李仕蓉+王恩文+龔文琪

摘要：我國西南部喀斯特生態(tài)環(huán)境脆弱、單一、受人類活動影響較大，土壤石漠化嚴重，引起一系列的生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟問題，使喀斯特石漠化研究、防治變得刻不容緩。近些年，隨著科技的進步、科學(xué)手段的不斷豐富，“3S”技術(shù)即遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）已廣泛地應(yīng)用于喀斯特石漠化研究中。本文綜述了近年“3S”技術(shù)在喀斯特石漠化研究中的應(yīng)用，并從喀斯特石漠化的預(yù)警、動態(tài)監(jiān)測、空間布局、成因分析、空間格局分布等方面論述了“3S”技術(shù)在喀斯特石漠化科學(xué)技術(shù)研究、防治工作中的應(yīng)用及理論創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：喀斯特石漠化；“3S”技術(shù)；預(yù)警；動態(tài)監(jiān)測；成因分析

中圖分類號： S157.1；S127文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）06-0017-03

收稿日期：2013-09-05

基金項目：貴州省自然科學(xué)基金（編號：黔科合J字LKA[2012]16號）；貴州省哲學(xué)社會科學(xué)項目（編號：12GZYB60）；

作者簡介：李仕蓉（1974—），男，土家族，貴州思南人，碩士，副教授，從事環(huán)境社會學(xué)的研究。E-mail：lishirong2214712@163.com?？λ固厥谴嗳醯纳鷳B(tài)環(huán)境，在人類不合理的社會經(jīng)濟活動干擾下造成人地矛盾突出、植被破壞、水土流失、土地生產(chǎn)力衰退喪失、地表呈現(xiàn)類似荒漠景觀的巖石逐漸裸露的演變過程[1]。我國袁道先先生于20世紀80年代首次提出了“喀斯特石漠化”的概念，并用來表征從地表植被、土壤覆蓋到巖石裸露荒漠化景觀的喀斯特石漠化變遷過程。

貴州省地處我國西南部云貴高原地區(qū)，是目前世界上熱帶、亞熱帶地區(qū)，喀斯特石漠化分布面積最廣、程度最高的高原山區(qū)。據(jù)有關(guān)資料記載，貴州省喀斯特石漠化面積占全省土地面積的73%，高達13萬km2，喀斯特石漠化發(fā)育強烈、分布面積廣，給當?shù)氐纳鐣?jīng)濟活動帶來了強烈的影響，形成了喀斯特地區(qū)所特有的“喀斯特貧困”[2]現(xiàn)象，是實現(xiàn)和諧、全面小康社會亟待解決的社會經(jīng)濟問題。

1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

喀斯特石漠化在全球范圍內(nèi)分布較廣，國外喀斯特石漠化區(qū)域主要集中在歐洲地中海周圍，少量分布在英國約克郡石灰?guī)r地區(qū)、加拿大東南部布魯斯半島、塔斯瑪尼亞等地；我國喀斯特石漠化區(qū)域以西南部部分省份尤其是貴州最典型，如貴州西南州，廣西、廣東、湖南、四川局部等地均有分布。與國外喀斯特石漠化分布區(qū)相比，我國喀斯特石漠化分布規(guī)模更大、面積更廣、生態(tài)環(huán)境更脆弱、人口更多、貧困程度更高。

在喀斯特石漠化研究與治理的工作中，由于重視較早，科學(xué)技術(shù)條件較好，國外取得了較多的研究成果和良好的治理效果，目前部分石漠化地區(qū)已經(jīng)有了很大程度的恢復(fù)。我國從20世紀70年代開始，陸續(xù)開展了大量的喀斯特石漠化研究與治理工作。這些工作主要集中在石漠化現(xiàn)象描述、分布現(xiàn)狀、動態(tài)監(jiān)測、預(yù)警分析、成因、演化機制以及生態(tài)治理等方面，喀斯特石漠化研究展現(xiàn)出多角度、多樣性、多元化的特點，取得了大量的研究成果[3]。

“3S”技術(shù)包括地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）及全球定位系統(tǒng)（GPS）三大獨立系統(tǒng)，是三者英文縮寫的簡稱。其三大獨立系統(tǒng)在空間信息管理中特色各異，皆可獨立完成自身的功能，也有各自的不足。GIS與RS能夠進行空間信息獲取和處理，GIS是一種管理、分析處理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，能夠高效管理并進行靈活數(shù)據(jù)分析，擁有較強的空間查詢、分析和綜合處理能力，但難以用來直接獲取數(shù)據(jù)；RS是一種獲取大面積內(nèi)區(qū)域信息的手段，有特定的光譜波段，有所限制，并且難以精確定位和進行高精確度的分類；GPS是一種準確定位的系統(tǒng)裝置，能準確定位，對空間數(shù)據(jù)分析有非凡的意義，但其無法進行空間數(shù)據(jù)和區(qū)域信息等地理屬性的獲取[4]；三者有效結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)三大獨立系統(tǒng)技術(shù)的綜合，發(fā)揮更大的作用。

本文從“3S”技術(shù)在喀斯特石漠化中應(yīng)用研究的角度綜述了“3S”技術(shù)在喀斯特石漠化預(yù)警、動態(tài)監(jiān)測、空間布局、成因分析、空間格局分布等方面，論述了“3S”技術(shù)在喀斯特石漠化的科學(xué)技術(shù)研究、防治工作中的應(yīng)用及理論創(chuàng)新。

