三江源自然保护区“黑土滩”退化草地调查

三江源自然保护区“黑土滩”退化草地调查 三江源自然保护区“黑土滩”退化草地调查 2007正 第1期 青海师范大学(自然科学版) JoumalofQinghaiNormalUniversity(NaturalScience) 2O07 No.1 三江源自然保护区"黑土滩"退化草地调查 刘晓玲 (青海省基础地理信息中心,青海西宁810008) 摘要:本文根据"黑土滩"型退化草地的分类,选用中巴卫星,陆地卫星TM,SPOT卫星等遥感图像数据及其影像特征 作为信息源,以GPS数据作为空间精确定位手段,以GIS技术作为空间分析,对三江源区的"黑土滩"型退化草地的基本情况 遥感调查,获得基础数据为专题图提取并制作三江源区的"黑土滩"型退化草地的不同等级分区,分布范围,面积等相应的图 像,为完成数据库的基础上建立的三江源区"黑土滩"型退化草地地理信息系统. 关键词:三江源;黑土滩;退化草地 中图分类号1'962文献标识码:A文章编号:1001—7542(2OO7)01—0093—04 l三江源地理位置 三江源自然保护区是我国面积最大,海拔最高的自然保护区.位于我国青海省南部,是长江,黄河, 澜沧江三江发源地,在东经89.24,102.23,北纬31.39,36.16之间,海拔3450,6621米,西南部与西 藏自治区接壤,东部与四川省毗邻,北部与青海省格尔木市,都兰县相连.包括青海省玉树,果洛,海南, 黄南藏族自治州和海西蒙古族藏族自治州的16个县(市)1个乡,总面积36.3万平 方公里. 2"黑土滩"形成及退化草地主要成因 "黑土滩"型退化草地是青藏高原特有的一种景观,是荒漠化的一种类型,是草原严重退化的结果. 它主要是高寒草甸植被破坏后,引起沙化,直接导致了原生植被嵩草的逆向演替,使高寒草甸草地生草 层秃斑化,呈现为次生杂毒草化或裸地.即,形成"黑土滩"."黑土滩"型退化草地植物学成分表现为:优 良牧草减少,杂类草和毒害草大量滋生,草土比值明显减少;景观特征表现为:生草皮剥落,土壤裸露,形 成秃斑地,植被盖度呈减少趋势,表现为斑块镶嵌的空间特征.黑土滩"型退化草地的表现很特殊.在春 夏季节,"黑土滩"型退化草地大部分地区为长势很好的毒害草,并开有很好看的小花,草长的比草场还 要好,只是不能被用于畜牧业.在卫星影像上很难通过色彩分析加以区分(高光谱遥感除外).在冬秋季 节,草场表现为黄色的草皮,由于毒害草枯莠,只留下细高的草杆,地表的黑土显现,"黑土滩"的卫星影 像特征很明显.所以一般调查"黑土滩"型退化草地要使用秋季或深秋季的卫星影像为宜. "黑土滩"型退化草地主要成因,包括:从生态学,人文学等方面分析,"黑土滩"型退化草地的成因很 复杂.因此表现也就很特殊,造成从遥感图像上判读分类的困难,在遥感影像中具有多解性.可能出现大 量的"同物异谱,异物同谱"的现象.这就需要加大实地的调查验证,和已有数据的佐证.1.气候变暖是 "三江源区"形成"黑土滩"退化草地的主要驱动力.2.过渡牧放等人为破坏是导致草地退化的主要原 因.3.黑土滩的轻度和中度侵蚀区以冻融为主,兼有水蚀和风蚀.4.鼠虫危害也是草 地退化的产物.5.高 寒草地植被和土壤退化的生态过程,使"黑土滩"程度加剧. 3采用卫星遥感图像 根据本次调查的技术方法,调查范围和精度要求,选择中等分辨率的卫星数字图像,本次遥感监测 收稿日期:2006—06—19 作者简介:刘晓玲(1966一),女(汉族),江西瑞金人,师 94青海师范大学(自然科学版)2007.雉 实验数据源是:美国Lands,at卫星的rim数字图像作为调查的主要信息源,1997—2000,2004年三江源区 的TM卫星影像数据1.andsat7ETM+3O米多光谱数据,1999,2002卫星影像数据(Spot)辅助(DEM, DRG和土地利用图等)为主要数据源.