牤牛營子項目區(qū)遙感評估技術分析

朱淼淼

（遼寧江河水利水電新技術設計研究院有限公司， 沈陽 110003）

1 項目區(qū)概況

1.1 自然概況

工程區(qū)位于建平縣義成功鄉(xiāng)牤牛營子村， 屬低山丘陵區(qū)，地勢東高西低。 在地質構造上處于古熱河地塊的東部邊緣地帶［1］，主要巖石有石灰?guī)r、花崗巖。

工程區(qū)屬北溫帶半濕潤、 半干旱季風型大陸性氣候［2］。 根據建平縣國家基本氣象站1987—2017年氣象數據，項目區(qū)年平均氣溫8.8℃左右，多年平均降水量449.6mm，降雨量年季間變化較大，且分布不均，多集中在7—9月， 年日照時數2778.9h，≥10℃積溫3427℃，年平均風速3.1m/s，多年平均大風日數31d，無霜期129d，最大凍土深度1.51m。

土壤類型主要為褐土。 本區(qū)屬于華北植物區(qū)系與蒙古植物區(qū)系過渡帶，區(qū)內原生植被已不存在，主要樹種有楊樹、油松、刺槐等［3］。 主要草本植物有白羊草、黃背草及人工培育的沙打旺、苜蓿等，主要分布在人工灌木林地及高山遠山的中下部。 植被覆蓋率為36.57%。

1.2 水土流失情況

據統(tǒng)計，項目區(qū)有水土流失面積5482hm2，占土地總面積的36.94%。 其中：輕度侵蝕面積974hm2，占水土流失面積的17.77%； 中度侵蝕面積4485hm2，占水土流失面積的81.81%；強烈侵蝕面積23hm2，占水土流失面積的0.42%。 侵蝕類型主要以水力侵蝕為主，工程區(qū)內平均土壤侵蝕模數1220t/（km2·a）［4］。

1.3 經濟社會狀況

工程區(qū)總人口0.72萬人，均為農業(yè)人口，人口密度48.50人/km2。 總土地面積1.48萬km2，農民人均純收入6855.56元，糧食總產量2.93萬t。 建設以水平梯田為主的高產穩(wěn)產田，對于增加糧食產量、提高群眾收入均具有重要作用。

1.4 實施前現狀

項目區(qū)人均收入水平較低， 土地利用結構不合理，大部分土地不能得以因地制宜的利用，不能發(fā)揮生產潛能，制約當地經濟發(fā)展［5］。 同時，坡耕地的水土流失造成土地生產能力下降，嚴重影響連續(xù)耕作。

1.5 實施驗收情況

2017年12月，完成了《國家坡耕地水土流失綜合治理工程遼寧省建平縣牤牛營子項目區(qū)實施方案》編制工作。項目區(qū)采取坡耕地綜合治理工程，其中牤牛營子項目區(qū)規(guī)劃設計梯田319.89hm2， 田間作業(yè)路17.25km，公示牌2座。 2017年12月29日，朝陽市發(fā)展和改革委員會下發(fā)了《關于國家坡耕地水土流失綜合治理工程遼寧省建平縣牤牛營子項目區(qū)實施方案的批復》［朝發(fā)改發(fā)［2017］662號］。 該工程于2018年10月8日正式開工，2018年11月8日工程完工。2018年11月30日完成初驗，2019年9月27日完成竣工驗收工作。牤牛營子項目區(qū)完成水平梯田319.89hm2，作業(yè)路17.25km，公示牌2座，完成設計任務。

2 技術方法

2.1 數據來源及處理

對要進行評估的國家水土保持項目進行資料收集，并對相關資料進行處理。

（1） 前期資料收集與處理： 項目實施方案報告（含措施布局矢量圖、邊界矢量數據）、竣工驗收報告（含竣工驗收措施布局矢量圖、邊界矢量數據）、主管部門的驗收意見書（表）、等高線數據（矢量）、數據主要來源于國家水土保持重點工程項目管理系統(tǒng)、項目區(qū)所在市（縣）水土保持部門。

（2）將收集來的對地形數據統(tǒng)一轉化為Ibers_cgcs 2000投影坐標DEM數據。

（3）遙感影像獲取及處理：獲取了2018，2021年兩期項目區(qū)高分辨率影像。 遙感影像均來源于91衛(wèi)圖，空間分辨率為0.11m。

2.2 遙感影像解譯

結合項目圖斑，采用人機交互法，完成項目實施前、后土地利用，水土保持措施的解譯。

通過野外調查的方式，建立土地利用及水土保持類型解譯標志文件［6］，在GIS等軟件的支持下，結合相關資料（項目區(qū)實施方案、水土保持工程竣工驗收報告、 上報圖斑矢量數據等）， 采取人機交互的技術流程，按照文件要求，根據土地利用分類，解譯獲取各侵蝕地塊土地利用類型數據信息；依據繪圖保持措施分類，解譯獲取各侵蝕地塊水土保持措施類型數據信息。

