国产高分卫星遥感数据在自然资源调查中的应用实践:以甘肃、宁夏为例
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第二章 基于国产高分遥感数据的自然资源综合调查方法

第一节 调查区范围及概况

一、调查区范围及目的

开展国产高分遥感数据在自然资源调查中的应用实践选择了四个工作区,分别为:(一)甘肃及宁夏回族自治区全境(以下简称甘宁区); (二)甘肃及宁夏地质灾害高易发地区(以下简称地质灾害高易发区);(三)宁夏宁东能源化工基地(以下简称重点区); (四)宁夏中卫人类活动频繁区(以下简称全天候监测区)。

(一)甘宁区

甘宁区包括甘肃和宁夏两省全境(如图2-1),工作区地理坐标为:东经92° 13′~108° 46′,北纬32°31′~42°57′,总面积52.04万km2。该区域调查目的主要是开展甘宁区林地、草地、地表水、湿地和荒漠化五类因子1∶250000遥感调查变更工作;此外,完成1∶4000000和1∶20000000数据缩编,并编制1∶250000和1∶4000000系列图件,形成自然资源和生态地质环境遥感调查成果;最后,统计1∶250000和1∶4000000遥感调查监测数据,综合研究甘宁地区自然资源和生态地质环境。

图2-1 甘肃、宁夏工作区范围示意图

(二)地质灾害高易发地

地质灾害高易发区主要包括:宁南、陇东、陇中、甘南、陇南等(如图2-2),工作区地理坐标为:东经106°15′46″~107°15′44″,北纬37°17′21″~38°25′54″,面积78758 km2。该区域为甘肃、宁夏两省区地质灾害的高易发区,针对区域内滑坡、崩塌、泥石流三类主要灾害类型,开展区域1∶50000崩滑流灾害遥感调查,主要查明地质灾害状况。

图2-2 地质灾害高易发区位置示意图

(三)重点区

宁东能源化工基地调查区位于宁夏盐池县和红寺堡区(如图2-3),区域内主要包括宁夏宁东能源化工基地、银川滨河新区和罗山自然保护区,工作区地理坐标为:东经106° 15′46″~107° 15′44″,北纬37°17′21″~38°25′54″,面积8000 km2。在该区域,开展1∶50000林地、草地、地表水自然资源要素和荒漠化、湿地生态地质环境要素遥感调查监测,为建立自然资源与生态环境遥感监测技术体系提供数据基础和技术支撑。

图2-3 宁东能源化工基地调查区位置示意图

(四)全天候监测区

选择宁夏中卫市沙坡头区(如图2-4),区域内主要包括中关村云科技产业园西部云基地、沙坡头自然保护区、供港蔬菜基地,工作区地理坐标为:东经105°03′31″~105°22′42″,北纬37°31′24″~37°40′454″,面积200 km2。在该人类活动频繁区,确定遥感调查的比例尺、调查周期和调查体系,通过对多时相遥感数据对比,分析自然资源与生态环境要素的变化特征,为全天候全要素自然资源与生态环境遥感监测技术体系的建立提供数据和技术支撑。

图2-4 宁夏人类活动频繁区(图中所示全天候监测区)位置示意图

二、调查区自然地理概况

(一)甘肃

甘肃省位于我国西北内陆地区,黄河上游,地处我国黄土高原、内蒙古高原与青藏高原的交汇处,位于东经91 °44 ′31 ″~108 °34 ′58 ″,北纬32 °31 ′11 ″~42 °17 ′06 ″,省境由东南向西北斜长绵亘,地形狭长。全省设十二市和两个自治州,共有4个县级市、59个县、7个民族自治县、17个市辖区,首府兰州。

1.地形地貌

甘肃地势自西南向东北倾斜,境内地形复杂,山脉纵横交错,海拔相差悬殊,山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁类型齐全,交错分布,其中,山地和高原约占全省总土地面积的70%以上。兰州以西(即黄河以西)的千里狭长地带,因南为祁连山脉、北为龙首山、马鬃山及内蒙古高原,呈狭长状,古称“河西走廊”。甘肃地貌复杂,地势自西南向东北倾斜,复杂的地貌形态可分为各具特色的六大地形区域:陇南山地、陇中黄土高原、甘南高原、河西走廊、祁连山地以及河西走廊以北地带。