2“3S”技術(shù)在喀斯特石漠化研究中的應(yīng)用

“3S”技術(shù)中3個獨立系統(tǒng)的有機結(jié)合形成了一個系統(tǒng)，從而實現(xiàn)多種技術(shù)的綜合?！?S”技術(shù)在喀斯特石漠化研究、調(diào)查、治理中的應(yīng)用，使“3S”技術(shù)得到了新的應(yīng)用空間。如喀斯特石漠化的環(huán)境安全評價、動態(tài)監(jiān)測、空間預(yù)警、石漠化成因分析、等級分級等“3S”技術(shù)在喀斯特石漠化中的綜合多方面的應(yīng)用。

2.1喀斯特生態(tài)安全評價

GPS精準定位，RS獲取空間、地域的環(huán)境生態(tài)安全等方面遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在GIS系統(tǒng)中進行編輯、處理，從而達到生態(tài)安全評價的可視化。周旭等在前人研究的基礎(chǔ)上，在利用“3S”技術(shù)進行安全評價的研究中提出喀斯特景觀生態(tài)安全評價體系，結(jié)合“3S”理論，以“3S”應(yīng)用發(fā)展狀況為基礎(chǔ)，提出了“3S”技術(shù)支持下的退化景觀生態(tài)安全評價技術(shù)框架[5]。左偉等利用RS獲取生態(tài)安全評價指標數(shù)據(jù)，結(jié)合已有喀斯特生態(tài)環(huán)境研究及相關(guān)成果，建立某一特定區(qū)域的生態(tài)安全評價的評價模型，實現(xiàn)區(qū)域的生態(tài)安全評價。在RS和GIS的方法和基礎(chǔ)上，通過對區(qū)域生態(tài)安全綜合評價、評價結(jié)果的尺度轉(zhuǎn)換等模型的建立，利用模型的運算獲得小流域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的安全等級綜合評價結(jié)果[6]。

2.2石漠化遙感動態(tài)監(jiān)測

喀斯特石漠化動態(tài)監(jiān)測是“3S”技術(shù)一個重要應(yīng)用方向。RS的動態(tài)監(jiān)測已經(jīng)成功在植被動態(tài)變化、環(huán)境因素變化、海岸線變化、土地覆蓋及利用變化等領(lǐng)域得到運用，三者結(jié)合的“3S”技術(shù)是土地資源調(diào)查和土地覆蓋、利用、動態(tài)變化的動態(tài)監(jiān)測的一種高效、精確的監(jiān)測手段。

胡娟等利用從地球資源衛(wèi)星CBERS-02上獲得的遙感數(shù)據(jù)，用GIS系統(tǒng)進行遙感影像、TM和SPOT解譯，在對黔南喀斯特石漠化的抽樣調(diào)查及動態(tài)監(jiān)測中顯示出喀斯特石漠化的準確分布信息，與RS最佳波段（RGB：431）組合影像對照喀斯特石漠化演變與更替，為黔南布依族自治州喀斯特石漠化動態(tài)監(jiān)測的實際應(yīng)用提供了準確可靠的監(jiān)測及預(yù)測數(shù)據(jù)[7]。

左羽利用“3S”技術(shù)，結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)，在畢節(jié)地區(qū)構(gòu)建出一個分布式生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了集成生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測技術(shù)在喀斯特石漠化動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用。該分布式生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)平臺基礎(chǔ)上集成“3S”技術(shù)軟件搭建軟件平臺進行喀斯特石漠化動態(tài)監(jiān)測，以遙感數(shù)據(jù)為主要信息源，以地面GPS核查數(shù)據(jù)為輔，建立畢節(jié)地區(qū)喀斯特生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，通過該分布式生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可實時在線獲取畢節(jié)地區(qū)喀斯特石漠化動態(tài)監(jiān)測結(jié)果[8]，及時準確地獲取、管理、分析石漠化變化數(shù)據(jù)。

2.3喀斯特石漠化預(yù)警

通過解譯遙感影像獲取喀斯特資源環(huán)境信息，在調(diào)查收集相關(guān)經(jīng)濟、社會等指標數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，采用“3S”技術(shù)對農(nóng)地石漠化警情進行分析預(yù)測，結(jié)果表明“3S”技術(shù)已成功運用于喀斯特石漠化預(yù)警。例如，閆妍等采用“3S”技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法（3S-ANN）對廣西壯族自治區(qū)都安縣土地石漠化進行預(yù)警并分析預(yù)測[9]。

蘇鋒等以重慶奉節(jié)喀斯特石漠化山地為研究對象，以Landsat TM數(shù)字圖像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，對石漠化專題數(shù)據(jù)信息進行提取、分級，并運用Erdas imagine 8.1.5對獲取的數(shù)據(jù)影像進行幾何校正，提取相應(yīng)調(diào)查區(qū)域，在ArcGIS平臺上，人機交互判讀對石漠化目視判讀，得到重慶奉節(jié)地區(qū)石漠化分級預(yù)警結(jié)果[10]。經(jīng)科學(xué)考證對比分析發(fā)現(xiàn)，所獲得的石漠化預(yù)警結(jié)果與所調(diào)查區(qū)域喀斯特石漠化實際情況吻合，有力證明了“3S”技術(shù)應(yīng)用預(yù)警模型具有較強預(yù)警能力，吻合程度高。

