沙模型[J].应用基础与工程科学学报,2015(1):12-29.
	Qin W, Cao W H, Zuo C Q , et al. Erosion and sediment yield model of big and middle scale watershed in Loess Plateau considering differentiation between upper and lower of the shoulder line of valleys[J].Journal of Basic Science and Engineering,2015(1):12-29.
[13]	秦伟, 朱清科, 张岩 . 基于GIS和RUSLE的黄土高原小流域土壤侵蚀评估[J].农业工程学报,2009(8):157-163.
	Qin W, Zhu Q K, Zhang Y . Soil erosion assessment of small watershed in Loess Plateau based on GIS and RUSLE[J].Transactions of the CSAE,2009(8):157-163.
[14]	刘利峰, 毕华兴 . 单一流向算法和多流向算法下的地形指数比较研究——以山西吉县蔡家川小流域为例[J].水土保持研究,2006(6):309-310.
	Liu L F, Bi H X . Research on comparing the topographic index based on the single flow direction arithmetic and multiple flow direction arithmetic——treating Caijiachuan small watershed in Ji County of Shanxi Province as sample[J].Research of Soil and Water Conservation,2006(6):309-310.
[15]	张镀光, 王克林, 陈洪松 , 等. 基于DEM的地形指数提取方法及应用[J].长江流域资源与环境,2005(6):43-47.
	Zhang D G, Wang K L, Chen H S , et al. Method and application for extracting topographic index based on DEM[J].Resources and Environment in the Yangtze Basin,2005(6):43-47.
[16]	方韬, 孙青言, 刘锦 , 等. 淮河中游北岸典型区产流规律分析[J].水电能源科学,2015(9):12-16.
	Fang T, Sun Q Y, Liu J , et al. Rainfall-runoff Characteristics of typical area in north shore region of Huaihe middle reach[J].Water Resources and Power,2015(9):12-16.
[17]	杜朝正, 孙希华, 孟凡众 . 淮河流域大别山区土壤侵蚀敏感性评价[J].江苏农业科学,2009(4):323-325.
	Du C Z, Sun X H, Meng F Z . Sensitivity evaluation of soil erosion in Dabie mountain area of Huaihe river basin[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2009(4):323-325.
[18]	胡文敏, 周卫军, 余宇航 , 等. 基于RS和USLE的红壤丘陵区小流域水土流失量估算[J].国土资源遥感,2013(3):171-177.doi: 10.6046/gtzyyg.2013.03.28.
	Hu W M, Zhou W J, Yu Y H , et al. Estimation of soil erosion in red earth hilly area based on RS and USLE[J].Remote Sensing for Land and Resources,2013(3):171-177.
[19]	姬翠翠, 李晓松, 曾源 , 等. 基于遥感和GIS的宣化县水土流失定量空间特征分析[J].国土资源遥感,2010(2):107-112.doi: 10.6046/gtzyyg.2010.02.23.
	Ji C C, Li X S, Zeng Y , et al. The ration spatial distribution of soil loss based on remote sensing and GIS in Xuanhua County[J].Remote Sensing for Land and Resources,2010(2):107-112.
[20]	方广玲, 香宝, 赵卫 , 等. 基于GIS和RUSLE的拉萨河流域土壤侵蚀研究[J].水土保持学报,2015(3):6-12.
	Fang G L, Xiang B, Zhao W , et al. Study on soil erosion in LaSa river basin based on GIS and RUSLE[J].Journal of Soil and Water Conservation,2015(3):6-12.
[21]	黄金良, 洪华生, 张路平 , 等. 基于GIS和USLE的九龙江流域土壤侵蚀量预测研究[J].水土保持学报,2004(5):75-79.
	Huang J L, Hong H S, Zhang L P , et al. Study on predicting soil Erosion in Jiulong river watershed based on GIS and USLE[J].Journal of Soil and Water Conservation,2004(5):75-79.