2.气候降雨

甘肃省从东南到西北包括了北亚热带湿润区到高寒区、干旱区的各种气候类型。气候干燥,气温日差较大,光照充足,太阳辐射强。年平均气温在0℃~14℃,由东南向西北降低;河西走廊年平均气温为4℃~9℃,祁连山区0℃~6℃,陇中和陇东分别为5℃~9℃和7℃~10℃,甘南1℃~7℃,陇南9℃~15℃。年均降水量300 mm左右,各地降水差异很大,自东南向西北减少,降雨量在42 mm~760 mm,降水各季分配不匀,主要集中在6~9月。甘肃省光照充足,光能资源丰富,年日照时数为1700 h~3300 h,自东南向西北增多。河西走廊年日照时数为2800 h~3300 h,敦煌是日照最多的地区;陇南为1800 h~2300 h,是日照最少的地区;陇中、陇东和甘南为2100 h~2700 h。

3.地表水系

甘肃省水资源主要分属黄河、长江、内陆河3个流域、9个水系。黄河流域有洮河、湟水、黄河干流(包括大夏河、庄浪河、祖厉河及其他直接入黄河干流的小支流)、渭河、泾河等5个水系;黄河干流纵贯省境中部,支流有36条。黄河流域面积大、水利条件优越,但流域内绝大部分地区为黄土覆盖,植被稀疏,水土流失严重,河流含沙量大。

(二)宁夏

宁夏地处我国西部的黄河上游地区,位于东经104°15′58″~107°34′39″,北纬35°12′26″~39°23′01″,疆域轮廓南北长、东西短。全区辖5个地级市,9个市辖区,2个县级市,11个县,首府银川市。

1.地形地貌

宁夏地势南高北低,全境海拔1000 m以上,落差近1000 m,呈阶梯状下降。其中南部黄土高原地区地形起伏较大,沟壑密布,海拔在2000 m左右,占全区面积的37.1%;位于中部的冲、洪积平原由灵盐台地和兴仁平原、清水河下游平原、红寺堡平原、韦州平原等山间平原构成,占全区面积的23.0%;北部宁夏平原海拔约1100 m~1200 m,面积占全区面积的18.7%,地势平坦,土壤肥沃。三者构成了宁夏地势的三大阶梯。宁夏的地貌复杂,山地迭起,盆地错落,总的地貌格局由贺兰山山地、银川平原、灵盐台地、宁中山地与山间平原、宁南丘陵和六盘山山地等7个地貌单元构成。地形以丘陵、山地为主,约占全区面积的四分之三,平原占四分之一。

2.气候降雨

宁夏深居内陆,远离海洋,位于中国季风区的西缘,冬季受蒙古高压控制,夏季处东南季风西行的末梢,形成典型的大陆性气候,具有冬寒长、夏热短,春秋短促,气候干旱,降水集中的特点。全年日照充足,蒸发强烈,年温差、日温差较大。风大沙多,无霜期多变,并有干旱、风沙、冰雹、霜冻等灾害性天气。受地形南高北低的影响,宁夏气候南寒北暖,南湿北干。以麻黄山北缘—青龙山、罗山南麓—李旺—关桥—盐池一线为界,气候南北差异明显;该线以北的地区,光能丰富,热量适中,降水稀少,为温带干旱区;该线以南,降水稍多,热量不足,为温带半干旱区和半湿润区。全区年均气温5℃~10℃,无霜期124~184天,年均降水量183.4 mm~677 mm,水面蒸发1300 mm~2600 mm。

3.地表水系

宁夏区内水系属黄河流域,主要河流有黄河干流及其支流。境内黄河及其各级支流中,流域面积大于10000 km2者仅黄河和清水河2条,大于1000 km2的有15条。黄河自中卫南长滩入境,穿过卫宁平原和银川平原,至石嘴山北的麻黄沟出境,区内流程397 km。

三、调查区生态地质环境概况

(一)甘肃

甘肃省位于我国东部湿润区向西部干旱区域的过渡地带,天然生态环境脆弱,长期对水土资源的过度开发是造成甘肃土地沙漠化的主要原因。甘肃省地质灾害主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、土地沙漠化和土壤盐渍化等。按地域划分,东部地区以突发性地质灾害为主,河西内陆地区以缓变性的土地沙漠化、土壤盐渍化为主,地面塌陷主要分布于矿区。

