監(jiān)測(cè)與遙測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)在水土保持工作中的應(yīng)用分析

王月民

摘 要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，人與自然和諧相處的理念得到了越來(lái)越多的重視，治理水土流失、改善生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成為我國(guó)建設(shè)和諧社會(huì)的重要組成部分。基于此，對(duì)現(xiàn)代新技術(shù)在水土保持工作中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞 現(xiàn)代新技術(shù);水土保持;水土流失

長(zhǎng)期以來(lái)，受到我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)工作不夠重視的影響，我國(guó)多個(gè)地區(qū)存在土壤沙化嚴(yán)重、土地鹽漬化嚴(yán)重、植被稀少、風(fēng)沙大以及生態(tài)環(huán)境脆弱等現(xiàn)象，各地區(qū)為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，不斷進(jìn)行資源開發(fā)，導(dǎo)致水土流失越來(lái)越嚴(yán)重。因此，對(duì)水土流失情況進(jìn)行控制、開展水土保持工作的重要性也就越來(lái)越顯著。在此過(guò)程中，提升水土保持監(jiān)測(cè)工作中的技術(shù)含量、對(duì)現(xiàn)代新技術(shù)進(jìn)行充分應(yīng)用，對(duì)于水土保持工作來(lái)說(shuō)，具有十分重要的意義[1]。

1 監(jiān)測(cè)與遙測(cè)系統(tǒng)在水土保持工作中的應(yīng)用總體構(gòu)架

將監(jiān)測(cè)與遙測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于當(dāng)代水土保持工作中涉及到調(diào)查、規(guī)劃、施工、監(jiān)理、監(jiān)測(cè)等多項(xiàng)工作?；诖?，以水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)及信息系統(tǒng)的建設(shè)為中心，提出新技術(shù)應(yīng)用的總體框架。

作為全國(guó)水利信息化建設(shè)的重要組成部分，水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)要以國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略為指導(dǎo)，以實(shí)用性、前瞻性和科學(xué)性為基礎(chǔ)出發(fā)點(diǎn)，共同應(yīng)用自動(dòng)化采集、網(wǎng)絡(luò)GIS以及大型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，將水土保持管理工作加入到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息管理之中。

要以水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自動(dòng)化采集工作為基礎(chǔ)，將典型抽樣調(diào)查工作作為補(bǔ)充，采用遙感全球定位系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)共同作為技術(shù)支撐，形成各級(jí)水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共同構(gòu)成水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)體系，以實(shí)現(xiàn)有效的水土保持信息采集，進(jìn)而強(qiáng)化針對(duì)水土流失及其防治的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及預(yù)測(cè)工作，促使相關(guān)信息的傳輸速度以及處理速度得到提升[2]。

2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)與遙測(cè)系統(tǒng)的具體應(yīng)用

2.1 自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)由坡面徑流小區(qū)、小流域控制站等各方面設(shè)施以及相應(yīng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備共同組成，其中主要包含傳感器、中央控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片等多個(gè)組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻率連續(xù)采集工作，且能夠在艱苦的環(huán)境下進(jìn)行精準(zhǔn)觀測(cè)，有利于提升動(dòng)態(tài)分析工作的精度，改善了監(jiān)測(cè)工作水平。

2.1.1 傳感器

傳感器是采集數(shù)據(jù)的感應(yīng)器，不同類型的傳感器所應(yīng)用的工作原理各不相同。自動(dòng)雨量計(jì)主要采用脈沖的方式對(duì)降雨量進(jìn)行記錄，并通過(guò)連續(xù)的降雨記錄對(duì)降雨強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算;土壤水分傳感器主要利用土壤在不同含水量情況下的不同導(dǎo)電性能對(duì)土壤情況進(jìn)行分析。傳感器可以無(wú)線或有線的方式向中央控制器傳輸數(shù)據(jù)，其中無(wú)線方式大幅度提升了傳感器安置的靈活性[3]。

2.1.2 中央控制器

中央控制器是開展自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作的主機(jī)，其傳感器、信號(hào)接口、數(shù)據(jù)通信接口以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片等多項(xiàng)設(shè)備均集成于單板機(jī)上。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)中央傳感器具有多個(gè)信號(hào)通道。

2.1.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片能夠臨時(shí)存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)，但其容量有限，臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)間主要在于數(shù)據(jù)采集的頻率以及能夠應(yīng)用的傳感器總數(shù)量。將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片上的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，即可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行永久儲(chǔ)存。可將芯片上的數(shù)據(jù)清空之后可以對(duì)芯片進(jìn)行多次循環(huán)使用。