2.4喀斯特石漠化成因分析

我國喀斯特石漠化成因多樣化，主要形成因子有喀斯特生態(tài)系統(tǒng)地質(zhì)、土壤、水文氣候、植被覆蓋、地貌及人類活動等，國內(nèi)大量學(xué)者認為應(yīng)選擇坡度、植被覆蓋率、基巖裸露、平均土厚、農(nóng)用價值等作為評價指標[11]。

2.4.1喀斯特生態(tài)系統(tǒng)地質(zhì)我國西南部受地質(zhì)構(gòu)造及古環(huán)境變遷的影響，貴州等地裸露的碳酸鹽巖地層齊全，巖層厚度大，分布面較廣，喀斯特地貌十分發(fā)育。同時，我國喀斯特石漠化發(fā)生地自然地理條件獨特，存在正負地形的反差，喀斯特石漠化程度不一。錐峰與洼地、谷底或峽谷組合，平面上正地形面積大于負地形面積。錐峰基座、峰頂高度不一，向區(qū)域地形坡向傾斜，峰坡多呈裸巖地或石旮旯地，石漠化現(xiàn)象嚴重。錐峰與洼地、谷地或峽谷組合的正地形面積約等于負地形，基座錐峰呈孤立狀散布在洼地或谷地周圍，相對高度一致，無明顯偏向趨勢，石漠化嚴重的荒山草坡或石旮旯地只是在村寨附近有發(fā)育較好的植被。錐峰與溶原、盆地或臺地組合的正地形面積小于負地形，錐峰（丘峰）呈孤立狀點綴在平坦的碳酸鹽巖面上，峰頂?shù)三R，無明顯傾向，峰坡石漠化較嚴重，村寨附近有發(fā)育較好的植被。Liu等對貴州132個采樣點分析資料進行計算，得出灰?guī)r風化剝蝕速率為23.7～110.7 mm/千年，若按平均 61.68 mm/千年的剝蝕速率、平均酸不溶物3.9%計算，風化殘積物2.47 mm/千年，豐華圖層形成速度慢，約為 25 mm/千年，該指標奠定了喀斯特脆弱生態(tài)環(huán)境的地質(zhì)基礎(chǔ)[4]。

2.4.2喀斯特土壤因子不同喀斯特石漠化土壤因子是指不同土壤類型、土壤物理化學(xué)性質(zhì)、石漠化景觀格局和發(fā)生率等土地石漠化的影響因素。楊青青等將景觀生態(tài)學(xué)理論與“3S”技術(shù)相結(jié)合研究了石漠化景觀，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，石漠化景觀的土地石漠化主要以棕色石灰土、石質(zhì)土為主。其中，棕色石灰土石漠化破碎程度最高，黑色石灰土連通度最高；石質(zhì)土石漠化的平均斑塊面積最大，破碎程度最低；斑塊最分散以酸性粗骨土石漠化最為典型；黑色石灰土石漠化強度極大且極易發(fā)生，硅質(zhì)巖粗骨土最易發(fā)生極大強度石漠化。石灰土、粗骨土以及石質(zhì)土因本身較脆弱，常常石漠化現(xiàn)象嚴重。石漠化程度發(fā)生率從高至低依次為酸性粗骨土、黑色石灰土、石質(zhì)土、棕色石灰、硅質(zhì)巖粗骨土[12]。有研究表明，石漠化的發(fā)生與分布在不同土壤中存在明顯的差異，土壤發(fā)生的特點是導(dǎo)致石漠化形成的主要自然因素。

2.4.3水文氣候因子關(guān)于石漠化與山區(qū)氣候關(guān)系研究中多數(shù)采用面上調(diào)查、定位觀測和模擬試驗相結(jié)合的方法。利用ArcMap輸入地形空間等數(shù)據(jù)，結(jié)合氣溫和年降水模型可模擬推算出氣溫和降水量的關(guān)系，吳良林等將ArcMap Spatial Analyst模塊中的Raster Calculator用以2008年廣西壯族自治區(qū)河池市石漠化強度類型圖與氣候要素圖進行疊加運算，得到河池市石漠化類型與氣候因子的關(guān)系，圖形統(tǒng)計結(jié)果顯示，河池市石漠化發(fā)生率約與年均溫度呈正比；他們還進行了石漠化與年均降水量關(guān)系統(tǒng)計分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，河池市石漠化類型、石漠化率與年降水量呈正比[13]。

李森等發(fā)現(xiàn)，在模擬天然降雨條件下，裸地的土壤侵蝕量最高，其次是耕地，林地草地土壤侵蝕量最小。巖溶山區(qū)石漠化土壤侵蝕量和侵蝕速率是氣候、土壤特性、植被條件、土地利用類型、地質(zhì)環(huán)境和地形等可蝕性因子綜合影響的結(jié)果，其中次降水量、連續(xù)30 min最大雨強為最強侵蝕力因子[14]。

