0 引言

东北黑土区是我国重要的商品粮基地，严重的水土流失不仅引起该地区生态环境恶化，阻碍了东北地区的社会经济发展[1,2]，而且会危及国家的粮食安全。沟蚀是黑土区最主要的侵蚀类型[3]，目前众多学者对该地区的侵蚀沟监测及其影响因素做了大量研究，主要集中在利用高分辨率影像探讨侵蚀沟的形成机制及沟蚀潜力[4-10]。由于受到基础数据精度和数据可获取性的限制，目前对于黑土区侵蚀沟的发生、发展的影响因素仍缺乏全面、深刻的认识。

破冰比我想象的要容易一些。袁缺虽然不喜欢说话，但是的确很聪明，课本上的练习对他来说都不是问题。几周之后我们基本就把初一上学期的课本预习完了。有时候袁缺继母不在家，袁缺会帮我倒水，递鞋套。可以看出来他其实也是很成熟的一个孩子。而趁着他妈不在家，我们会偷闲聊一下天。

根据资料显示，从1984年起，西方国家的摄影测量研究人员就已经开始重视空中三角测量中GPS的应用，该应用能减少甚至彻底摆脱地面控制点的束缚，而且，国内、国外有很多的试验业已证明了空中三角测量中应用GPS测量精度是可控的。

国家测绘地理信息局从2013年开始在全国开展了第一次地理国情普查工作，从地表覆盖、地表形态和重要地理国情监测三方面进行全面普查[11]。此次地理国情普查成果具有精度高、全面详实、时效性强等优势，能够反映地表自然、生态及人类活动的最新基本情况，为揭示侵蚀沟产生、发展的影响因素提供了数据基础。鉴于此，本文基于高分遥感影像，充分利用吉林省地理国情普查成果，分析影响侵蚀沟形成发育的自然因素及人为因素，探讨地理国情普查成果在东北黑土区侵蚀沟监测工作中的应用，厘清侵蚀沟监测与现有地理国情普查之间的关系。

1 数据来源及处理方法

1.1 研究区概况

研究区为吉林省长春市九台区内的三岔河流域(图1)，该流域位于东北典型黑土区的南部,地理位置为126°9′57″～126°12′21″E，44°10′44″～44°18′29″N，总面积约157.88 km2。三岔河流域属于中温带半湿润地区，为大陆性气候，年均气温4.7 ℃，年均降水量577 mm，多西南风，平均风速3.4 m/s。研究区土地资源较丰富，多为肥沃的黑土地带，大部分区域土壤类型为棕壤土，主要分布在东西两侧和南部，研究区南部分布有少量的白浆土，中部分布有草甸土，西北部分布有黑土。该流域地形起伏大，坡耕地多，土壤可蚀性因子较高，水土流失情况较严重。

1.2 数据来源

本研究的基础数据为2013年Pleiades-1A影像，该影像也是吉林省地理国情普查的重要数据源。Pleiades-1A影像具有星下点0.7 m空间分辨率的全色波段和2.8 m空间分辨率的多光谱波段，通过波段融合等处理制作成0.7 m空间分辨率的具有真实色彩的正射影像，从中能够清晰地辨认出各种类型侵蚀沟的轮廓，放大比例尺后很容易勾画出侵蚀沟的形状。

从图5可以看出，研究区内各个坡向的侵蚀沟密度和裂度均存在较大差异。西南坡向的侵蚀沟密度和裂度最大，北部、西北、东部、东南等坡向的侵蚀沟密度和裂度均较小，东北坡向最小。这主要是因为阳坡接受到的太阳辐射比阴坡多，土壤昼夜温差也比阴坡大，春季阳坡的积雪融化速度快，雪水切割地表，导致其侵蚀情况比阴坡严重。此外，研究区全年盛行西南风，导致西南坡向受到的风蚀比其他坡向严重，侵蚀沟也较为发育。

1.3 研究方法

三岔河流域内共有1 190条侵蚀沟，分布较均匀，总长度为17.50 km,侵蚀总面积达0.89 km2。通过Kriging插值方法计算侵蚀沟密度和裂度，生成研究区2013年侵蚀沟密度和裂度图(图2)。从图2可以看出，侵蚀沟密度与裂度的分布存在差异：侵蚀沟密度较大的区域集中在研究区东北部和西北部，最高密度达5.48 km/km2；侵蚀沟裂度较大的区域集中在研究区东北部，最高达31 467 m2/km2。研究区东北部沟蚀尤为严重，主要是因为：东北部河网密度较大，海拔较高，水流容易发生冲刷作用；同时，该区域土壤类型为棕壤土，土壤可蚀性因子较高，容易发育侵蚀沟。

