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土地荒漠化问题是全球重大环境质量演变问题之一。监测土地荒漠化的发展趋势,掌握其动态变化的规律,对土地荒漠化程度进行评估分级,为荒漠化综合治理、全面规划、管理决策提供实时资料和动态信息,成为国内外地学界荒漠化研究的重要内容。荒漠化地区是一个由自然、社会经济、人文地理组成的复杂系统,具有时间、空间、属性三维特征。利用遥感和GIS技术解译区划不同的荒漠化土地类型,分析评价荒漠化的时空分布特点及其变化规律,将荒漠化遥感信息获取、处理、分类、专题图更新与制图进行一体化研究具有较大的现实意义,是荒漠化研究领域的前沿课题,也是本文研究的主要内容。
目前国内外荒漠化监测研究中需要解决以下问题:一是如何根据荒漠化的成因、条件和地域特点,建立高效实用的土地荒漠化监测评价指标体系,在此基础上有效合理地利用遥感与地理信息系统技术,解译指征荒漠化因子,合理地划分荒漠化类型并进行评价。
二是荒漠化监测指标体系中,如何界定复合荒漠化类型。现实情况中,有些土地类型实际上包含或兼容了两种或两种以上的荒漠化性状。这些土地类型属于过渡或中间荒漠化土地类型。应将它们界定为“复合荒漠化类型”。复合荒漠化类型指征的界定和监测评价指标的正确选取;关系到现有荒漠化监测评价指标体系理论的完善和补充。
三是运用RS与GIS进行荒漠化动态监测,国内和国际都无成熟的经验可以借鉴。国家在组织了1998-2000年的全国荒漠化监测调查之后,还未组织两期荒漠化监测调查。而且95年沙漠化监测、98年荒漠化监测采用的技术路线和标准不同,监测成果没有可比性。对基于RS与GIS的荒漠化监测而言,如何在统一的监测指标体系和技术方法下,利用两期遥感及其相关数据进行荒漠化的动态分析评价既是重点;也是空白。
作为中国荒漠化土地分布最广、类型最多的省区,新疆开展类似的综合性系统研究目前尚不多见。因此选取艾比湖地区这样具有典型代表性和鲜明地域特色的区域,系统地开展对上述理论及技术问题的研究,对新疆乃至全国区域荒漠化的监测与治理无疑具有较大的科学和实用意义。在国家发展与改革委员会、国土资源部计划项目“新疆国土资源环境遥感综合调查”(1998510009)、国家林业局重点项目“艾比湖湿地生态环境治理工程”(LK000146633)支持下,本项研究选取艾比湖洼地作为实验区,通过对现有荒漠化监测指标体系以及监测评价方法的归纳分析,运用景观生态学理论,界定复合荒漠化类型及其监测因子,建立荒漠化监测评价指标体系。利用遥感数据解译与地面抽样调查相结合的方法提取荒漠化因子信息,确定荒漠化的现状与动态变化。利用GIS建立荒漠化背景数据库,通过背景数据库的数据分析,建立荒漠化评价分析模型。对荒漠化的成因、现状及危害程度和动态变化进行研究。通过本项研究,完成了以下成果:1.首次提出了“复合荒漠化”的概念。在原有荒漠化监测指标体系的基础上,运用景观生态学、森林立地分类与评价理论,通过现地调查,结合对艾比湖地区原有土地荒漠化监测成果及相关的土壤、水文、植被调查研究成果的综合分析,确定了复合荒漠化指征,对复合荒漠化土地类型给出了科学的界定和诠释。
2.运用系统分析方法,对复合荒漠化土地类型的指征进一步归纳,同时对原有的土地荒漠化监测指标体系进行对比分析,确定了荒漠化土地类型的指征因子、分类依据与分类系统,建立了艾比湖地区荒漠化监测指标体系。
3.通过指标体系及监测尺度的具体分析,确定了不同区域与景观尺度的荒漠化监测调查方法。在统一的技术方法和监测指标体系下,利用两期遥感及其相关数据,采取总体控制、遥感判读区划与地面调查并举的技术路线,通过目视判读、计算机自动分类、野外验证等手段,提取了艾比湖地区土地荒漠化现状与动态变化的遥感信息特征。
4.在总体设计的基础上,进行了较为完善的荒漠化背景数据库功能设计。在GeoMediaGIS软件平台上建立了基础地理信息数据库和各类专题数据库,有效地集成了多尺度、多源海量数据,构成了一个以空间数据库管理系统为核心的软件系统。可对荒漠化数据库进行有效的管理,实现了荒漠化信息的快速检索、更新、分析与处理,综合分析等功能。
5.从荒漠化监测的实际需要出发,提出了包括气候区、外营力、土地利用类型、地表特征和荒漠化程度在内的多因素复叠式荒漠化分类体系。它既可适用于小区域大比例尺的重点监测,又可适用于大区域小比例尺的宏观监测的各荒漠化类型数量化程度判定指标体系和判定方法;适用于各级行政区的荒漠化水平评价方法。将遥感解译结果输入GIS,利用GIS统计计算荒漠化现状与动态变化,同时通过对近两年艾比湖水文资料的研究,分析评价了荒漠化动态变化的原因。
本项研究对复合荒漠化类型给出了科学的界定和诠释,建立了比较适合实际情况的艾比湖地区荒漠化监测指标评价体系。通过指标体系及监测尺度的具体分析,确定了不同区域与景观尺度的荒漠化监测调查方法,补充和完善了现有的荒漠化监测评价指标体系理论。在技术方法与研究手段上,采用了总体控制、遥感判读区划与地面调查并举的技术路线,构建了一整套监测精度高,业务化程度及可操作性强的荒漠化监测技术体系,填补了新疆土地荒漠化动态监测的空白。本文的研究成果,已经在艾比湖生态环境的保护与治理、新疆天然林保护和荒漠化防治等多项国家重点建设工程项目中发挥作用,取得了良好的社会效益和生态效益。为今后利用空间信息技术,开展干旱、半干旱地区复合荒漠化土地类型的监测评价;提供了一种全新的思路和可借鉴的理论指标体系与技术方法,具有较大的理论意义和广阔的应用前景。