2.1.4 數(shù)據(jù)通信接口

數(shù)據(jù)傳輸可以采用多種形式實(shí)現(xiàn)，如本地下載的接口（移動(dòng)硬盤、筆記本電腦串口等）或是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸接口（無(wú)線傳輸調(diào)制解調(diào)器等）。為了促使數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩缘玫教嵘?，一般情況下，中央控制器均具有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)下載和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸兩種接口，有利于保障數(shù)據(jù)順利傳輸。

2.1.5 電源

通常情況下，自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備由蓄電池供電，蓄電池的充電問題可以通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備解決。因此，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)基本不會(huì)出現(xiàn)不具有交流電的情況。

2.2 遙測(cè)技術(shù)

部分監(jiān)測(cè)區(qū)域無(wú)法到達(dá)，只能采用遙測(cè)設(shè)備對(duì)其實(shí)施監(jiān)測(cè)，例如通過(guò)激光測(cè)距儀對(duì)滑坡的位移進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)前遙測(cè)設(shè)備主要由感應(yīng)器、控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片等多項(xiàng)設(shè)備構(gòu)成，數(shù)據(jù)傳輸工作則主要通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備自身實(shí)現(xiàn)。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

自動(dòng)采集數(shù)據(jù)后，需要將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上永久儲(chǔ)存，應(yīng)用微波、超短波、通信電纜以及衛(wèi)星等多種快捷傳輸方式均可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)傳輸，當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛且成本相對(duì)較低的傳輸方式即為撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)以及手機(jī)短信，但是手機(jī)存在信號(hào)盲區(qū)，所以采用微波傳輸或是衛(wèi)星頻道傳輸對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)男Ч?，但是其成本相?duì)較高。對(duì)于此情況，最好的解決方式則為對(duì)數(shù)據(jù)定期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)下載。

2.4 室內(nèi)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)

室內(nèi)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、采集、控制、分析以及管理系統(tǒng)共同構(gòu)成，其核心在于數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)閿?shù)據(jù)均存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上。開展數(shù)據(jù)采集控制工作，需要應(yīng)用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣頻率的控制和傳輸頻率的控制;對(duì)數(shù)據(jù)開展分析與管理工作，需要利用地面監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)，由地面監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分類存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)匯總以及存檔上報(bào)等，有利于對(duì)各個(gè)區(qū)域乃至全國(guó)的水土保持地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[4]。

在無(wú)人監(jiān)控的狀態(tài)之下，對(duì)于野外自動(dòng)監(jiān)控或是遙測(cè)裝置發(fā)回的數(shù)據(jù)，可以按照事先已經(jīng)設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)格式在數(shù)據(jù)庫(kù)中自動(dòng)存儲(chǔ)。若處于暴雨季節(jié)，可以在室內(nèi)對(duì)野外數(shù)據(jù)采樣以及遠(yuǎn)程下載數(shù)據(jù)工作進(jìn)行有效控制。通過(guò)以上各方面數(shù)據(jù)可對(duì)水土流失狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，有利于預(yù)測(cè)水土流失的發(fā)展趨勢(shì)，并快速制定出防災(zāi)應(yīng)急反應(yīng)方案。

2.5 嚴(yán)格依法審批

根據(jù)我國(guó)《水土保持法》規(guī)定，開展水土保持項(xiàng)目，必須與主體工程相一致，也就是說(shuō)要充分重視水土保持監(jiān)測(cè)工作以及監(jiān)理工作，強(qiáng)化前期方案編制、審批環(huán)節(jié)等各個(gè)工作項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)測(cè)和分析，促使后期竣工驗(yàn)收環(huán)節(jié)能夠得到有效完善。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)對(duì)于水土保持工作越來(lái)越重視，并且積極地將現(xiàn)代新技術(shù)應(yīng)用于其中，以促使水土保持工作得到良好發(fā)展，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的充分應(yīng)用以及依法審批工作的進(jìn)一步強(qiáng)化，有利于現(xiàn)代新技術(shù)在水土保持工作中發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 劉寧，楊勇耀，李華偉，等.基于遙感智能解譯技術(shù)的水土保持天地一體化監(jiān)管系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用[Z].北京北科博研科技有限公司.2018.

[4] 楊亞軍，張虹.金臺(tái)區(qū)農(nóng)發(fā)水保項(xiàng)目建設(shè)中實(shí)用新技術(shù)的推廣與應(yīng)用[J].中國(guó)水土保持，2014（7）：27-29.

（責(zé)任編輯：趙中正）