第十章
荒漠化监测与评价
第一节
荒漠化监测
一、荒漠化检测的概念及目的
荒漠化监测是人类对全球或某一地区
干旱、半干旱及湿润干旱区因气候变动、
人类活动及其他因素引发的土地退化现
象,采取某些技术手段就人类所关心的、
可以反映土地退化现象的某些指标进行
定期、不定期观测,并以某种媒介形式
进行公布的活动
二、荒漠化检测的对象范围及内容
? 对象, 包括荒漠化本身及其荒漠化防治
工程,以及与此相联系的生态、经济和
社会各个方面
? 范围, 原则上是在荒漠化潜在发生区
? 内容:
土壤方面 植被方面
气候气象地质地貌 社会经 济
水文方

三、荒漠化检测的理论与技术基础
(一)地球形状
地球形状由大地水准面决定。大地水准面是一等势面,即西洋梨形。用椭圆体近似时南北
极间误差微乎其微,可视为沿椭圆短轴为转轴旋转的椭球面,这是荒漠化监测的基础
(
二)




(三)地图投影
1、地图投影变形
地图是将呈球面的地球表面在片面上
进行表示的一种图示形式
地球投影变形是指球面经纬线网转换
到投影面上时,地图经纬线网格产生的必
然形变。形变包括长度形变、面积形变和
角度形变 3 种

⑴ 根据地图投
影变形性质
的分类:
等距离投影
等面积投影
等角投影
任意投影
⑵ 根据影面与投
球面位置关系
的分类:
方位投影
圆柱投影
圆锥投影
2、地图投影的分类
(图 10-2)
3、地图投影的选择
?根据比例尺进行
选择
?根据地图使用目
的进行选择
大、中比例尺地图
航空图
航海图
大圈航海图
统计图
小比例尺地图
4、投影转换
? 跨地区监测把不同的投影系统统一到某
一种投影系上;
? 不同时期的图形质料需投影系统一后才
能使用
? 监测由小区域汇总时须进行投影系转换
? GPS使用地心坐标系时须进行坐标转换
? GPS ( WGS-84)与 GLONASS( SGS-85)
同时使用时需进行投影系转环
5、我国主要应用的投影方法:高斯 -
克吕格投影(等角横切圆柱投影)
? 主要优点:
⑴ 适于编制与使用
⑵ 便于阅读使用
⑶ 计算工作量小
(高斯 -克吕格投影示意图 )
(高斯 -克吕格投影分带示意图 )
(四)比例尺与地图分幅
? 大 比例尺地图:
比例尺大于或等于 1,100 000
? 中 比例尺地图:
比例尺在 1,100 000 到 1,1000 000
? 小 比例尺地图:
比例尺小于或等于 1,1000 000
1,1/1000 000地图的分幅编号
2,1/500 000,1/200 000 和 1/100 000地图
的分幅编号
? 1/500 000地图
? 1/200 000地图
? 1/100 000地图
? (分幅编号示例 )
3,1/50 000,1/25 000, 1/10 000地图的分幅编号
? 1/50 000地图
? 1/25 000地图
? 1/10 000地图
(分幅编号 图 )
(分幅编号 实例 )
四、荒漠化检测的办法
? (一)地面观测,主要是通过人工地面观察、
测量和建立生态监测站的方法进行
? (二)遥感监测,1,遥感及其基本原理,利
用装置在与研究对象直接接触的情况下获得数
据,并予处理、分析、提取和应用
遥感方法流程图:























2,遥感平台(主要是航空遥感平台和
航天遥感平台)
? 飞机是航空遥感的主要平台
? 卫星是航天遥感的主要平台
⑴ 陆地卫星(地球资源卫星 ERTS)
⑵ SPOT 卫星(高性能卫星)
⑶ NOAA 卫星(第三代卫星)
3,传感器
? 陆地卫星的 RBV
? 陆地卫星的 MSS
? 陆地卫星的 TM
? SPOT 卫星的 HRV
? 成像光谱仪
(传感器分类 )
4,遥感图象数据处理
?彩色合成
?密度分割
?边缘增强
?反差增强
5,遥感图象的目视解译技术
? 目视解译标志:
形状
大小
颜色和色调
阴影
纹理
图案
位置与布局
分辨率
? 目视解译方法
直接判读法
对比分析法
逻辑推理法
? 目视解译程序
