“3S”技術(shù)在土壤調(diào)查中的應(yīng)用

杜杰

【摘 要】“3S”技術(shù)是土地資源可持續(xù)利用研究中的高新技術(shù) ，傳統(tǒng)的土壤布點和采樣方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代的需求，“3S”技術(shù)的應(yīng)運而生為土地資源管理提供了技術(shù)支撐。文章簡要介紹了“3S”技術(shù)分別在土壤布點與采樣各個環(huán)節(jié)的應(yīng)用，為了進(jìn)一步的土壤性質(zhì)由點尺度到面尺度的擴(kuò)展分析等后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】“3S”技術(shù)；土壤布點；土壤采樣

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，土壤調(diào)查的方法也隨著時代的腳步而進(jìn)步。從最古老的傳統(tǒng)的土壤調(diào)查的方法即經(jīng)典土壤調(diào)查的方法，到利用航片、衛(wèi)片進(jìn)行土壤調(diào)查。土壤調(diào)查的工具也從傳統(tǒng)的羅盤、平板儀、土鉆等，轉(zhuǎn)而使用航測飛機(jī)、衛(wèi)星等。結(jié)合3S技術(shù)和土壤調(diào)查的理論，得出利用3S技術(shù)的土壤調(diào)查流程。利用RS和GPS進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，用GPS定位采樣點，利用GIS的分析功能進(jìn)行對采樣點的分析，最終得出土壤調(diào)查的成果。主要是利用3S的集成來進(jìn)行土壤調(diào)查。

一、土壤調(diào)查準(zhǔn)備階段

1.制定方案

首先組織土壤調(diào)查的人員，進(jìn)行分組，制定各個小組的工作計劃和調(diào)查路線。統(tǒng)一土壤調(diào)查的技術(shù)要求，確定土壤調(diào)查的內(nèi)容；搜集并閱讀調(diào)查地區(qū)的各種自然條件、土壤類型即利用狀況的資料和圖件；準(zhǔn)備共調(diào)查填土?xí)r用的底圖，選用大于成圖比例尺的精度要求的地形圖，也可以采用通過攝影測量和RS所獲得航片或者衛(wèi)片；準(zhǔn)備調(diào)查所用的裝備、工具和化學(xué)分析設(shè)備等。

根據(jù)研究區(qū)的調(diào)查，調(diào)查的路由選擇的方法在土壤中的選線普查調(diào)查山地土壤線和平面定位。山的土壤調(diào)查的路線線。首先要遵循垂直線的原理，從山下到山上的路線，可以通過各種不同的植被，蒼拉高，母質(zhì)類型，以及不同的土壤垂直帶；還應(yīng)考慮大小，山地，丘陵，山地，中山以及不同的坡度，土壤的形成和發(fā)展的不同的坡度和地形的區(qū)別。對選線平原區(qū)土壤調(diào)查。平原地區(qū)山地土壤變化將是簡單的，但平原區(qū)，地形，地形的變化，土壤母質(zhì)的變化程度的影響土壤的發(fā)生和分布是很重要的。因此，應(yīng)遵循平原區(qū)的輪廓線的垂直的選擇原則。選線通過的主要地貌單元，地形和土壤類型，多作觀察，以便掌握土壤的分布規(guī)律。從沿海（或濱湖）平原沖積平原山前平原，從平原到高階地；從洼地到兩個斜坡的山，觀察不同土壤類型。

2.收集土壤調(diào)查的資料及相關(guān)遙感圖像

我國土壤調(diào)查的資料是第二次土壤調(diào)查中繪制的土壤圖、土壤所含成分等數(shù)據(jù)，對于今后的土壤調(diào)查具有重要的參考作用。選購調(diào)查區(qū)域的遙感圖像，遙感圖像的空間分辨率、時間分辨率、光譜分辨率、傳感器特性的組合應(yīng)該是最優(yōu)的組合

