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International Journal of Remote Sensing

ISSN: 0143-1161 (Print) 1366-5901 (Online) Journal homepage: https://www.tandfonline.com/loi/tres20

Environmental impact assessment of a few selected watersheds of the Chamoli district (Central Himalaya) using remotely sensed data

M. M. KIMOTHI amp; N. JUYAL

To cite this article: M. M. KIMOTHI amp; N. JUYAL (1996) Environmental impact assessment of a few selected watersheds of the Chamoli district (Central Himalaya) using remotely sensed data, International Journal of Remote Sensing, 17:7, 1391-1405, DOI: 10.1080/01431169608948711

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Published online: 27 Apr 2007.

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Environmental impact assessment of a few selected watersheds of the Chamoli district (Central Himalaya) using remotely sensed data

M, M. KIMOTHI

Space Applications Center, Ahmedabad, India, 380 053 and N. JUYAL

Physical Research Laboratory, Ahmedabad, India, 380 009 (Received 27 April 1995; in final form 29 June 1995)

Abstract. Multi-temporal satellite data along with other collateral information have been used to assess and monitor the environmental changes experienced by the three severely degraded watersheds of the Chamoli district (Central Himalaya) after the 1970s Alaknanda flood. We find that the popular Chipko movement launched in 1973 by Chandi Prasad Bhatt helped significantly in regenerating the denuded forest cover in these watersheds. Monitoring studies carried out from 1972 to 1991 suggest that there is a steady growth of the forests on the denuded slopes which show a quantum jump from 1980 onwards. The 1991 IRS-LISS-H satellite data suggest that the forest loss of pre-1972 has nearly been regained indicating for the first time that a deforested area will require at least 20 years to rejuvenate in the Central Himalaya provided the area is protected from outside interference. There is a linear correlation with the magnitude of landslides and the forest cover. However，the stabilization process of active landslide zones seems to be quite slow due to the presence of sheared carbonate rocks and the proximity of the watersheds to the Main Central Thrust. There is a marginal 0-8 per cent improvement of the area prone to active landslides in the past two decades. ¹

destruction. At present the local inhabitants are watchfully protecting and reforesting the denuded slopes in various watersheds of the Chamoli district (Gadgil 1994).

In the present paper attempts have been made using remotely sensed data to assess the magnitude of destruction caused up to 1972 in the most severely degraded watersheds, and thereafter the changes have been monitored on a decadal basis. This would be the first attempt in the Central Himalayan region when remote sensing data on a 1: 50000 scale, along with other collateral data, have been used to delineate the environmental changes in the three watersheds of the river Alaknanda. Efforts have been made to ascertain the terrain response to various conservation measures along with demarcating the areas prone to active and potential landslide hazards. The commercial forest felling has been stopped since 1977; therefore the study also brings out the changes experienced by the watersheds since 1977 and various conservation measures taken thereafter.

1. Study area

The study area lies between Chamoli and Joshimath (30° 15-30° 30#39;N latitude and 79° 20-79°45#39;E longitude) consisting of the watersheds of the Patalganga, the Garudganga and the Birahiganga (figure 1). The area is selected on the following basis:

1. The area represents wide ecological diversity, climate and land-use pattern. The forest is one of the important resources of the area. The wide range of altitude, temperature, precipitation and topography resulted in varied and rich flora ranging from sub-tropical pine forest，Himalayan moist temperate forest, mixed conifer forest, sub-alpine/alpine forest and Alpine meadows

Figure L Geology and structure of the study area (after Gaur et al. 1977). ESD mylon- ites, quartzites, hVil dolostones and slates, 1NVJ crystallines, ▲ ▲ ▲ thrust

(MCT), f 1 fault.

above the tree line to snow-clad mountains which are spread over the elevation ranging from 1000 m to more than 5000 m.