2.4.4人為活動影響因子人為活動對喀斯特石漠化的影響主要表現(xiàn)在陡坡開荒、土地利用/土地覆蓋變化等人類生產(chǎn)生活產(chǎn)生的影響。金光華認為，人為活動主要影響全區(qū)域生物化學(xué)循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能以及區(qū)域小氣候等[11]。有研究發(fā)現(xiàn)，在人口密集區(qū)域（200人/km2），石漠化面積與人口密度呈正比；經(jīng)濟密度欠發(fā)達地區(qū)（<50萬元/km2）各等級石漠化率居高不下，經(jīng)濟密度與石漠化發(fā)生率呈反比。

總之，在石漠化驅(qū)動力機制圖譜研究中，從組成喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的地質(zhì)、巖性、植被、地貌、氣候及人類活動等多個方面進行相關(guān)性分析?？λ固厥窃诖嗳醯纳鷳B(tài)環(huán)境地質(zhì)背景上由于人類的強烈擾動而形成的，是多種因子綜合的結(jié)果。

2.5喀斯特石漠化空間分布格局

石漠化現(xiàn)狀與空間分布格局是石漠化研究中最基本的研究內(nèi)容，同時也是最重要的研究內(nèi)容之一。蔣樹芳等綜合利用遙感影像資料和地理信息系統(tǒng)軟件平臺，根據(jù)石漠化分級指標，收集TM影像資料、地形圖、地質(zhì)資料圖、土壤植被覆蓋圖、土地利用圖、地貌坡度圖及GPS實測數(shù)據(jù)庫等資料，進行都安喀斯特石漠化RS與GIS一體化分析研究，通過統(tǒng)計各級別石漠化面積生成石漠化分級分布圖和GIS數(shù)據(jù)庫，并將石漠化面積、生成石漠化分級分布圖及驅(qū)動因素圖相疊加，最終生成都安石漠化空間分布格局圖，在石漠化格局分布圖中分別呈現(xiàn)淺紅、綠紅色星狀；綠紅色，紅中帶白色斑狀，灰白、白色斑狀（分別代表著輕度、中度、強度石漠化）[15]。

胡娟等采用程序批處理或按類型轉(zhuǎn)換的方法，借助黔南州土地利用與石漠化關(guān)系對應(yīng)圖獲取土地各等級石漠化分布的初步格局圖。根據(jù)在1 ∶50 000或1 ∶200 000水文地質(zhì)圖獲取有關(guān)喀斯特石漠化信息，在ArcView或ArcGIS軟件平臺上對行政區(qū)圖、地質(zhì)圖、土地利用圖、坡度圖、植被圖、土壤圖、石漠化外業(yè)調(diào)查草圖進行疊加，并進行人機交互解譯，從而獲得高精確度石漠化現(xiàn)狀分布格局圖。他們還利用“3S”技術(shù)對黔南州石漠化遙感資料解譯獲取高精確度石漠化現(xiàn)狀分布格局圖，研究表明黔南自治州喀斯特面積20 300.74 km2，占總面積的77.5%；非喀斯特面積5 905.59 km2，占總面積的225%[16]，與實際情況基本吻合。

陳起偉等利用獲取的ASTER影像、1 ∶50 000地形圖、地質(zhì)圖、GPS實測數(shù)據(jù)等資料，以縣（市、區(qū)）為單位，采用ERDAS、ArcGIS軟件進行人機交互判讀解譯，統(tǒng)計各等級石漠化面積，生成石漠化現(xiàn)狀空間分布格局圖及GIS數(shù)據(jù)庫[17]。研究表明，“3S”技術(shù)可以通過石漠化遙感資料解譯獲取高精確度石漠化現(xiàn)狀格局分布圖。

2.6喀斯特石漠化程度、等級劃分

根據(jù)陳述彭、劉紀遠等的“遙感圖像植被指數(shù)（NDVI）與植被覆蓋率呈現(xiàn)正相關(guān)，而喀斯特石漠化程度與植被覆蓋率呈現(xiàn)顯著負相關(guān)關(guān)系”等研究結(jié)果，吳良林等以NDVI作為石漠化等級的判別標準，根據(jù)2008年LANDSAT-TM影像資料，采用ERDAS系統(tǒng)平臺中TM4、3波段進行植被指數(shù)計算，通過研究TM5、4、3合成圖像提取相關(guān)石漠化數(shù)據(jù)，經(jīng)GPS定位，野外校驗NDVI與植被覆蓋率之間的對應(yīng)關(guān)系，他們還建立了NDVI與植被覆蓋率的關(guān)系模型，并分析計算出植被覆蓋度分級閾值，利用植被覆蓋地域與NDVI間的對應(yīng)關(guān)系，成功引入喀斯特石漠化分級規(guī)則[13]。NVDI與石漠化程度分級如表1所示。表1喀斯特石漠化遙感影像解譯NVDI與石漠化程度分級

石漠化等級植被覆蓋率（%）NVDI植被結(jié)構(gòu)遙感影像特征無石漠化>60>0.30喬木、灌木呈飽和度較高的綠色，條帶狀或塊狀輕度石漠化41～600.16～0.30喬草+喬灌呈飽和度中等的綠色，零星分布灰白斑點或小斑塊中度石漠化20～400.09～0.15疏草+疏灌飽和度較低的綠色，零星分布綠色斑點或小斑塊，分布較多灰白色斑點或小斑塊重度石漠化<20<0.09疏草呈灰白色或紫色、極淡的綠色