第二，几位专家的意见使我深受启发，他们的意见很中肯，很到位，是在好的基础上讲我们的不足，在我们初步演出即试演成功的基础上让我们思考，甚至于有位专家讲是在“锦上添花式”地修改完善，他们也是来帮助我们的戏走得更远，更加经得起推敲。比如像谈恋爱的戏，存在跳戏，没有铺垫，我们当时也是这么讲，人物情节等要有一个逻辑过程。

相对叶绿素含量采用 SPAD-502Plus手持式叶绿素测定仪测定，以测定净光合速率及蒸腾速率的植株为测定对象，每株选择5片叶片，在各个叶片中脉两侧均匀选取3个点，取平均值作为该叶片叶绿素含量，所测叶绿素含量是一个相对值。

2 结果与分析

2.1 研究区沟蚀现状

基于2013年的Pleiades影像，采用人工目视解译结合地面验证的方法提取三岔河流域的侵蚀沟分布信息。目前已有的地理国情普查要素可以辅助提取侵蚀沟信息，利用1∶1万的DEM数据可以辅助判读出影像上一些不易区分的大中型侵蚀沟和稳定沟，道路、河渠等地理单元要素与侵蚀沟形态相似，解译过程中起到验证作用。解译结果包括侵蚀沟分布的线状数据和面状数据。

采用侵蚀沟密度和侵蚀沟裂度指标衡量研究区侵蚀沟分布特征。前者是单位面积上的侵蚀沟总长度，反映地表的破碎程度；后者是单位面积上的侵蚀沟总面积，反映土壤侵蚀的剧烈程度。本文利用ArcGIS空间插值功能，对研究区建立1 km×1 km的格网，计算各个格网内侵蚀沟密度与裂度。

2.2 基于地表形态的沟蚀分异特征

坡度是影响侵蚀沟形成发育的主要因素[12]，一般坡度越大，地表径流势能越大，地表径流对土壤的侵蚀作用越大。从图4可以看出，侵蚀沟密度与裂度随坡度的上升,呈先增大后减小的变化趋势，在7°左右达到最大值。这是因为东北黑土区土壤疏松、肥沃，有较好的透水性，当坡度大于7°时,随着坡度的上升，地形提供的汇水面积减小，水流的下切作用减弱，侵蚀沟的发育受到限制。总体而言，当坡度小于7°时，坡度是影响侵蚀沟形成发育的主要因素；当坡度大于7°时，侵蚀沟的形成发育主要受其他因素的影响。

从图3可以看出，沟壑密度与裂度均随着高程的增加，呈先增大后减小的变化趋势，在250 m左右达到最大值。一般而言，高程通过影响地表水流的下切作用影响侵蚀沟的发生、发展，海拔越高，地表径流的下切作用越大，侵蚀沟越易发育。同时，高程较低的地方人类活动频繁，耕作、砍伐等活动在一定程度上影响土壤性质，使之容易达到侵蚀沟发育的临界条件。随着海拔继续上升，人类活动较少，不易达到侵蚀沟形成发育的临界条件。

地形是影响侵蚀沟形成发育的重要因素， 本研究采用DEM衍生出的高程、坡度、坡向数据进行侵蚀沟的成因分析。分别将高程按1 m间隔、坡度按1°间隔进行分级，坡向按北(N)、东北(NE)、东(E)、东南(SE)、南(S)、西南(SW)、西(W)、西北(NW)等分为16个方向,然后分别将其与研究区2013年侵蚀沟线状和面状数据进行叠加，得到不同高程、坡度和坡向上的侵蚀沟密度与裂度图(图3-图5)。

吉林省地理国情普查成果包括1∶1万数字高程模型(DEM)(分辨率5 m)、地表覆被、道路以及居民点分布数据，能够充分反映研究区的地表自然和人类活动的最新基本情况。地理国情普查数据源及成果均由吉林省基础地理信息中心提供。