1. Large-scale commercial exploitation of forest between 1959 and 1969 caused enormous damage to the loca丨 ecosystem (Bhatt 1992), The Alaknanda flood of 1970 is testimony of the fact. The damage caused to the watersheds can still be found in many areas suggesting that the terrain has not been rejuvenated fully even two decades after the flood.
2. The watersheds predominantly lie in the Lesser Himalaya and are separated by Main Central Thrust (MCT) from the Higher Himalaya in the north. This junction is defined by the gently inclined thrust plane of movement of rock masses where the Lesser Himalayan domain had slipped under the Higher Himalayan pile with a consequent shearing and crushing of the Lesser Himalayan rocks (Valdiya 1985). Activation of the MCT is known to have occurred in the Chamoli district during recent times

   摘要：多时间卫星数据以及其他附带信息已被用于评估和监测20世纪70年代阿拉克南达洪水后，Chamoli区（喜马拉雅中部）三个严重退化流域所经历的环境变化。我们发现，由Chandi Prasad Bhatt于1973年发起的广受欢迎的Chipko运动，在这些流域的无核化森林覆盖恢复方面起到了重要作用。1972年至1991年进行的监测研究表明，无核化斜坡上的森林稳步增长，从1980年起出现了数量跃升。1991年的IRS-LISS-H卫星数据表明，1972年以前的森林损失几乎已经恢复，这表明，如果保护该地区不受外界干扰，砍伐森林的地区将需要至少20年才能在喜马拉雅中部恢复生机。滑坡量与森林覆盖率呈线性相关。然而，由于碳酸盐岩剪切的存在以及分水岭与主中央冲断层的接近，活动滑坡带的稳定过程似乎相当缓慢。在过去的20年里，易发生滑坡的地区有了0-8%的边际改善。

   1. 介绍

   目前，当地居民正在警惕地保护和重新造林Chamoli区各流域的荒坡（Gadgil，1994年）。本文试图利用遥感数据评估最严重退化流域到1972年所造成的破坏程度，然后以十年为基础监测变化。这将是喜马拉雅山脉中部地区的第一次尝试，当时1:50000比例的遥感数据以及其他附带数据已被用于描绘阿勒克南达河三个流域的环境变化。已努力查明地形对各种保护措施的反应，并划定易受活动和潜在滑坡危害的区域。商业森林采伐自1977年起停止，因此，研究也揭示了流域自1977年以来的变化以及此后采取的各种保护措施。

   2.研究领域

   研究区域位于Chamoli和Joshimath之间（北纬30°15-30°30，东经79°20-79°45），包括Patalganga、Garudganga和Birahiganga的流域（图1）。区域的选择依据如下：

   （1）区域生态多样性、气候和土地利用格局广泛。森林是该地区的重要资源之一。海拔、温度、降水和地形的广泛变化导致了亚热带松树林、喜马拉雅湿润温带森林、混交针叶林、亚高山/高山森林和高山草甸等多种多样和丰富的植物群。

   图1研究区域的地质和结构

   （2）1959年至1969年对森林的大规模商业开发对当地生态系统造成了巨大的破坏（Bhatt 1992），1970年的阿勒克南达洪水就是事实的证明。在许多地区仍然可以发现对流域造成的破坏，这表明在洪水发生20年后，该地区的地形还没有完全恢复。

   （3）分水岭主要位于小喜马拉雅地区，并由北部的主中央逆冲断层（MCT）与高喜马拉雅地区分开。该连接点由岩体运动的缓倾斜逆冲面定义，小喜马拉雅域在高喜马拉雅堆下滑动，随后对小喜马拉雅岩石进行剪切和破碎（Valdiya 1985）。已知MCT的活化发生在最近几次（Bisht和Pal1993）的Chamoli区，并粉碎了当地的岩性。除此之外，研究区域内沿Alaknanda和Birahiganga山谷存在的断层进一步削弱了地形。

   （4）降雨呈双峰分布，主要降水发生在6～9月的夏季风期间。在夏季季风期间，云暴和高温降雨是常见的现象。年平均降雨量在1000毫米左右。在海拔2000米以上的地区，冬季经常下雪。

   （5）根据1971年人口普查，这些流域的总人口为6450人，1981年增至7120人，1991年的数据显示，该流域的人口已增长至8930人。该地区主要是农村地区，土地占有率很低。平均而言，77%的土地面积低于1公顷。

   3.数据使用

   在本研究过程中使用了以下数据。

   （i）印度勘测（SOI）地形图，比例尺1:50000，与森林管理图相关。

   （ii）地面数据，包括现有的地形文献。

   （iii）1991年3月/4月和10月的临时卫星数据TRS-LISS II假彩色合成（FCC）和1972年10月和1981年10月的陆地卫星多光谱扫描仪（MSS）（FCC）