胡寶清等參考了土地生產(chǎn)能力下降和土地質(zhì)量變化情況，針對遙感影像TM5、4、3波段假彩色合成資料的特點，選取植被覆蓋度、基巖裸露率、植被類型及退化率等，作為利用遙感影像強度作為喀斯特石漠化分級的判別指標，所以將廣西喀斯特石漠化分為輕度、中度、重度石漠化3個等級，并根據(jù)這些分級指標與遙感影像解譯，生成了1 ∶100 000石漠化分級分布圖。利用此圖可以清楚地看出都安縣輕度、中度、強度石漠化的比例分別為17.39%、8.5%、3.28%[18]。

3展望

為了打破“生態(tài)破壞與貧困”僵局，我國在喀斯特地區(qū)生態(tài)、資源可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)重建方面開展了大量的理論研究工作與工程示范，主要包括“湖南龍山縣洛塔鄉(xiāng)模式”“貴州羅甸縣大關(guān)村模式”“廣西來賓小平陽模式”等，以及在喀斯特小流域綜合治理中如貴州畢節(jié)總結(jié)的寶貴經(jīng)驗與措施。但喀斯特石漠化現(xiàn)象依然嚴峻，今后的研究及治理模式探討還有待于從以下幾個方面加強：（1）關(guān)于喀斯特土地石漠化預(yù)警理論、預(yù)警指標的構(gòu)建。預(yù)警方法等尚處于探索階段，還須要繼續(xù)努力進行更多的探索與研究，以完善這一套理論與方法，為喀斯特農(nóng)地石漠化治理和農(nóng)業(yè)優(yōu)化調(diào)控提供科學(xué)的理論依據(jù)。（2）在石漠化發(fā)展過程中，應(yīng)用遙感影像解譯、GIS數(shù)據(jù)庫、GPS定位檢驗以及數(shù)理統(tǒng)計方法，對某一區(qū)域喀斯特石漠化變化的空間格局、分布進行定位化、定量化的分析，獲取原始數(shù)據(jù)的方法不夠精確，導(dǎo)致分析結(jié)果還不夠精準，還須加強研究與實踐。（3）“3S”技術(shù)對石漠化程度與自然環(huán)境過程、人類活動影響等驅(qū)動機制的分析僅限于定性分析階段，還須進一步研究定量分析等方法，深入剖析喀斯特石漠化影響因子、驅(qū)動機制，以便為喀斯特石漠化發(fā)展狀況及防治提供更準確、更深入的支撐。

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[9]閆妍，胡寶清，韓清延，等. 基于3S-ANN技術(shù)的縣域農(nóng)地石漠化預(yù)警分析——以廣西壯族自治區(qū)都安瑤族自治縣為例[J]. 中國巖溶，2012，31（1）：52-58.

[10]蘇鋒，何丙輝，熊友勝，等. 基于“3S”技術(shù)的奉節(jié)縣喀斯特石漠化調(diào)查及精度評價[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2007，32（6）：60-65.

[11]金光華.“3S”技術(shù)支持下的貴州巖溶山區(qū)土地利用/土地覆蓋變化研究[D]. 貴陽：貴州師范大學(xué)，2006.

[12]楊青青，王克林. 基于RS與GIS的桂西北石漠化景觀與土壤類型關(guān)系研究[J]. 土壤通報，2010，41（5）：1030-1036.

[13]吳良林，周世武，鄭士科. GIS支持下的土地石漠化與山地氣候空間相關(guān)性分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（23）：11787-11790.

[14]李森，魏興琥，張素紅，等. 典型巖溶山區(qū)土地石漠化過程——以粵北巖溶山區(qū)為例[J]. 生態(tài)學(xué)報，2010，30（3）：674-684.

[15]蔣樹芳，胡寶清，黃秋燕，等. 廣西都安喀斯特石漠化的分布特征及其與巖性的空間相關(guān)性[J]. 大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2004，28（2）：214-219.

[16]胡娟，熊康寧，安裕倫. CBERS-02數(shù)據(jù)在喀斯特石漠化遙感調(diào)查中的應(yīng)用——以貴州黔南布依族自治州為例[J]. 貴州師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，26（2）：39-42.

[17]陳起偉，熊康寧，藍安軍. 基于“3S”的貴州喀斯特石漠化現(xiàn)狀及變化趨勢分析[J]. 中國巖溶，2007，26（1）：37-42.

[18]胡寶清，廖赤眉，嚴志強，等. 基于RS和GIS的喀斯特石漠化驅(qū)動機制分析——以廣西都安瑤族自治縣為例[J]. 山地學(xué)報，2004，22（5）：583-590.董晶晶，薛春雨，習丙文，等. 團頭魴黑素皮質(zhì)素受體2基因克隆、組織分布和應(yīng)激后的表達分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（6）：20-26.