2.3 基于地表覆被的侵蚀沟分异特征

目前采集的地理国情要素主要有道路、水域、构筑物等地理单元要素，其不仅可以辅助解译侵蚀沟,同时也是影响沟蚀发展的重要因素，本文主要从道路和居民点两方面探讨其对侵蚀沟分布的影响。

土地利用类型侵蚀沟长度(m)侵蚀沟面积(km2)侵蚀沟密度(km/km2)侵蚀沟裂度(m2/km2) 耕地13．94658267．280．146423．37 林地3．03199540．000．074539．13 草地0．1611659．870．064286．72 农村居民点0．3420319．750．042255．24 水域0．0181．870．0298．64

2.4 基于重要地理国情要素的侵蚀沟分异特征

人类活动改变了地表覆被类型及土壤的理化性质，从而影响土壤侵蚀的形成、发育。本研究将2013年土地利用数据与研究区侵蚀沟的线状和面状数据叠加，统计不同土地利用类型下的侵蚀沟密度与裂度(表1)。从表1可以看出，耕地的侵蚀沟密度与裂度最大，其次是林地、草地。耕地是侵蚀沟形成发育的主要地区，人类的长期耕作行为改变了土壤的理化性质，使土壤容易达到侵蚀沟形成发育的临界条件。林地和草地通常可以抑制水土流失，提高侵蚀沟形成的临界条件；但当坡度较大、水流冲刷强烈时，林地和草地中也可能形成侵蚀沟，且短时间内很难消除。

2.4.1 路网密度 本研究采用路网密度指标量化道路对于侵蚀沟的影响。从地理国情普查数据中提取出研究区的道路数据并对其进行空间化，获得道路密度，按100 m/km2间隔进行分级，并与研究区侵蚀沟的线状和面状数据进行叠加，统计不同级别下的侵蚀沟密度和裂度(图6)。从图6可以看出，路网密度小于500 m/km2时，随着道路密度的增大,侵蚀沟密度与裂度整体呈增大趋势。这主要是因为道路会汇集坡面漫流产生径流，同时在一定程度上会改变径流的输送方向，使径流从一个流域到其他流域，改变流域的大小和形状，进而降低道路附近侵蚀沟发育的临界条件。当路网密度大于500 m/km2时，由于人类生产、生活行为较为频繁，道路附近的侵蚀沟会得到相应治理，侵蚀沟密度与裂度较小。因此，道路的建设会增加侵蚀沟形成、发育的风险。

2.4.2 距居民点距离 人类的生产、生活行为很容易改变土壤的理化性质，改变区域内侵蚀沟发育的临界条件。本研究采用距居民点距离量化人类的活动程度，为居民点建立缓冲区，将距居民点距离按照500 m间隔进行分级，并与研究区侵蚀沟长度和面积进行叠加统计分析(图7)。由图7可以看出，在距居民点0.5～2 km范围内，随着距居民点距离的增加，侵蚀沟密度和裂度均呈急剧下降趋势。这是由于距离居民点近的区域，人类的生产、生活行为对土壤的理化性质有较大的影响，增加了侵蚀沟形成、发育的风险;随着距居民点距离的增加，人类对自然的影响逐渐减小，侵蚀沟的密度与裂度也逐渐降低。

3 讨论

全面翔实的地理国情普查成果为侵蚀沟监测提供了高空间分辨率的地理要素参考数据。以往大尺度上的黑土区沟蚀监测研究多采用的是米级遥感影像(如Spot5，2.5 m)。有实地调查发现，宽度在3 m以下的侵蚀沟(尤其是浅沟)占侵蚀沟总数的50%[13]，而亚米级影像对浅沟和狭窄的切沟具有一定的识别能力[14]。本研究采用Pleiades影像提取侵蚀沟信息，可以减少以往研究中沟宽小于影像分辨率而未被解译出的侵蚀沟数量，提高了侵蚀沟解译精度。另外，高分辨率的地理要素参考数据可以在影像解译过程中提高识别侵蚀沟的准确性，如利用1∶1万的DEM数据可以辅助判读出影像上一些不易区分的大中型侵蚀沟和稳定沟。

