甘肅重大生態(tài)工程水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

周建海，羅進(jìn)選

甘肅省水土保持科學(xué)研究所，甘肅 蘭州 730020

一、項(xiàng)目研究背景

甘肅地處黃土高原、蒙古高原、青藏高原交匯地帶，地域呈西北—東南延伸的狹長(zhǎng)帶狀，土地總面積為42.58萬(wàn)km2，分屬黃河、長(zhǎng)江、內(nèi)陸河三大流域。

甘肅省自然條件復(fù)雜，水土流失面積大、強(qiáng)度高，生態(tài)環(huán)境脆弱。根據(jù)不同區(qū)域的特征，因地制宜，布設(shè)水土保持生態(tài)工程是近年來(lái)甘肅生態(tài)環(huán)境治理的重大舉措。南部區(qū)域降水量大，植被種類多、覆蓋度高，是生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域；北部區(qū)域降水量小，植被種類少、蓋度低，是生態(tài)治理的重點(diǎn)區(qū)域。

20世紀(jì)后期，甘肅開展了小流域治理、水土保持綜合治理、國(guó)家水土保持重點(diǎn)工程、退耕還林（草）工程、淤地壩建設(shè)和坡耕地整治等一系列生態(tài)工程，對(duì)控制水土流失、改善生態(tài)環(huán)境起到了良好作用。如何定量評(píng)價(jià)全省重大生態(tài)工程的生態(tài)成效，為甘肅省黃河流域治理保護(hù)水土保持專項(xiàng)規(guī)劃提供參考，水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)研究具有十分重要的意義。

二、總體研究思路

為全面掌握甘肅省生態(tài)環(huán)境狀況的動(dòng)態(tài)變化，2016年開始，甘肅省水土保持科學(xué)研究所組織開展了“甘肅重大生態(tài)工程水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)研究”。課題組以遙感影像解譯、甘肅社會(huì)經(jīng)濟(jì)年鑒、重大生態(tài)工程設(shè)計(jì)及竣工驗(yàn)收資料等為基礎(chǔ)，以水土流失狀況、水土流失因子、水土流失危害、水土保持效益等分類分級(jí)指標(biāo)為對(duì)象，利用統(tǒng)計(jì)分析方法（包括DPSIR概念框架、TOPSIS熵權(quán)法、向量自回歸模型和結(jié)構(gòu)方程等），對(duì)植被覆蓋度、水土流失面積和生態(tài)效益變化等進(jìn)行綜合分析與評(píng)估，提出甘肅省水土保持生態(tài)工程劃分及分類，總結(jié)重大水土保持生態(tài)工程監(jiān)測(cè)技術(shù)，構(gòu)建重大水土保持生態(tài)工程監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系，初步評(píng)估重大水土保持生態(tài)工程效益。

三、主要成果

（一）甘肅省重大水土保持工程界定

課題通過對(duì)甘肅省88個(gè)縣級(jí)行政單元2012年—2018年以來(lái)實(shí)施的水土保持生態(tài)工程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理和分析，提出了甘肅省重大水土保持工程界定的7項(xiàng)指標(biāo)。

（二）重大水土保持生態(tài)工程監(jiān)測(cè)分析

對(duì)甘肅省7類重大水土保持生態(tài)工程監(jiān)測(cè)內(nèi)容、方法、時(shí)段、頻次及監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行分析，肯定了其優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)不足之處提出了改進(jìn)意見和建議。

圖1 課題研究技術(shù)路線總體框圖

（三）總結(jié)水土保持生態(tài)工程監(jiān)理和監(jiān)測(cè)異同性

通過對(duì)水土保持生態(tài)監(jiān)理、監(jiān)測(cè)進(jìn)行同異性分析，水土保持監(jiān)理及監(jiān)測(cè)在工作范圍、頻次及重點(diǎn)上不具有相近性，工作對(duì)象、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、目標(biāo)、方法、任務(wù)及主要作用上差異性較大。水土保持生態(tài)建設(shè)工程監(jiān)理是對(duì)工程建設(shè)的質(zhì)量、進(jìn)度和投資進(jìn)行過程控制，最終達(dá)到預(yù)期建設(shè)目標(biāo)。

（四）優(yōu)化水土保持生態(tài)工程監(jiān)測(cè)指標(biāo)

通過4年的研究，將重大水土保持工程監(jiān)測(cè)指標(biāo)劃分為6類3級(jí)。6類分別為水土流失因子指標(biāo)，水土流失狀況指標(biāo)，水土流失危害指標(biāo)，水土保持措施指標(biāo)，水土保持效益指標(biāo)和專項(xiàng)指標(biāo)。一級(jí)指標(biāo)19種，二級(jí)指標(biāo)67種，三級(jí)指標(biāo)274種，并對(duì)各類各級(jí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化篩選。

（五）應(yīng)用推廣情況

通過三級(jí)指標(biāo)體系既可以分析比較和判別評(píng)價(jià)水土保持環(huán)境背景的差別和變異、水土流失與危害的狀態(tài)發(fā)展態(tài)勢(shì)、水土保持進(jìn)展與區(qū)域過程、水土保持效果的數(shù)量和質(zhì)量，又能掌握生態(tài)修復(fù)、重點(diǎn)治理及城市水土保持的重大事件動(dòng)態(tài)，還能還原模擬預(yù)測(cè)水土保持的發(fā)展變化，為宏觀調(diào)控、方案制定及預(yù)報(bào)提供依據(jù)，成為社會(huì)公共知識(shí)和政府決策，實(shí)施水土保持的基本工具。

四、存在的問題及改進(jìn)建議

本次研究過程中由于時(shí)間、經(jīng)費(fèi)、人員構(gòu)成等各方面的限制，重大生態(tài)工程水土保持監(jiān)測(cè)指標(biāo)的設(shè)計(jì)仍不夠全面，對(duì)于監(jiān)測(cè)指標(biāo)的歸納總結(jié)還有不足，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的定義、目的、方法、模型及數(shù)據(jù)格式、精度要求方面還不夠完善。通過本項(xiàng)目的研究，在生態(tài)建設(shè)水土保持監(jiān)測(cè)方面還有以下建議：

（一）實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸、統(tǒng)計(jì)和可視化、模型化

大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)的應(yīng)用能使監(jiān)測(cè)結(jié)果、水土流失動(dòng)態(tài)變化更為精確，也可節(jié)約大量的后期分析工作和成本，這些新技術(shù)在生態(tài)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用需要進(jìn)一步的試驗(yàn)和研究。

（二）提升現(xiàn)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度、精度

智能硬件、各類傳感器、激光技術(shù)的發(fā)展日新月異，能夠替代現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)設(shè)施和設(shè)備，并且能夠使現(xiàn)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度、精度大幅度提升。

（三）遙感監(jiān)測(cè)方面的改進(jìn)

遙感監(jiān)測(cè)方面，隨著不同波段的衛(wèi)星影像、無(wú)人機(jī)結(jié)合各類傳感器的監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)距離手持或車載超聲波、激光測(cè)量設(shè)備的發(fā)展，相關(guān)監(jiān)測(cè)方法、計(jì)算方法及模型尚需進(jìn)一步的研究。