胡娟等采用程序批處理或按類型轉(zhuǎn)換的方法，借助黔南州土地利用與石漠化關(guān)系對應(yīng)圖獲取土地各等級石漠化分布的初步格局圖。根據(jù)在1 ∶50 000或1 ∶200 000水文地質(zhì)圖獲取有關(guān)喀斯特石漠化信息，在ArcView或ArcGIS軟件平臺上對行政區(qū)圖、地質(zhì)圖、土地利用圖、坡度圖、植被圖、土壤圖、石漠化外業(yè)調(diào)查草圖進行疊加，并進行人機交互解譯，從而獲得高精確度石漠化現(xiàn)狀分布格局圖。他們還利用“3S”技術(shù)對黔南州石漠化遙感資料解譯獲取高精確度石漠化現(xiàn)狀分布格局圖，研究表明黔南自治州喀斯特面積20 300.74 km2，占總面積的77.5%；非喀斯特面積5 905.59 km2，占總面積的225%[16]，與實際情況基本吻合。

陳起偉等利用獲取的ASTER影像、1 ∶50 000地形圖、地質(zhì)圖、GPS實測數(shù)據(jù)等資料，以縣（市、區(qū)）為單位，采用ERDAS、ArcGIS軟件進行人機交互判讀解譯，統(tǒng)計各等級石漠化面積，生成石漠化現(xiàn)狀空間分布格局圖及GIS數(shù)據(jù)庫[17]。研究表明，“3S”技術(shù)可以通過石漠化遙感資料解譯獲取高精確度石漠化現(xiàn)狀格局分布圖。

2.6喀斯特石漠化程度、等級劃分

根據(jù)陳述彭、劉紀遠等的“遙感圖像植被指數(shù)（NDVI）與植被覆蓋率呈現(xiàn)正相關(guān)，而喀斯特石漠化程度與植被覆蓋率呈現(xiàn)顯著負相關(guān)關(guān)系”等研究結(jié)果，吳良林等以NDVI作為石漠化等級的判別標準，根據(jù)2008年LANDSAT-TM影像資料，采用ERDAS系統(tǒng)平臺中TM4、3波段進行植被指數(shù)計算，通過研究TM5、4、3合成圖像提取相關(guān)石漠化數(shù)據(jù)，經(jīng)GPS定位，野外校驗NDVI與植被覆蓋率之間的對應(yīng)關(guān)系，他們還建立了NDVI與植被覆蓋率的關(guān)系模型，并分析計算出植被覆蓋度分級閾值，利用植被覆蓋地域與NDVI間的對應(yīng)關(guān)系，成功引入喀斯特石漠化分級規(guī)則[13]。NVDI與石漠化程度分級如表1所示。表1喀斯特石漠化遙感影像解譯NVDI與石漠化程度分級

石漠化等級植被覆蓋率（%）NVDI植被結(jié)構(gòu)遙感影像特征無石漠化>60>0.30喬木、灌木呈飽和度較高的綠色，條帶狀或塊狀輕度石漠化41～600.16～0.30喬草+喬灌呈飽和度中等的綠色，零星分布灰白斑點或小斑塊中度石漠化20～400.09～0.15疏草+疏灌飽和度較低的綠色，零星分布綠色斑點或小斑塊，分布較多灰白色斑點或小斑塊重度石漠化<20<0.09疏草呈灰白色或紫色、極淡的綠色

胡寶清等參考了土地生產(chǎn)能力下降和土地質(zhì)量變化情況，針對遙感影像TM5、4、3波段假彩色合成資料的特點，選取植被覆蓋度、基巖裸露率、植被類型及退化率等，作為利用遙感影像強度作為喀斯特石漠化分級的判別指標，所以將廣西喀斯特石漠化分為輕度、中度、重度石漠化3個等級，并根據(jù)這些分級指標與遙感影像解譯，生成了1 ∶100 000石漠化分級分布圖。利用此圖可以清楚地看出都安縣輕度、中度、強度石漠化的比例分別為17.39%、8.5%、3.28%[18]。

3展望

為了打破“生態(tài)破壞與貧困”僵局，我國在喀斯特地區(qū)生態(tài)、資源可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)重建方面開展了大量的理論研究工作與工程示范，主要包括“湖南龍山縣洛塔鄉(xiāng)模式”“貴州羅甸縣大關(guān)村模式”“廣西來賓小平陽模式”等，以及在喀斯特小流域綜合治理中如貴州畢節(jié)總結(jié)的寶貴經(jīng)驗與措施。但喀斯特石漠化現(xiàn)象依然嚴峻，今后的研究及治理模式探討還有待于從以下幾個方面加強：（1）關(guān)于喀斯特土地石漠化預(yù)警理論、預(yù)警指標的構(gòu)建。預(yù)警方法等尚處于探索階段，還須要繼續(xù)努力進行更多的探索與研究，以完善這一套理論與方法，為喀斯特農(nóng)地石漠化治理和農(nóng)業(yè)優(yōu)化調(diào)控提供科學(xué)的理論依據(jù)。（2）在石漠化發(fā)展過程中，應(yīng)用遙感影像解譯、GIS數(shù)據(jù)庫、GPS定位檢驗以及數(shù)理統(tǒng)計方法，對某一區(qū)域喀斯特石漠化變化的空間格局、分布進行定位化、定量化的分析，獲取原始數(shù)據(jù)的方法不夠精確，導(dǎo)致分析結(jié)果還不夠精準，還須加強研究與實踐。（3）“3S”技術(shù)對石漠化程度與自然環(huán)境過程、人類活動影響等驅(qū)動機制的分析僅限于定性分析階段，還須進一步研究定量分析等方法，深入剖析喀斯特石漠化影響因子、驅(qū)動機制，以便為喀斯特石漠化發(fā)展狀況及防治提供更準確、更深入的支撐。

參考文獻：

[1]袁道先，蔡桂鴻. 巖溶環(huán)境學(xué)[M]. 重慶：重慶科技出版社，1988.