资料准备阶段
步解译阶段
野外调查阶段
详细解译阶段
制图阶段
6,遥感图象的计算机自动识别
? 定义:
将航空遥感资料
或卫星遥感资料输
入计算机中,然后
根据应用的需要,
通过计算机进行各
种影像增强处理和
图像的识别分类
? 意义:
⑴ 提高工作效益
⑵ 提高解译效果
⑶ 获得准确解译
7,荒漠化遥感监测的应用范例
⑴ 甘肃省河西地区荒漠化土地的遥感现状分析
⑵ 毛乌素沙区荒漠化遥感监测
? 轻度荒漠化土地分
? 中度荒漠化土地分
? 重度荒漠化土地分
? 极度荒漠化土地分
(遥感监测线路 )
(三)荒漠化监测的 3S 技术
1,GIS 技术
⑴ 定义, 地球信息系统 ( geographic
information system ) 简称 GIS,
是综合处理和分析空间数据的一种
技术体系
⑵ 组成,
? 计算机硬件系统
? 计算机软件系统
a 计算机软件系统
b 地理信息系统软
件及其支撑软件
c 应用程序
? 空间数据管理系统
? 系统使用和管理人员
a 数据输入与管理
b 数据库管理
c 数据处理与分析
d 应用模型
e 数据输出与显示
2,GPS 技术
⑴ 定义,全球定位系统 (global posi-
tioning system )是建立在无线电定位系
统、导航系统和定时系统基础上的空间导
航系统
⑵组成:
GPS 导航卫星 GPS的用户接收机
GPS 地面监测部分 DGPS的工作原理
3,RS,GIS 和 GPS 的一体化技术
? 利用遥感技术的分
析结果
? 直接利用遥感技术
本身
? 纠正地理数据的误差
误差原因有 4 种:
调查、测量方法误差;
表示方法误差;
输入操作误差;
数据陈旧误差
五、荒漠化检测技术体系
(一)定位监测站
(二)县级监测
(三)地区级监测
(四)省级监测
(五)国家级监测
第二节
荒漠化评价
一、荒漠化评价的概念及内容
(一)荒漠化现状评价
(二)荒漠化灾害评价
(三)荒漠化发展速率评价
(四)荒漠化发展趋势评价
二、荒漠化评价指标体系
(一) 荒漠化评价指标体系研究概况
1、国外概况
1977 年提出的指标体系
1978 年提出的指标体系
1979 年提出的指标体系
1984 年提出的指标体系
2、国内概况(主要是风蚀荒漠化)
1984 年提出的荒漠化程度判定指标体系(朱震达)
1984 年提出的荒漠化程度的辅助指征(朱震达)
1985 年提出的荒漠化土地的判读标志(冯毓逊)
1987 年提出的荒漠化土地的判别标准(吴正)
荒漠化现状评价指标 体系 ( 1998年,高尚等)
荒漠化土地综合评价 模型 ( 1998年,高尚武等)
水蚀荒漠化 定级 (, 水土保持技术规范, )
土地盐渍化的程度 分类
(二)荒漠化评价指标体系的理论框架
(不足之处)
⑴ 分级标准科学依据不足
⑵ 体系指标缺乏层次、等级结构
⑶ 指标间的交叉性大、内容重复
⑷ 指标空间尺度的限定比较模糊
(三)荒漠化评价指标的确定原则
1、综合性原则
2、主导性原则
3、实用性原则
(一)荒漠化的 气候类型及指标
(二) 荒漠化的 土地利用类型
(三) 荒漠化的 动力成因型
1、风蚀型 3、盐渍化型
2、水蚀型 4、冻融侵蚀型
(四)荒漠化地表形态表现型
1,沙质化型 3、盐质化型
2,砾质化型 4、石质化型
(五)荒漠化程度类型
1、轻度荒漠化 3、严重荒漠化
2、中度荒漠化 4、极严重荒漠化
三、荒漠化土地类型的划分
划分是根据荒漠化土地的相似性和
差异性程度进行类群归并的研究
划分因子 气候 土地利用形式 指导外营力 地表发展方向
极干旱区 A 耕地 A 风蚀 A 沙质 A
干旱区 B 林地 B 水蚀 B 砾质 B
表现型 半干旱区 C 草地 C 盐渍化 C 石质 C
及代码 亚湿润干旱区 D 特种用地 E 冻融侵蚀 D 盐质 D
湿润区 E 水域 F 无定义 O 无定义 O
无定义 O 无定义 O
荒漠化土地类型划分的层次结构及代码
四、荒漠化评价的基本问题探讨