文化有着自身质的规定性，映射着人类主体的自觉性。不同时代、同一时代不同时期社会实践的特点不同，人的主体自觉性的程度不同，文化的性质和发展方向也就不同。首先，道德文化价值体现在道德作为一种优势文化决定着文化的性质。道德是人类社会最为广泛有效的规范系统，是人类文化生活的一个极其重要的成果，显现出文化的特性。不同的时代、不同的社会性质，存在着先进与落后甚至反动的文化。对中国而言，道德文化价值能够增强我们在自身文化发展中抵制腐朽文化的侵蚀，克服一些旧的落后的文化的影响，推动中国特色社会主义文化繁荣发展，不断铸就中华文化新辉煌。新时代我们更需要把加强道德建设作为打造先进文化、坚定文化自信的重要内容。

侵蚀沟是水利普查的基本内容之一，而目前的地理国情普查内容和指标对侵蚀沟尚未做出相应的监测要求[15]。地表覆盖分类信息反映的是土地表面自然营造物和人工营造物的自然属性或状况，而侵蚀沟反映的是一种“沟”的形态，一般而言，侵蚀沟的真实地表覆盖呈现为裸土或植被。侵蚀沟的主要覆被类型为耕地和林地，但两者有很大不同。地表覆被属性表现为耕地的侵蚀沟，一般零星分布在面积较大的耕地中或农田内部，真实地表覆被可能是裸土或稀疏植被，但由于耕地的地表覆盖分类要求，宽度小于3 m的狭长地物就近归并到相邻的耕地类型中，所以这类侵蚀沟的地表覆盖并未采集，一般在国情地表覆盖数据中没有相应的形态；而地表覆盖表现为林地或草地的侵蚀沟，面积大多达到林地和草地分类的最小图斑面积，一般反映的是沟中的真实地表覆被，大多与周围的地物界线清晰，其边界和侵蚀沟的形态较为一致。

翻转课堂译自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，也可译为“颠倒课堂”，是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。在这种教学模式下，课堂内的宝贵时间，学生能够更专注于主动的基于项目的学习，共同研究解决本地化或全球化的挑战以及其他现实世界面临的问题，从而获得更深层次的理解。教师不再占用课堂的时间来讲授信息，这些信息需要学生在课前完成自主学习，他们可以看视频讲座、听播客、阅读功能增强的电子书，还能在网络上与别的同学讨论，能在任何时候去查阅需要的材料。教师也能有更多的时间与每个人交流。

在目前监测分类的地理国情要素中，道路要素中的乡村道路和水域要素中的水渠与侵蚀沟的形态较相似。但在解译工作中发现，与侵蚀沟易混淆的多是达不到乡村道路采集要求的田间小路，并且乡村道路的硬化路面在影像上的光谱和形态特征与侵蚀沟差别非常大，在高分辨率的影像中容易识别。水渠的地理国情采集要求是实地宽度大于 3 m、长度大于500 m的固定水渠。水渠的特征也较明显，固定水渠通常有硬化渠岸，或沿渠岸有行树分布，形态较规整、笔直，可从影像上区分。所以，侵蚀沟与现有的地理国情要素间并不存在重叠关系。侵蚀沟吞噬耕地，破坏道路，造成大量水土流失，与生活密切相关，是一项具有独立监测和统计分析意义的重要地物，应作为一项重要的地理国情要素信息进行监测。

4 结论

地理国情普查数据既可以辅助侵蚀沟信息的提取，也有助于较为全面地分析侵蚀沟发育的影响因素。本文基于高分影像和地理国情普查成果，对侵蚀沟的分异特征进行了分析，得出以下结论：1)地形是影响侵蚀沟发生、发展的重要因素，侵蚀沟密度与裂度随高程和坡度的增加，呈先增大后减小的变化趋势，阳坡的侵蚀沟密度与裂度大于阴坡；2)耕地是侵蚀沟发育的主要地类；3)人类的生产、生活行为会增加侵蚀沟发育的风险。

侵蚀沟作为水土流失的一种，在东北黑土区发展的时间虽不长，但一旦形成发育，需要很长的治理时间。因此，应充分利用地理国情普查成果，对侵蚀沟易发生的地区进行大范围、长时间的动态监测。而且，侵蚀沟与现有的地理国情普查要素间并不存在重叠关系，应作为一项重要的地理国情要素进行监测，从而有效地保护东北黑土区的生态安全和粮食安全。

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