在几何纠正和镶嵌过程中,增大地面控制点数量;控制拟合误差 在2象元之内;在图象处理过程中,采取不同的方法组合使用4,3,2(近红外,红,绿)波段分别作为红, 绿,蓝三色,形成标准假彩色图像.是一种在大量总结实际经验基础上的最常用.它的地物影像丰 富,鲜明,层次好.植被以红色显示,主要用于资源环境和土地利用调查或更新等.以提高图象视觉效果, 增强可判读性. 4遥感图像判读 遥感图像判读(也称为遥感图像解译)的就是从图像上认识,辨别影像与地物的对应关系,判断,归 类地物目标,并用轮廓线圈定它们,赋予属性代码,用符号,颜色表示不同属性,解译结果形成专题地图 的过程.遥感对地观测的实质是以影像(数字,模拟)来模拟地表景观,反映地表环境与资源等的信息.遥 感成像过程是将地物的电磁波谱特征,用不同成像方式(摄影,扫描,雷达等)生成各种影像.而判读,就 是成像过程的逆过程. 成像过程:地物(原型)一地物波谱(物理属性)+成像方式(几何投影)一影像(模型) 判读过程:影像(模型)——灰度或色标(物理性质)+坐标位置(几何性质)一地物(原型) 地势地貌 青藏高原总的地形特点是高海拔,低起伏.三江源区由东向西海拔逐渐升高,是一个倾斜的平台.青 藏公路以东几条西北走向的山脉形成了平台上的起伏.地貌上的一般特点是山区为高山深谷,高原面上 为缓坡丘陵,浑园低山,冲洪积平原,山间宽谷等.高原海拔平均约为4000米.平台东端泽库,河南海拔 最低,约为3500米.平台中部巴颜喀拉山是一个缓慢升高的凸起. 植被分布 高寒草甸是三江源地区的主导植被类型.除可可西里,唐古拉山乡为荒漠草原;玛多县北部,曲麻莱 北部为高寒草原;泽库麦秀山,玛沁的河北乡至拉加,军功,囊谦南部高山深谷为森林外,均为高寒草甸. 三江源区高寒草甸分布的水平分布规律是由东南向西北方向由好变差;垂直规律是低处好,高处 差.由于水分因素在草甸植被生长中的重要作草甸分布的水平规律与垂直规律随水分的好坏而有所改 变. 水平方向河南,班玛,久治,玉树,囊谦,杂多的草甸长势最好,以轻度退化为主;兴海,泽库,同德, 玛沁,称多为次,以中度退化为主;达日,玛多,治多,曲麻莱最差,以重度极度退化为主.在轻度和中度退 化地区,一般在阴坡生长灌丛.轻度退化地区灌丛高而密,中度退化地区灌丛变矮 变疏.重极度退化地区 一 般无灌丛生长. 垂直方向河谷,洼地,沟谷的草甸长势最好,一般是沼泽草甸,沼泽化草甸.山坡草甸长势其次,一 般是普通草甸,草皮层较厚.山顶草甸长势最差,草皮层很薄;坡度较陡或海拔超过4800米的山顶甚至 没有草甸生长. 水分影响常年湿润是草甸生长的必要条件,高寒草甸也是如此.水分好的地貌部位如洪积扇底 部,坡脚地下水出露的地方;降水多的山体顶部如巴颜喀拉山顶,哈秀山顶;4500米以上高海拔冻土带, 高寒草甸的长势也非常好.反之,水分差的地貌部位,即使是平原,沟谷,高寒草甸的长势也比较差. 重要地类判读 天然草地,改良草地,人工草地 天然草地是指以天然草本植物为主,未经改良,用于放牧或割草的草地,包括以牧为主的疏林,灌丛 草地.广泛分布于各种地貌部位,色调红,深红. 改良草地是指采用灌溉,排水,施肥,松耙,补植等措施进行改良的草地.人工草地指人工种植牧草 第1期刘晓玲:三江源自然保护区"黑土滩"退化草地调查95 的草地,包括人工培植用于牧业的灌木地. 河流,湖泊,沼泽等水域河流为不规则线状地物,色调随河水的深浅,清洁程度而有区别.湖泊为 不规则面状水体,呈深浅不一的蓝色调.一般位于平原低洼处,河流滩地.色调黑,灰黑,外沿亮粉色. 