[22]	连光学 . 信阳市坡耕地水土流失综合治理试点工程效益分析——商城县坡改梯试点综合治理成效显著:坡耕地水土流失综合治理学术研讨会[Z]. 厦门: 2011.
	Lian G X . Benefit Analysis of Pilot Project of Comprehensive Control of Soil and Water Loss on Slope Land in Xinyang City —— The Pilot Project of Comprehensive Control of Slope Land in Shangcheng County has achieved remarkable results:Symposium on Comprehensive Control of Soil and Water Loss on Slope Land[Z]. Xiamen: 2011.
[23]	胡世雄, 靳长兴 . 坡面土壤侵蚀临界坡度问题的理论与实验研究[J].地理学报,1999(4):61-70.
	Hu S X, Jin C X . Theoretical analysis and experimental study on the critical slope of erosion[J].Acta Geographica Sinica,1999(4):61-70.
[24]	王星, 李占斌, 李鹏 , 等. 宁强县土壤侵蚀的地貌分布特征[J].农业工程学报,2012(11):132-137.
	Wang X, Li Z B, Li P , et al. Landform distribution features of soil erosion in Ningqiang County[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2012(11):132-137.

[1]	李伟光, 侯美亭. 植被遥感时间序列数据重建方法简述及示例分析[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 1-9.
[2]	丁波, 李伟, 胡克. 基于同期光学与微波遥感的茅尾海及其入海口水体悬浮物反演[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 10-17.
[3]	高琪, 王玉珍, 冯春晖, 马自强, 柳维扬, 彭杰, 季彦桢. 基于改进型光谱指数的荒漠土壤水分遥感反演[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 142-150.
[4]	张秦瑞, 赵良军, 林国军, 万虹麟. 改进遥感生态指数的宜宾市三江汇合区生态环境评价[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 230-237.
[5]	贺鹏, 童立强, 郭兆成, 涂杰楠, 王根厚. 基于地形起伏度的冰湖溃决隐患研究——以希夏邦马峰东部为例[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 257-264.
[6]	刘文, 王猛, 宋班, 余天彬, 黄细超, 江煜, 孙渝江. 基于光学遥感技术的冰崩隐患遥感调查及链式结构研究——以西藏自治区藏东南地区为例[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 265-276.
[7]	王茜, 任广利. 高光谱遥感异常信息在阿尔金索拉克地区铜金矿找矿工作中的应用[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 277-285.
[8]	吕品, 熊丽媛, 徐争强, 周学铖. 基于FME的矿山遥感监测矢量数据图属一致性检查方法[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 293-298.
[9]	张大明, 张学勇, 李璐, 刘华勇. 一种超像素上Parzen窗密度估计的遥感图像分割方法[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 53-60.
[10]	薛白, 王懿哲, 刘书含, 岳明宇, 王艺颖, 赵世湖. 基于孪生注意力网络的高分辨率遥感影像变化检测[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 61-66.
[11]	宋仁波, 朱瑜馨, 郭仁杰, 赵鹏飞, 赵珂馨, 朱洁, 陈颖. 基于多源数据集成的城市建筑物三维建模方法[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 93-105.
[12]	于新莉, 宋妍, 杨淼, 黄磊, 张艳杰. 结合空间约束的卷积神经网络多模型多尺度船企场景识别[J]. 自然资源遥感, 2021, 33(4): 72-81.
[13]	李轶鲲, 杨洋, 杨树文, 王子浩. 耦合模糊C均值聚类和贝叶斯网络的遥感影像后验概率空间变化向量分析[J]. 自然资源遥感, 2021, 33(4): 82-88.
[14]	艾璐, 孙淑怡, 李书光, 马红章. 光学与SAR遥感协同反演土壤水分研究进展[J]. 自然资源遥感, 2021, 33(4): 10-18.
[15]	李特雅, 宋妍, 于新莉, 周圆锈. 卫星热红外温度反演钢铁企业炼钢月产量估算模型[J]. 自然资源遥感, 2021, 33(4): 121-129.

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed