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摘 要

土壤侵蚀是土地资源破坏最重要的原因之一，中国西北黄土高原又是土壤侵蚀最为严重的地区之一。本文将综合运用定西市土地利用图、植被覆盖图、坡度图，利用ArcGIS与ENVI软件，并通过决策树分析，得出定西市土壤侵蚀以中度侵蚀为主，并分析土壤侵蚀与自然与人文要素的联系。在最后的结果图上分析，可得知土壤侵蚀主要类型以及发生地点，此研究结果可为保护土地资源做出有效的指导作用。

关键词：土壤侵蚀，GIS，RS，决策树分析

Abstract：Soil erosion is one of the most important reasons for the destruction of land resources, while the Loess Plateau of Northwest China is one of the most serious soil erosion areas. In this paper, Dingxi city land use map, vegetation map, slope map are integrated used, through the decision tree analysis, Dingxi soil erosion is dominated by moderate erosion and analysis the relationship between soil erosion and natural and human elements using ArcGIS and Envi software.The results of this study can provide effective guidance for the protection of land resources.

Keywords：soil erosion,GIS,RS,decision tree analysis

目 录

1 前言 4

2 研究区介绍 4

3 研究框架 5

4 数据来源与数据预处理 6

4.1 数据来源 6

4.2 数据预处理 6

5 遥感图像处理 8

5.1 对TM数据（即定西市遥感影像）的处理 8

5.2对DEM数据的处理 10

6 决策树分析 11

6.1 轻度侵蚀 12

6.2 中度侵蚀 12

6.3 强烈侵蚀 13

6.4 极强烈侵蚀 13

6.5 剧强烈侵蚀 14

7 侵蚀因子分析 14

结 论 15

参 考 文 献 16

致 谢 17

1 前言

近些年来，我国生态环境持续恶化，恶化程度甚至高于发达国家。有些区域在改造自然和追求经济快速发展时，破坏了环境，过后再治理环境以求经济的发展。土壤侵蚀发生的缘由有两种，一是自然，二是人为。砍伐树木、开采矿物与燃料、修建各种工程、乱堆乱弃各种废弃物等等行为破环土体稳定性，加剧土壤侵蚀发生。当土壤发生侵蚀时，如果不及时采取措施处理这一状况，将会加剧土壤侵蚀，后果将会十分严重，将会导致土壤肥力与土壤质量降低、导致水土流失、破坏工程设施、加剧洪涝灾害、使湖泊底部淤积泥沙减少库存水量等，导致经济损失，反而因小失大。所以关于土壤侵蚀状况的调查方法至关重要。土壤侵蚀的调查方法有实地直接调查与遥感图像分析这两种。如果实地直接调查，要投下去巨大的时间与金钱，且调查所用时间长，且数据得出比较困难，最后得到的数据也许已经过时。而用遥感数据图像分析，方法简单，得到的结果也比较客观，结果图也一目了然。

RS和GIS技术用于处理土地的遥感图像，优势有高效、快速且大范围的特点, 同时RS与GIS这两个技术手段已经成为土壤侵蚀区划、监测和管理的有效手段^[1]。本文主要使用决策树分析的方法，基于甘肃省西定市的TM数据和DEM数据，利用ENVI和ArcGIS这两个软件，先分别对下载的TM与DEM图像数据进行预处理；对TM图像数据进行监督分类，用于提取土地利用类型，并且利用NDVI进行植被覆盖提取；对DEM图像数据进行坡度提取；最后运用决策树分析，空间叠加分析得到最后的土壤分类分级图。该实验最后可以得出定西市土壤侵蚀状况与侵蚀主要发生地点，可以快速发现土壤侵蚀状况，可以及时采取措施保护侵蚀严重的土地，防止更坏的情况发生，同时也可以提前建设预防土壤倾诉的发生，减少人力以及经济的损失。

本文主要研究了甘肃省定西市土壤侵蚀状况，可迅速得出土壤侵蚀主要发生地点以及土壤侵蚀可能发生的地点，可对土壤侵蚀严重地区重点保护，以防往后更严重的情况的发生。

2 研究区介绍

定西市是甘肃省的一个地级市,地理位置大概位居甘肃省的中部地带,经纬度范围为东经103度52分至105度13分之间、北纬34度26分至35度35分之间^[2]。研究区域的总面积接近于20330平方千米。地处甘南高原、黄土高原、陇南山、丘陵沟壑区。众所周知中国的黄土高原区千沟万壑,其中许多地区的沟谷密度要大于3千米至5千米每平方公里,沟谷密度最大的甚至要大于10千米每平方公里,光是沟谷密度就比中国其他地区大好几倍，最大的甚至有5倍之多。沟谷不仅比较密集，沟谷向下侵蚀有很大的深度，深度有的有一百米。沟谷面积大，大多占流域面积的三分之一到二分之一,但有时可超过二分之一,因此地面景观支离破碎，大块的平地很少见。黄土高原侵蚀方式独特, 该地区地貌特征是地形破碎,地势起伏大,沟壑纵横。海拔高,介于1700米到2580米之间,相对高差比较大。

定西市位于中国西北部，离海远，由于地形闭塞，空气潮湿，气候干燥，气候干燥，降水集中度在七月和九月之间，年蒸发量是年降水量的三倍左右。冬天平均气温低于10摄氏度，夏季月份的平均气温要高于25摄氏度，且降水集中夏季，年温差大，年平均气温低于10摄氏度，春季与冬季一样都盛行西北风，为典型的温带大陆性气候。水资源奇缺，中国淡水资源人均占有量只有区区两千多立方米，但定西市人均占有率仅为80立方米，可见定西市水资源人均占有量极其之低。区内的土资源主要是黄绵土，这种土绵软且舒松，土资源颜色较淡，这种土主要发育于中国的黄土高原，在黄土高原分布面积广，面积巨大，发育于水土流失严重的地区，这种土壤本身土壤侵蚀就比较严重。研究区中多数为荒地，植被很少，全国存在土壤侵蚀问题最严重的地区之一^[3]。研究区域地处黄土高原，定西地区生态环境恶化的主要原因严重的土壤侵蚀,土壤侵蚀也是限制社会经济发展的主要因素之一^[4]。定西是中国西北很大的马铃薯种植基地，土壤侵蚀影响着马铃薯以及其他作物的种植与收成。马铃薯是西北地区人们重要的主食，对西北地区人民意义重大。如果解决或减轻了土壤侵蚀问题，即可提高粮食作物的收成，对经济与社会同时都具有巨大的意义。

3 研究框架

本篇论文对甘肃省定西市土壤的侵蚀研究，要利用地表植被提取图、研究区的土地利用图、坡度图等数据^[5]，来快速遥感监测甘肃省定西市土壤侵蚀分类分级。数据预处理图如图1所示，技术流程图如图2所示。

将监督分类的土地类型分类图、NDVI图、坡度提取生成图进行决策树分析，根据官方发布的分类标准，将定西市土壤侵蚀分级强度分为五个级别，这五个级别为轻度侵蚀，中度侵蚀，强烈侵蚀、极强烈侵蚀、巨强烈侵蚀，最后制得甘肃省定西市土壤侵蚀分类分级图。

4 数据来源与数据预处理

4.1 数据来源

甘肃省定西市的TM数据是在地理数据云中所下载，其条带号为130，行编号为35，时间为2011年8月。甘肃省定西市的DEM数据是在glcf网站上所下载，时间为2008年6月。并下载西定市行政区划图。

4.2 数据预处理

4.2.1 波段合成

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