深蓝颜色一般为干净水或深水,浅蓝颜色一般为含泥沙或浅水,深棕色为土壤含水 饱和状态.小于 2象元的,不连续水体较难判读. 居民地,道路 居民地一般为灰白——灰颜色;集群式居民地与道路等地物相伴;居民地常常被树木覆盖;离散式 居民地只有足够大时,才有显示.线状地物突出,不一定表示其真实的宽度;线状地物贯通成网.这种网 状的结构特征与渠道明显不同;与居民点关系密切;有附属设施配套. 冰川积雪与裸土裸岩 冰川,积雪分布于高山顶部,一般呈亮白色调.裸岩分布于山顶或山谷陡坡.山顶裸岩一般呈青灰 色,山谷陡坡裸岩呈白色,灰色.三江源区有大面积红色砂岩分布,呈黄绿色. 有林地一般位于低海拔(350o米以下)山区,坡陡谷深.颜色紫黑,深红. 例1麦秀山林场:树木以针叶树种为主,河谷滩地上生长少部分阔叶树和高灌木 灌丛一般位于中低海拔(4500米以下)山体阴坡,图像上颜色灰暗,均匀纹理. 5三江源区高寒草甸,高寒草原,荒漠草地的影像特征 5.1高寒草甸 5.1.1高寒草甸退化 高寒草甸典型的生态逆向演替是:高寒草甸高山地一秃斑高寒草甸高山地一黑土滩或沙砾地,高寒 草原高山地一退化高寒草原高山地一沙漠化高寒草原高山地. "黑土型"退化草地是指青藏高原高寒草甸草场退化后形成的一种大面积次生裸地,因裸地的土壤 呈黑色,故名"黑土型"退化草地,俗称"黑土滩","黑土坡". 轻度退化草甸 草皮层基本完整,仅牧草成分发生了变化,毒杂草比例增加.在泽库,玛沁,甘德等地多分布于山坡; 而在达日则多见于湿润河谷及低滩地.在影像中色调鲜红或粉红,纹理细腻,形状不规则,大小不 等.色调灰白,浅灰,纹理均匀,指原生植被覆盖度>160%的天然草地 中,重度退化草甸 草甸草皮层开裂,呈不同程度的秃斑状草地.色调灰白中透出红色,斑点状纹理.分布于平原,滩地 与山坡,色调灰白,斑状纹理.指原生植被覆盖度I>40%但<6o%的天然草地.一般分布在山坡下部,在 平缓丘陵区可达山顶.色调灰白,斑点状纹理.原生植被覆盖度>120%的<40%天然草地. 极度退化草甸(黑土滩/砂砾地) 草甸草皮层完全消失,底层土壤或砂砾层出露.一般分布于山腰以下,低海拔地区的圆缓低山丘陵 顶部也有分布.色调近白色为主,纹理较均匀.指原生植被覆盖度<2o%的天然草地. 5.2高寒草原 高寒草原主要分布在青南高原的西部和北部,山地干草原类草场主要分布在祁连山地,共和盆地, 青海湖盆地和柴达木盆地东部的宽谷,阶地,滩地,低山丘陵,干旱阳坡及坡麓地带.干草原以禾草为主, 与嵩草草甸最明显的区别是没有草皮层.此外草的高度>lOem,而嵩草的高度在2—5em.嵩草要求中湿 环境,而干草原生长在较干旱的环境.分布于北部干旱区.粉红,浅粉色调,均匀纹理.1.轻度退化草原指 原生植被覆盖度>160%的天然草地.2.中,重度退化草原,指原生植被覆盖度>140%但<6o%的天然草 地,原生植被覆盖度>120%的<40%天然草地.3.极度退化草原指原生植被覆盖度<20%的天然草地. 96青海师范大学(自然科学版)2007年 5.3荒漠草地 荒漠指气候干燥,降水稀少,蒸发量大,植被贫乏的地区,地面温度变化很大,物理风化强烈,风力作 用活跃,地表水极端贫乏,多盐碱土. 荒漠草原是草原向荒漠过渡的一类草原,是草原植被中最干旱的一类草原.三江源区荒漠草地主要 分布于昆仑山西部和可可西里地区的局部干旱环境地带主要植物有垫状驼绒藜,藏亚菊,粉花蒿,千叶 棘豆等. 判读质量控制措施 5.3.1通过技术规程的控制,首先要从根本上解决判读的标准问题,并组织进行规程的学习和实际操 作培训,通过典型地区样图分析和相应处理办法的制定,使得在判读工作中有一个统一的认识. 