1.荒漠、荒漠化

甘肃省是荒漠化程度、土地和草原沙化最严重的省份之一。沙化土地面积大、分布集中、危害严重、扩展快是甘肃沙化土地的主要特点。甘肃省北部从东到西分布有腾格里、巴丹吉林、库姆塔格三大沙漠和柴达木盆地沙漠与风蚀地,沙化土地面积列全国第五位。甘肃省河西沙区是全国四大主要沙尘暴源区之一,河西走廊地区特殊的地形地貌,造就了其沙尘暴多发,并极易向东输送,与巴丹吉林、腾格里等沙漠共同造成华北地区范围较大的沙尘暴天气。

2.湿地状况

甘肃位于长江、黄河中上游,地处西部内陆干旱地区,高蒸发低降雨导致生态环境十分脆弱,有限的湿地资源显得弥足珍贵。甘肃湿地主要包括若尔盖湿地、尕海湿地、干海子湿地和敦煌西湖湿地,其中,尕海子湿地和敦煌西湖湿地为半干旱性内陆气候。黄河干流两次穿过甘肃,在其境内支流众多,主要有渭河水系、洮河水系、湟水水系、泾河水系等。黄河在其流经的部分地区形成河流湿地,黄河湿地既是区域内调节生态环境的重要因素,也是居民聚居的地区,湿地对于当地的自然生态调节和社会、经济发展有举足轻重的作用。

(二)宁夏

宁夏地域横跨暖温带半湿润区至温带干旱区三个气候区,处于我国干旱和半干旱区、荒漠和草原的过渡地带及北方的环境脆弱带,其中四分之三属干旱、半干旱区域,对气候波动反应敏感,属于环境变化频率高、幅度大、多灾易灾的地带,生态环境十分脆弱。

1.荒漠、荒漠化

宁夏地处黄河中上游地区,是我国土地荒漠化最严重的地区之一,荒漠化土地类型包括风蚀荒漠化、水蚀荒漠化和盐渍荒漠化三种。在地域分布上,风蚀荒漠化土地主要集中在宁夏中部干旱带和引黄灌区的部分地区,水蚀荒漠化土地主要集中在中部干旱带和南部山区,盐渍化土地主要集中在北部引黄灌区和中部干旱带的部分地区。

2.湿地

宁夏位于黄河中上游,黄河纵贯全区13个县市,长397 km,年径流量318亿立方米。优越的水利条件使宁夏成为四大自流灌溉区之一,同时也造就了许多湿地。宁夏湿地包括河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、人工湿地四个类型,主要分布在黄河、艾依河、清水河两侧,腾格里沙漠及毛乌素沙漠沿线。地域上,南部丘陵区以季节性河流湿地、零星人工水库和堰塞湖为主;中部沙区多为盐沼、盐湖湿地;北部平原为永久性河流湿地、湖泊湿地和人工湿地。

四、调查区地质灾害概况

(一)甘肃

甘肃省受区域地质构造、岩土结构、地形及气候等因素共同影响,境内发育的地质灾害主要有崩塌、滑坡、泥石流、土地沙漠化及土壤盐渍化等,按地域划分,东部地区以突发性滑坡、泥石流为主,河西地区以缓变性的土地沙漠化、土壤盐渍化为主。

甘肃省是全国滑坡最发育的省份之一。滑坡具有分布范围广、密度大、活动频繁、规模大、危害严重的特点,而陇南又是甘肃省滑坡最多的地区,其次为陇西、陇东。甘肃省地质灾害(滑坡)虽然密度大、活动频繁,但是其地理分布由东南向西北出现递减趋势,与甘肃省降水地理分布基本一致。甘肃也是全国4大泥石流危害区之一。据现有资料统计,全省共有泥石流沟6260条,大部分集中在甘肃东部,河西地区较少,其中以河谷型和沟谷型泥石流为主。

(二)宁夏

目前宁夏全区地质灾害主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷四种。滑坡主要发生在宁南黄土丘陵区,多为土质滑坡。今年重要防治的滑坡危险点有160处,受威胁人员约13400人。南部黄土丘陵区、中部丘陵台地区以及北部贺兰山东麓均有泥石流分布。

崩塌灾害点主要分布于石嘴山矿区的危岩体崩塌、宁夏中南部广大黄土丘陵的黄土崩塌及黄河沿岸河岸崩塌。今年重点防治的崩塌危险点有8处,受威胁人员约1000人。13个地质灾害隐患区(段)在突降暴雨或强降雨气候条件及不合理的人为工程活动的诱发作用下,极有可能发生地质灾害。