(一) 荒漠化评价的“基线”问题
“基线”生态学角度定义为:在一定的气候条件下,特定区域土地生态系统所能达到的最稳定状态,或说
系统生产力所能达到的最大潜在状态,也就是未退化状态
(二) 荒漠化评价的时空尺度问题
从生态学角度讲,空间尺度是研究对象生态系统面积的大小,时间尺度是所研究生态系统的时间间隔
土地荒漠化是发生在不同时空尺度下的一种生态环境的演变过程,时空尺度不同,荒漠化的表现形式是
不一样的
十章初稿结束
荒漠化监测指标
监测范围 指标
全 球 地面反射率,尘暴,降水,土壤侵蚀与沉积,土壤盐碱化
区域 (跨国家 ) 土地生产力,生物量,气候,土壤养分,土壤盐碱化
地区 (国家和地方 ) 土地生产力,人民生活水平,人民文化水平
荒漠化土地每年扩大
荒漠化程度类型 面积占该地区面积 流沙面积占该地区 形态组合特征
的百分数 (%) 面积的百分数 (%)
潜在的 0.25以下 5%以下 大步分土地尚未出现荒
漠化,仅有偶见的流沙点
正在发展中 0.26~ 1.0 6~ 25 片状流沙,吹扬灌丛沙堆
与风蚀相结合
强烈发展中 1.1~ 2.0 2 6~ 50 流沙大面积的区域分布,
灌丛沙堆密集,吹杨强烈
严重的 0.21以下 50%以上 密集的流动沙丘占绝对
优势
荒漠化程度指征
荒漠化程度 植被覆盖度 土地滋生潜力 农田系统的能量产投比 生物生产量
类 型 (%) (%) (%) [t/(hm﹒ a)]
潜在的 60以上 80以上 80以上 3-4.5
正在发展的 59-30 79-50 79-60 2.9-1.5
强烈发展的 29-30 49-20 59-30 1.4-1.0
严重的 9-0 19- 0 29- 0 0.9-0
荒漠化程度的辅助指正
评价指标 权重 等级值 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.5
裸沙占地百分比
(%) 3.8 范围得分值 ﹤ 10 10~ 20 21 ~ 30 31 ~ 40 41 ~ 50 51 ~ 70 ﹥ 703.6 5.7 7.6 9.5 11.4 13.3 15.2
植被盖度 3.6 范围得分值 ﹥ 60 60~ 5150 ~ 41 40 ~ 31 30 ~ 21 20 ~ 10 ﹤ 103.6 5.4 7.2 9.0 10.8 12.6 14.4
土壤质地 2.6 范围得分值 沙壤土 粉沙土 沙砾 沙质土2.6 5.2 7.8 10.4
沙质荒漠化程度 轻度 中度 强度 极强度
总得分值范围 10.0 ~ 20.0 20.1 ~ 27.0 27.1 ~ 34.0 34.1 ~ 40.0
沙质荒漠化现状评价指标体系
m
SH = ∑ W i·Fi
i=1
SH = G+S+T
m — 评价因子数
Wi— 第 i个评价因子的权重
Fi— 第 i个评价因子等级值
综合评价模型
程度 侵蚀模数 [t/(km·a)] 年平均流失厚度 (mm/a)
微 度 ﹤ 200 ﹤ 0.15
轻 度 200~ 2 500 0.15 ~ 1.9
中 度 2 500~ 5 000 1.9 ~ 3.7
强 度 5 000~ 8 000 3.7 ~ 5.9
极强度 8 000~ 15 000 5.9 ~ 11.1
剧 烈 ﹥ 15 000 ﹥11.1
水蚀荒漠化程度分级指标
类型 西部地区 (新疆 ) 东部地区 (内蒙古 ) 改良条件
轻 度 0.5~ 1.0 0.1 ~ 0.3 改良条件好,只需简单改良
中 度 1.0~ 1.5 0.3 ~ 0.3 需要水利改良措施
强 度 1.5~ 2.0 0.7 ~ 1.0 改良条件差,需复杂改良措施
盐 土 ﹥ 2.0 ﹥1.0 改良条件很差,改良困难
土壤盐渍化分类指标
气候类型 湿润指数
极干旱区 MI < 0.05
干旱 0.05≤ MI < 0.20
半干旱 0.20≤ MI < 0.50
亚湿润干旱 0.05≤ MI < 0.65
湿润区 MI > 0.65
荒漠化气候类型及指标