2.3 評估內容及方法

通過解譯評估年土地利用、 水土保持措施和土壤侵蝕狀況，結合措施布局、措施變更圖中的水土保持措施規(guī)模，評估項目區(qū)水土保持措施的實施效果。主要包括以下內容：①評估年水土流失治理度；②水土保持措施保存情況；③林草植被覆蓋情況：④水土流失消長情況。

2.3.1 水土流失治理度評估方法

水土流失治理度反映的是項目實施前后水土流失面積的治理情況，通過遙感影像解譯，確定項目實施前項目區(qū)的水土流失面積和項目實施后項目區(qū)的水土流失面積，經過計算，確定水土流失治理度。

2.3.2 水土保持措施保存情況評估方法

首先通過收集項目區(qū)的竣工驗收文件、 竣工驗收圖等資料，根據水土保持措施類型，確定單類措施的實施數量；然后，通過影像資料分析和現場調查，確定評估年各類水土保持措施的保留數量； 最后經過計算，確定單類措施的保存率。

2.3.3 林草植被覆蓋情況評估方法

提高林草覆蓋率是通過項目實施項目區(qū)內林草植被變化情況的反映， 需要獲取項目實施前后林草植被覆蓋面積。

2.3.4 水土流失消長情況評估方法

依據項目實施前和項目評估年土壤侵蝕判讀結果，進行土壤侵蝕強度轉移矩陣分析，進而分析不同強度土壤侵蝕消長情況。在土壤侵蝕地區(qū)，采用中國土壤流失方程CSLE（Chinese Soil Loss Equation）計算土壤侵蝕模數。

3 項目區(qū)評估分析

3.1 遙感影像解譯結果

3.1.1 實施年遙感影像解譯

通過對2018年項目區(qū)的遙感影像解譯， 土地利用現狀均為坡耕地， 共計51 個斑塊， 面積為319.89hm2。 從遙感影像上看， 坡耕地均沿等高線種植，沒有田埂，容易發(fā)生水土流失。

3.1.2 評估年遙感影像解譯

（1）土地利用解譯。通過對2021年遙感影像進行解譯， 項目區(qū)內土地類型全部為水平梯地， 面積319.89hm2。 從遙感影像看，土地邊界清晰，田埂寬度增加且連續(xù)，能起到防止水土流失的作用，如圖1。

圖1 遙感影像

（2）水土保持措施解譯。通過對2021年遙感影像進行水土保持措施解譯， 項目區(qū)內51個斑塊的水土保持措施為土坎梯田，治理面積319.89hm2；43條線型的水土保持措施為生產道路，于土坎梯田內施工，建設長度17.25km；宣傳碑牌2座，如圖2。

圖2 實施效果評估圖斑分布

3.2 評估年水土流失治理度評估

牤牛營子項目區(qū)治理前項目區(qū)水土流失面積319.89hm2， 經過影像解譯， 水土保持措施治理面積319.89hm2，水土流失治理度為100%。

水土流失治理度=319.89/319.89×100%=100%

3.3 水土保持措施保存情況評估

本項目涉及水土保持措施有面狀措施、 線狀措施和點狀措施， 分別為綜合治理措施-坡改梯-土坎梯田（tktt3）、小型水利水保工程措施-生產道路-生產道路 （scdl3）、 其他措施-宣傳碑牌-宣傳碑牌（xcbp3）。 根據驗收文件，項目區(qū)竣工驗收時，土坎梯田涉及51個圖斑，面積319.89hm2，生產道路17.25km，宣傳碑牌2座；2021年土坎梯田面積為319.89hm2，作業(yè)路17.25km，宣傳碑牌2座。 則項目區(qū)內土坎梯田、生產道路和標牌的保存率均為100%。

土坎梯田保存率=319.89/319.89×100%=100%

生產道路保存率=17.25/17.25×100%=100%

標牌保存率=2/2×100%=100%

本項目不涉及林草植被項目區(qū)，故不進行評估。

3.5 水土流失消長情況評估

項目實施后，土坎梯田可以起到攔蓄作用，減緩地表徑流，延長匯流時間，增加土壤入滲，從而增加蓄水量，保水效益顯著。還能攔蓄坡溝泥沙，減輕土壤的面蝕、溝蝕保土效果明顯，生態(tài)環(huán)境得到顯著改善。

4 結語

通過遙感評估技術工作， 發(fā)現國家水土保持項目能夠促進生態(tài)環(huán)境改善： 水土保持措施發(fā)揮攔蓄作用，可減緩地表徑流，延長匯流時間，增加土壤入滲，從而增加蓄水量；同時還能攔截泥沙，進而減輕土壤的面蝕、溝蝕，減少土壤侵蝕量，生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。