[2]韓清延. 典型巖溶區(qū)農(nóng)地石漠化預(yù)警分析與優(yōu)化調(diào)控研究[D]. 南寧：廣西師范學(xué)院，2010.

[3]Xiong Y J，Qiu G Y，Mo D K，et al. Rocky desertification and its causes in karst areas：a case study in Yongshun County，Hunan Province，China[J]. Environmental Geology，2009，57（7）：1481-1488.

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[14]李森，魏興琥，張素紅，等. 典型巖溶山區(qū)土地石漠化過程——以粵北巖溶山區(qū)為例[J]. 生態(tài)學(xué)報，2010，30（3）：674-684.

[15]蔣樹芳，胡寶清，黃秋燕，等. 廣西都安喀斯特石漠化的分布特征及其與巖性的空間相關(guān)性[J]. 大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2004，28（2）：214-219.

[16]胡娟，熊康寧，安裕倫. CBERS-02數(shù)據(jù)在喀斯特石漠化遙感調(diào)查中的應(yīng)用——以貴州黔南布依族自治州為例[J]. 貴州師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，26（2）：39-42.

[17]陳起偉，熊康寧，藍安軍. 基于“3S”的貴州喀斯特石漠化現(xiàn)狀及變化趨勢分析[J]. 中國巖溶，2007，26（1）：37-42.

[18]胡寶清，廖赤眉，嚴志強，等. 基于RS和GIS的喀斯特石漠化驅(qū)動機制分析——以廣西都安瑤族自治縣為例[J]. 山地學(xué)報，2004，22（5）：583-590.董晶晶，薛春雨，習丙文，等. 團頭魴黑素皮質(zhì)素受體2基因克隆、組織分布和應(yīng)激后的表達分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（6）：20-26.

胡娟等采用程序批處理或按類型轉(zhuǎn)換的方法，借助黔南州土地利用與石漠化關(guān)系對應(yīng)圖獲取土地各等級石漠化分布的初步格局圖。根據(jù)在1 ∶50 000或1 ∶200 000水文地質(zhì)圖獲取有關(guān)喀斯特石漠化信息，在ArcView或ArcGIS軟件平臺上對行政區(qū)圖、地質(zhì)圖、土地利用圖、坡度圖、植被圖、土壤圖、石漠化外業(yè)調(diào)查草圖進行疊加，并進行人機交互解譯，從而獲得高精確度石漠化現(xiàn)狀分布格局圖。他們還利用“3S”技術(shù)對黔南州石漠化遙感資料解譯獲取高精確度石漠化現(xiàn)狀分布格局圖，研究表明黔南自治州喀斯特面積20 300.74 km2，占總面積的77.5%；非喀斯特面積5 905.59 km2，占總面積的225%[16]，與實際情況基本吻合。

陳起偉等利用獲取的ASTER影像、1 ∶50 000地形圖、地質(zhì)圖、GPS實測數(shù)據(jù)等資料，以縣（市、區(qū)）為單位，采用ERDAS、ArcGIS軟件進行人機交互判讀解譯，統(tǒng)計各等級石漠化面積，生成石漠化現(xiàn)狀空間分布格局圖及GIS數(shù)據(jù)庫[17]。研究表明，“3S”技術(shù)可以通過石漠化遙感資料解譯獲取高精確度石漠化現(xiàn)狀格局分布圖。

2.6喀斯特石漠化程度、等級劃分

根據(jù)陳述彭、劉紀遠等的“遙感圖像植被指數(shù)（NDVI）與植被覆蓋率呈現(xiàn)正相關(guān)，而喀斯特石漠化程度與植被覆蓋率呈現(xiàn)顯著負相關(guān)關(guān)系”等研究結(jié)果，吳良林等以NDVI作為石漠化等級的判別標準，根據(jù)2008年LANDSAT-TM影像資料，采用ERDAS系統(tǒng)平臺中TM4、3波段進行植被指數(shù)計算，通過研究TM5、4、3合成圖像提取相關(guān)石漠化數(shù)據(jù)，經(jīng)GPS定位，野外校驗NDVI與植被覆蓋率之間的對應(yīng)關(guān)系，他們還建立了NDVI與植被覆蓋率的關(guān)系模型，并分析計算出植被覆蓋度分級閾值，利用植被覆蓋地域與NDVI間的對應(yīng)關(guān)系，成功引入喀斯特石漠化分級規(guī)則[13]。NVDI與石漠化程度分級如表1所示。表1喀斯特石漠化遙感影像解譯NVDI與石漠化程度分級

石漠化等級植被覆蓋率（%）NVDI植被結(jié)構(gòu)遙感影像特征無石漠化>60>0.30喬木、灌木呈飽和度較高的綠色，條帶狀或塊狀輕度石漠化41～600.16～0.30喬草+喬灌呈飽和度中等的綠色，零星分布灰白斑點或小斑塊中度石漠化20～400.09～0.15疏草+疏灌飽和度較低的綠色，零星分布綠色斑點或小斑塊，分布較多灰白色斑點或小斑塊重度石漠化<20<0.09疏草呈灰白色或紫色、極淡的綠色

