遙感和地理信息系統(tǒng)在吉林西部鹽堿地管理中的應(yīng)用研究

程彬

[摘 要]吉林西部松嫩平原的鹽堿地是世界上三大鹽堿地集中分布地區(qū)之一。本文以傳統(tǒng)野外調(diào)查為輔，以遙感影像數(shù)據(jù)分析處理為依托，在VisualStudio.Net環(huán)境下設(shè)計(jì)鹽堿土管理系統(tǒng)，選用ArcEngine作為開發(fā)語言，建立了吉林西部鹽堿地信息管理平臺(tái)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)查詢分析、數(shù)據(jù)更新及管理功能，為鹽堿地監(jiān)測與評價(jià)提供了數(shù)據(jù)管理支持。

[關(guān)鍵詞]鹽堿地；遙感；地理信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.097

[中圖分類號(hào)]P237 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2017）22-0-02

鹽土、堿土是指鹽分含量和堿化度分別達(dá)到一定程度的障礙性土壤。我國鹽堿化土地主要分布在華北平原、東北平原、西北內(nèi)陸地區(qū)及濱海等地區(qū)，分布范圍相當(dāng)大。吉林省境內(nèi)的鹽堿土是在半濕潤、半干旱氣候條件下形成的內(nèi)陸型鹽堿土。鹽堿土主要穿插分布于地帶性黑鈣土土帶中。在非地帶性土壤中，鹽堿土主要與草甸土、沼澤土及風(fēng)沙土呈復(fù)區(qū)分布。吉林西部內(nèi)湖星羅密布，這些區(qū)域形成了主要積鹽區(qū)。

1 鹽堿土的危害

土壤鹽堿化會(huì)導(dǎo)致土壤肥力下降，不利于農(nóng)作物吸收養(yǎng)分、阻礙作物的生長。一般情況下，PH值的高低可以用于衡量土壤鹽堿化的程度，當(dāng)PH值越大，即土壤鹽堿化程度越高，土壤中的有機(jī)質(zhì)遭到破壞，有機(jī)質(zhì)含量反而降低，導(dǎo)致土壤質(zhì)量越來越差。因此，土壤鹽堿化是我國多數(shù)干旱和半干旱地區(qū)農(nóng)作物產(chǎn)量下降的重要原因。而且土壤中鹽分含量高會(huì)引起土壤的物理和化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致整體土壤環(huán)境退化。

2 鹽堿土的現(xiàn)狀

目前，吉林西部地區(qū)的鹽漬化土地面積大、分布范圍廣，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害大。重度鹽堿土堿性強(qiáng)、鹽分重，理化性狀差，只能生長一些稀疏的耐鹽堿的野生植物，很難為農(nóng)業(yè)利用。輕度鹽堿地屬于地產(chǎn)待改良土壤，多用于放牧地。由于過度放牧和人為破壞植被，干旱鹽堿地塊的植被正向雜草群落演替，呈現(xiàn)出無法利用狀態(tài)；低洼鹽堿地塊，正向星星草、蘆葦群落演替，而含堿量大的地方則向堿蓬子群落演替。這些地塊若繼續(xù)過度放牧或開荒后又棄耕，可能進(jìn)入無植被狀態(tài)，進(jìn)一步加重鹽堿化。大量的科研人員致力于鹽堿土的治理研究，目前在吉林西部建設(shè)松原灌區(qū)對重度鹽堿地進(jìn)行改良灌溉。

3 利用遙感和地理信息系統(tǒng)，建立現(xiàn)代化管理平臺(tái)

本研究中將遙感和地理信息系統(tǒng)兩種技術(shù)應(yīng)用于吉林西部鹽堿地信息管理中，可以更好地掌握鹽堿土的現(xiàn)狀、分布、改良范圍、對環(huán)境的影響等。遙感技術(shù)是利用搭載在遙感平臺(tái)上探測儀器，遠(yuǎn)距離把目標(biāo)的電磁波特性記錄下來，通過分析揭示物體的特征、性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)。

近些年來，發(fā)射衛(wèi)星的數(shù)量以及衛(wèi)星的空間分辨率、時(shí)間分辨率等都有很大提高，完全可以滿足國土調(diào)查研究的需要?？蒲腥藛T可以對不同尺度下光學(xué)、微波衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行圖像預(yù)處理，包括大氣校正、裁剪、鑲嵌等，然后對預(yù)處理后的影像進(jìn)行解譯分析或者反演研究，獲取影像中輕度、中度和重度鹽堿土的分類圖像?？蒲腥藛T可以以年為單位對分類結(jié)果進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)，掌握鹽堿土現(xiàn)狀及變化情況，如鹽堿地經(jīng)過改良后轉(zhuǎn)換為有效耕地（水田和旱田）的面積及糧食產(chǎn)量等情況，轉(zhuǎn)換為林地、草地的面積；輕度鹽堿土發(fā)展為中度、重度鹽堿化的情況。同時(shí)，科研人員可以利用野外地物光譜儀對鹽堿土，進(jìn)行實(shí)地地物反射波譜測定并采集樣品化驗(yàn)，獲得輕中重度鹽堿土的反射波譜與鹽堿土中各成分之間的定量關(guān)系，既可以為衛(wèi)星影像形成反演土壤成分的反演模型，又可以對衛(wèi)星影像分類結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)和校正分類精度。