   1. 方法

   这项研究的目的是编制一份关于现有自然资源、地形状况的清单，并评价1972年至1991年期间该地区所经历的十年变化。分水岭界白羊座已经用等高线和排水信息从SOI地图1：50000的比例尺上勾画出来。1：50000的地图标度使人们能够识别森林(土地利用/土地覆盖)。地震/再生、滑坡和潜在危险以及它们在村级上的位置，最小的测绘单位取3mmx3mm，表示地面2*25ha。它已经过了发现十月份的卫星数据更适合于视觉分析，因为雪覆盖最小，森林和草地、山体滑坡和其他土地利用之间的对比也更好。

   LISS-II数据的空间分辨率为3625 m，允许以1:50000的比例绘制森林和土地利用/土地覆盖图，并将其分为三级类别。通过推扫扫描提高几何精度和IRS情况下的停留时间，与LAADSAT相比，在林业应用中具有特殊意义。前者减少了定位误差，后者有助于描述森林覆盖的细微差异。IRS-1a的赤道穿越时间比其他卫星稍晚，阴影效应减小，在喜马拉雅山等山区的森林和土地利用/土地覆盖圈定方面具有明显优势。利用图像特征，即森林植被和其他相关的土地覆盖特征。色调、纹理、图案、尺寸、位置等。

   该区植物区系组成多样性大，受海拔控制。因此，印度地图调查中的等高线也被用于地面信息之外的更好的解释。根据森林覆盖情况，将森林区域分为三个密度等级，将森林分为闭合（大于40%）、开放（10-40%）和退化（小于10%）。根据Champion和Seth（1968年）修订的分类，本研究采用的森林类型/子类型划分方案主要基于森林区域现有树种的主要成分。

   以1972年为基准，对森林损失/造林/更新和滑坡进行了监测，随后的变化通过Landsat MSS 1982和IRS-LISS-TI 199 L数据集进行了描述。由此获得的信息将转移到1:50000的印度地图比例尺调查中。

   通过卫星数据的颜色和纹理变化，将活动和潜在的滑坡带与当地的岩性进行了鲜明对比。利用IRS-LISS-II数据描绘了各种地貌特征，如线性、阶地、距骨扇等。该信息补充了现有的地质和地貌信息（Kunwar等人1982年，Lakhera 1982年，1993年）。

   4.1 地面实况

   地面实况调查于1992年10月进行。从每个场地记录了不同的场地特征（生态、水文地貌和社会经济）。通过模糊矩阵计算遗漏和委托误差，对分类精度进行了评价。使用IRS-LISS-II数据绘制的1991年地图已用于精度估算。这张地图连同其他辅助信息一起被用来推断与过去几年有关的所有其他地图的类精度。根据事实真相和其他辅助信息，在初步解释中纳入了必要的更正和修改（详情见Kimothi和Juyal 1993）。最终的地图中包含了精致的类及其边界。不同类别下的区域使用毫米点网格覆盖估计。

   4.2分类精度

   使用Arnoff（1982）开发的技术，在现场验证后评估了解释精度（表1（a）和（b））。经评估，森林和其他土地利用/土地覆盖的总体分类准确率为87%，森林密度、森林损失、森林收益、活动滑坡和潜在危害的总体分类准确率为85%，置信限为90%。以样本为基础测试解释精度，假设样本点成功/失败的概率为二元分布。

   表1.（a）1:50000比例的混淆矩阵汇总（森林和土地利用/土地覆盖的佣金和遗漏误差）（通过对IRS-LISS II，1991年数据的可视化分析编制）。

   	垂直误差		佣金误差		更正
   	总	%	总	%	总	%
   赤松	0	0	0	0	4	100
   橡木	1	20	0	0	5	80
   混合品种	0	0	2	33	4	100
   混合橡木	1	20	0	0	4	80
   橡木/针叶混合树	0	0	0	0	4	100
   桦树/杉木/杜松	0	0	0	0	3	100
   低海拔草地	0	0	0	16.6	5	100
   高山牧场	0	0	0	0	4	100
   建设/农业	0	0	0	0	4	100
   有或没有灌丛的土地	0	20	0	0	5	80
   裸露岩石/石料废物	0	0	0	0	4	100
   雪/冰川	0	0	0	0	3	100

   总体分类准确度=87%，置信度90%

   
   （b）混淆矩阵汇总表（1:50000比例的森林密度、森林损失/收益、滑坡和潜在危险的委托和遗漏误差）（通过对IRS-LISS II，1991年数据的可视化分析编制）。

   	垂直误差		佣金误差		更正
   	总	%	总	%	总	%
   密林	0	0	0	0	6	100
   疏林

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