胡寶清等參考了土地生產(chǎn)能力下降和土地質(zhì)量變化情況，針對遙感影像TM5、4、3波段假彩色合成資料的特點，選取植被覆蓋度、基巖裸露率、植被類型及退化率等，作為利用遙感影像強度作為喀斯特石漠化分級的判別指標，所以將廣西喀斯特石漠化分為輕度、中度、重度石漠化3個等級，并根據(jù)這些分級指標與遙感影像解譯，生成了1 ∶100 000石漠化分級分布圖。利用此圖可以清楚地看出都安縣輕度、中度、強度石漠化的比例分別為17.39%、8.5%、3.28%[18]。

3展望

為了打破“生態(tài)破壞與貧困”僵局，我國在喀斯特地區(qū)生態(tài)、資源可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)重建方面開展了大量的理論研究工作與工程示范，主要包括“湖南龍山縣洛塔鄉(xiāng)模式”“貴州羅甸縣大關(guān)村模式”“廣西來賓小平陽模式”等，以及在喀斯特小流域綜合治理中如貴州畢節(jié)總結(jié)的寶貴經(jīng)驗與措施。但喀斯特石漠化現(xiàn)象依然嚴峻，今后的研究及治理模式探討還有待于從以下幾個方面加強：（1）關(guān)于喀斯特土地石漠化預(yù)警理論、預(yù)警指標的構(gòu)建。預(yù)警方法等尚處于探索階段，還須要繼續(xù)努力進行更多的探索與研究，以完善這一套理論與方法，為喀斯特農(nóng)地石漠化治理和農(nóng)業(yè)優(yōu)化調(diào)控提供科學(xué)的理論依據(jù)。（2）在石漠化發(fā)展過程中，應(yīng)用遙感影像解譯、GIS數(shù)據(jù)庫、GPS定位檢驗以及數(shù)理統(tǒng)計方法，對某一區(qū)域喀斯特石漠化變化的空間格局、分布進行定位化、定量化的分析，獲取原始數(shù)據(jù)的方法不夠精確，導(dǎo)致分析結(jié)果還不夠精準，還須加強研究與實踐。（3）“3S”技術(shù)對石漠化程度與自然環(huán)境過程、人類活動影響等驅(qū)動機制的分析僅限于定性分析階段，還須進一步研究定量分析等方法，深入剖析喀斯特石漠化影響因子、驅(qū)動機制，以便為喀斯特石漠化發(fā)展狀況及防治提供更準確、更深入的支撐。

參考文獻：

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[5]周旭. “3S”支持下喀斯特退化景觀生態(tài)安全評價研究——以貴陽市為例[D].貴陽：貴州師范大學(xué)，2006.

[6]左偉，王橋，王文杰，等. 區(qū)域生態(tài)安全綜合評價模型分析[J]. 地理科學(xué)，2005，25（2）：209-214.

[7]胡娟，熊康寧，安裕倫. CBERS-02數(shù)據(jù)在喀斯特石漠化遙感調(diào)查中的應(yīng)用——以貴州黔南布依族自治州為例[J]. 貴州師范大學(xué)學(xué)報，2007，25（增刊）：171-177.

[8]左羽. 分布式生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的架構(gòu)[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（12）：5095-5096，5103.

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[10]蘇鋒，何丙輝，熊友勝，等. 基于“3S”技術(shù)的奉節(jié)縣喀斯特石漠化調(diào)查及精度評價[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2007，32（6）：60-65.

[11]金光華.“3S”技術(shù)支持下的貴州巖溶山區(qū)土地利用/土地覆蓋變化研究[D]. 貴陽：貴州師范大學(xué)，2006.

[12]楊青青，王克林. 基于RS與GIS的桂西北石漠化景觀與土壤類型關(guān)系研究[J]. 土壤通報，2010，41（5）：1030-1036.

[13]吳良林，周世武，鄭士科. GIS支持下的土地石漠化與山地氣候空間相關(guān)性分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（23）：11787-11790.

[14]李森，魏興琥，張素紅，等. 典型巖溶山區(qū)土地石漠化過程——以粵北巖溶山區(qū)為例[J]. 生態(tài)學(xué)報，2010，30（3）：674-684.

[15]蔣樹芳，胡寶清，黃秋燕，等. 廣西都安喀斯特石漠化的分布特征及其與巖性的空間相關(guān)性[J]. 大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2004，28（2）：214-219.

[16]胡娟，熊康寧，安裕倫. CBERS-02數(shù)據(jù)在喀斯特石漠化遙感調(diào)查中的應(yīng)用——以貴州黔南布依族自治州為例[J]. 貴州師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，26（2）：39-42.

[17]陳起偉，熊康寧，藍安軍. 基于“3S”的貴州喀斯特石漠化現(xiàn)狀及變化趨勢分析[J]. 中國巖溶，2007，26（1）：37-42.

[18]胡寶清，廖赤眉，嚴志強，等. 基于RS和GIS的喀斯特石漠化驅(qū)動機制分析——以廣西都安瑤族自治縣為例[J]. 山地學(xué)報，2004，22（5）：583-590.董晶晶，薛春雨，習丙文，等. 團頭魴黑素皮質(zhì)素受體2基因克隆、組織分布和應(yīng)激后的表達分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（6）：20-26.