地理信息系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)軟硬件、地理數(shù)據(jù)和用戶組成的，通過對地理數(shù)據(jù)的采集、輸入、存儲(chǔ)檢索、操作和分析生成并輸出各種地理信息，從而為工程設(shè)計(jì)、土地利用、資源管理、城市管理和環(huán)境監(jiān)測管理決策等應(yīng)用服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)結(jié)合數(shù)據(jù)庫，利用Microsoft SQL Server關(guān)系數(shù)據(jù)庫，以引擎ArcSDE來實(shí)現(xiàn)具體空間數(shù)據(jù)的集成管理，利用Visual Studio 和Arc Engine組件進(jìn)行二次開發(fā)，建立吉林西部鹽堿地信息管理平臺(tái)。平臺(tái)功能模塊如圖1所示。在該平臺(tái)中，系統(tǒng)管理包括平臺(tái)基本管理內(nèi)容、用戶管理、數(shù)據(jù)備份等功能；數(shù)據(jù)入庫包括影像數(shù)據(jù)入庫、分類數(shù)據(jù)入庫、空間數(shù)據(jù)入庫和屬性數(shù)據(jù)入庫；數(shù)據(jù)查詢分析包括矢量和柵格數(shù)據(jù)之間的匹配、疊加，空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)互相查詢分析，并利用地理信息系統(tǒng)中的空間分析、統(tǒng)計(jì)分析功能；數(shù)據(jù)管理包括實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)定期更新、修改等功能。

空間數(shù)據(jù)庫包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、遙感影像數(shù)據(jù)庫和綜合應(yīng)用分析數(shù)據(jù)庫?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫包括基礎(chǔ)地理信息、行政邊界圖、數(shù)字高程數(shù)據(jù)等。遙感影像數(shù)據(jù)庫包括各種分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)及解譯、分類結(jié)果圖像，綜合應(yīng)用分析數(shù)據(jù)庫是利用每年的分析結(jié)果，進(jìn)行鹽堿地區(qū)土地類型動(dòng)態(tài)變化分析、周邊生態(tài)環(huán)境分析、鹽堿地改良效果分析。

4 結(jié) 語

吉林西部鹽堿地占地面積大，是我國鹽堿化比較嚴(yán)重的地區(qū)之一，嚴(yán)重制約了該地區(qū)的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)生活。為了更好地掌握吉林西部鹽堿地的分布范圍、變化情況、類型區(qū)分，本文利用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)手段，建立吉林西部鹽堿地管理平臺(tái)，對鹽堿地進(jìn)行系統(tǒng)管理，以年為單位掌握鹽堿土現(xiàn)狀及變化情況、統(tǒng)計(jì)面積大小，為鹽堿地監(jiān)測與評價(jià)提供數(shù)據(jù)管理支持。

本研究中所建立的管理系統(tǒng)只是基本系統(tǒng)，今后可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)，豐富系統(tǒng)的功能模塊，增加應(yīng)用功能，進(jìn)一步拓展系統(tǒng)的深度和廣度，為土地調(diào)查信息服務(wù)提供更準(zhǔn)確、更方便、更快捷的數(shù)據(jù)資料。

主要參考文獻(xiàn)

[1]張偉戰(zhàn)，張艷明.吉林松原灌區(qū)重度鹽堿土改良治理措施[J].北京農(nóng)業(yè)，2012（30）.

[2]梅安新.遙感導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]黃杏元.地理信息系統(tǒng)概論[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4]李煥，丁建麗.基于WEBGIS與三庫一體模式的土壤鹽漬化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)研發(fā)[J].地質(zhì)與勘探，2016（52）.

[5]于金蓉，劉冰，李顯.基于GIS的區(qū)域土地利用分析評價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].測繪與空間地理信息，2014（10）.

[6]方建，徐偉，史培軍.臺(tái)風(fēng)災(zāi)害快速評估信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011（5）.

[7]張飛云.非GIS專業(yè)“地理信息系統(tǒng)”課程教學(xué)過程探討——以新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)為例[J].現(xiàn)代交際，2018（2）.

[8]韓麗榮.芻議地理信息系統(tǒng)課程中實(shí)踐教學(xué)的重要意義——以呼倫貝爾學(xué)院為例[J].中國教育學(xué)刊，2015（2）.

[9]覃先林.遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的林火預(yù)警方法的研究[D].北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院，2005.

[10]白景昌.基于遙感與地理信息系統(tǒng)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究[D].北京：中國科學(xué)院研究生院，2004.

[11]侯鵬.基于遙感和地理信息系統(tǒng)的礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測與評價(jià)[D].青島：山東科技大學(xué)，2004.

[12]陳發(fā)中.遙感和地理信息系統(tǒng)在土壤侵蝕普查中的應(yīng)用研究[D].西安：西安理工大學(xué)，2003.

[13]畢華興，中北理.遙感和地理信息系統(tǒng)與水文學(xué)整合研究進(jìn)展[J].水土保持學(xué)報(bào)，2002（2）.endprint