5.3.2在技术上采取一系列具体措施,以保证判读内容的定位精度.在类型界限勾画过程中,要求操作 人员必须在原图象放大3倍的基础上进行,以保证定位精度在2个象元之内. 5.3.3在管理方面,通过固定质量检查人员,对判读工作的每一个流程进行质量把关;质检人员定期对 各承担判读的作业人员进行质量检查和指导,以便及时发现问题,并提出相应的解决方案;对于提交的 每一地区的判读结果进行详细的质量评定,检查合格后才能进入下一工作流程. 5.3.4开展实地抽样调查.部分地区利用更高分辨率的遥感图象和非遥感资料进行验证. "黑土滩"退化草地地理信息系统是在完成"黑土滩"型退化草地的遥感调查,获得本底基础数据,并 完成本底数据库的基础上建立的.建立三江源区"黑土滩"型退化草地地理信息系统,使相关地理环境数 字化,使相关要素在空间上实现统一,并以数字地图表示有关的内容,可通过专用软件实现专题内容的 显示,读取,检索,分析和修改.还能方便地对专题内容进行要素组合与拼接,也可与 卫星影像和其它信 息数据进行拟合,挂接显示等,生成各种类型新的数据.最后,对所需专题要素以任 意比例尺,任意范围 进行绘图和数据统计报表输出. 三江源区"黑土滩"型退化草地地理信息系统将为各级政府部门,企以及 广大牧民进行数 据交换,信息共享,推动和有效协调"黑土滩"型退化草地信息化以及数字建设的整 体发展,广泛应用,为 "黑土滩"型退化草地的生态恢复治理和动态监测提供基础数据和有效的技术支 持. Theinvestigationfordegenerategrasslandof''Degenerated Meadow"inSanjiangy1la【IINatureReserve UUXiao-lin (ProvincialGeomaticInformationCentreofQinghai,Xining810008,China) Abstract:Inthispaper,accordingtotheclassificatorycriteriafordegenerategrasslandof"DegeneratedMead- OW" ,useremotein1agedataanditscharacteristicfromChina-Brasilsatellite,landAmericansatelliteTM,SPOTsat- euiteastheinformationSotlrce,useGPSdataastheaccuratepositioningmethodinspace,andUSeGISasthemethod ofspaceanalysis,makeanbasicremoteinvestigationfordegenerategrasslandof"DegeneratedMeadow"inSanjiang yuana】 laNatureReserve,getbasicdataasthematicmap,abstractandmakeouttheimagesforvariousrankofdis- tributedarea,~smbutedscope,areaofdegenerategrasslandof"DegeneratedMeadow"inSanjiangyuanarea,es- tablishthedatabaseandthegeographicalinformationsystemofdegenerategrasslandof"blac kearthsands"inSan jiangyuana吼. Keywords:Sanjiangyuanarea;DegeneratedMeadow;degenerategrassland