二、土壤調(diào)查野外工作

1.線路調(diào)查

線路調(diào)查是為了獲得對調(diào)查區(qū)域的一個總概念。根據(jù)調(diào)查區(qū)域面積的大小和地形、地質(zhì)、植被的復(fù)雜程度預(yù)先確定幾條調(diào)查線路，每條線路應(yīng)該通過不同的地形部位，不同的植被和母巖分布區(qū)，以便收集到具有代表性的土壤材料。在線路調(diào)查過程中應(yīng)對照遙感圖像隨時定位、仔細(xì)觀察成土因素、景觀特征、土壤性質(zhì)、土壤類型等，進(jìn)行素描、記載和系統(tǒng)編碼。

2. 采樣點的布設(shè)

根據(jù)6.1指定的工作計劃以及路線進(jìn)行野外工作。在已經(jīng)選定的路線上利用GPS布設(shè)采樣點，并且到實地進(jìn)行采樣。為了提高工作效率，可以利用GIS對所選的采樣點進(jìn)行空間分析功能，進(jìn)行緩沖區(qū)分析，計算各個采樣點之間的距離，以便使人員快速找到采樣點。這樣就可以使采樣的分布合理且方便，可以刪除一些不方便的點，如采樣點在河面、懸崖、山谷、路面等不能進(jìn)行采樣的地點。

3.詳測

詳測是在線路調(diào)查的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步查清土壤類型及分布界限，繪制一定比例尺的土壤分布圖，確定土壤資源的利用和改進(jìn)方向。包括：設(shè)置主要土壤剖面、確定土壤分布界限、檢查和校正土壤草圖。

4.采樣點進(jìn)行采樣

工作組人員按照制定好的采樣路線，到實地進(jìn)行土壤的采樣。采樣得到的土壤樣品分類編號裝好。

5.野外驗證

野外驗證包括：驗證預(yù)判斷時的定位精度、解譯的分類精度及制圖的界限精度；進(jìn)行典型樣區(qū)的土壤剖面觀察、記載和取樣；進(jìn)一步了解土壤分布規(guī)律及利用改良上的經(jīng)驗和存在的問題，為區(qū)域改良土壤提供資料。

三、土壤調(diào)查室內(nèi)資料整理

通過對遙感圖像的解譯和對實地進(jìn)行的驗證，逐塊勾繪出土壤類型和土壤組合的界線。

在室內(nèi)的工作包括：進(jìn)行對土壤樣本的化驗；編制微地形圖，土壤圖件的糾正轉(zhuǎn)繪，經(jīng)過野外驗證和修改后的土壤圖，確立土壤——成土因素系統(tǒng)的關(guān)系，結(jié)合室內(nèi)的化驗結(jié)果，將各組解譯的土壤圖進(jìn)行拼接；制訂詳測第二階段野外工作計劃。

將各個過程得到的數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫中，利用GIS對其進(jìn)行分析，找到適合調(diào)查區(qū)域的土壤利用方案和改良方法。方案要求符合實地情況、精度要求，能夠?qū)嵤┑取?/p>

四、成圖階段和調(diào)查報告的編寫

室內(nèi)得出的土壤圖與遙感影像對比，將土壤圖進(jìn)行清繪、整理，完成成果圖。最后，編寫土壤調(diào)查的調(diào)查報告。

五、應(yīng)用實例

3S技術(shù)在石拐礦區(qū)土壤調(diào)查中的應(yīng)用，在石拐地區(qū)的土壤調(diào)查目的是了解此地區(qū)的土壤成分、有機(jī)物質(zhì)、氮、磷、鉀、PH值、含水量 、土壤緊實度等。

1.石拐礦區(qū)的自然環(huán)境

地形：石拐區(qū)位于內(nèi)蒙古陰山山脈大青山腹地，位于東經(jīng)110°14- 110°28，北緯40°37- 40°45′，東面與吳川縣和鄰近，南與土右旗相鄰，西接山九原區(qū)，北鄰固陽縣。地形地貌：石拐區(qū)位于陰山山脈的大青山腹地，屬于山區(qū)，群山環(huán)繞，中部黃土丘陵溝壑相間。最高的山峰海拔1856米的地區(qū)，最低點1150米。地勢南高北陡緩，地域狹長。

氣候：石拐區(qū)屬溫帶大陸性干旱氣候。四個季節(jié)溫度明顯，晝夜溫差大，干旱少雨。春末夏初，沙塵暴的影響。夏季短暫炎熱，受東南季風(fēng)。秋天是涼爽的，雨和霧。漫長而寒冷的冬季，西北風(fēng)。日照長，無霜期短。溫度：5.2℃年平均溫度。

水文：石拐區(qū)在河流均為季節(jié)性河流，大部分為干溪，通常是干的，暴雨洪水后。主要河流有：石拐西溝，最大洪水季節(jié)約900立方米/秒；五當(dāng)召溝，對干溝領(lǐng)土和窯以上，最大洪水流量以下，雨季是約1200立方米/秒，五時后溝，郊區(qū)西圪堵以上為干溝，如下用細(xì)流，約500立方米/秒，最大洪水量；李佳溝，最大洪水流量800立方米/秒雨季。這條河的地區(qū)（溝）洪水為五當(dāng)通道南從查爾斯到秦，黃河。800立方米/秒，每年的洪水流量，最大的1200立方米/秒，最小為500立方米/秒。2000立方米的極端最大洪水流量/秒（1958七月）。

2.準(zhǔn)備階段

制定方案。由于石拐區(qū)位于內(nèi)蒙古陰山山脈大青山腹地，屬于山區(qū)，制定的選線方案，要遵循山區(qū)土壤路線調(diào)查選線的原則。搜集調(diào)查區(qū)域的地形圖，以及一切相關(guān)的資料，根據(jù)資料選擇三條路線，分別制定詳細(xì)的采樣點。統(tǒng)一土壤調(diào)查的技術(shù)要求：如精度要求、最優(yōu)線路。確定土壤調(diào)查的內(nèi)容：有機(jī)物質(zhì)、氮、磷、鉀、PH值、含水量 、土壤緊實度、植被覆蓋率等。

收集或購買次區(qū)域的遙感圖像，對已經(jīng)得到的遙感圖像進(jìn)行解譯，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。搜集并閱讀調(diào)查地區(qū)的各種自然條件、土壤類型即利用狀況的資料和圖件。

準(zhǔn)備共調(diào)查填土?xí)r用的底圖，選用大于成圖比例尺的精度要求的地形圖，準(zhǔn)備調(diào)查所用的裝備、工具和化學(xué)分析設(shè)備等。

3.野外調(diào)查工作

按照已經(jīng)設(shè)計好的路線，利用GIS軟件對設(shè)計的幾條路線進(jìn)行空間分析，根據(jù)分析得出的結(jié)論選擇一條最優(yōu)線路。利用GPS 對選擇的路線布設(shè)采樣點，結(jié)合遙感影像和獲得的地形圖以及其他資料，對采樣點的位置設(shè)為最優(yōu)點，使采樣點既符合精度要求又能夠使路線。

根據(jù)選定的路線到實地進(jìn)行采樣。把采集的土壤按照分類和先后次序進(jìn)行標(biāo)號，以便記錄和查詢。

4.室內(nèi)資料整理

對采集的土壤利用準(zhǔn)備好的設(shè)備對土壤的成分進(jìn)行分析，測出土壤的氮、磷、鉀、PH值、含水量等。并把所得數(shù)據(jù)輸入GIS數(shù)據(jù)庫，方便以后查詢。在室內(nèi)繪制土壤調(diào)查的地圖和土壤類型的圖表，并編寫土壤調(diào)查報告。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬藹乃.遙感概論[M].北京：科學(xué)出版社，1984.

[2]浦瑞良 宮鵬.高光譜遙感及其應(yīng)用[M].北京高等教育出版社，2000.

[3] 賀英魁.遙感測量[M].鄭州：黃河水利出版社.2012.8

[4]喬彥肖 李密文 郝躍生.張家口市地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查報告[R].石家莊：河北地勘局，2000.1-63.