3S技術(shù)在水土保持與荒漠化防治中的應(yīng)用

湯 瑞

安徽九凡工程設(shè)計咨詢有限公司，安徽 合肥 230000

隨著水土流失和土地荒漠化問題的日益凸顯及其范圍的持續(xù)擴展，水土保持和荒漠化防治工作的開展迫在眉睫，但是要想取得良好的水土保持和荒漠化防治工作成果，還需要在該項工作的具體實施中，對相關(guān)先進技術(shù)進行合理應(yīng)用。3S技術(shù)是現(xiàn)代化先進技術(shù)之一，將其有效應(yīng)用于水土保持和荒漠化防治，有利于構(gòu)建完善水土流失和荒漠化監(jiān)測系統(tǒng)，為水土保持和荒漠化防治工作的高效開展提供指導(dǎo)，因此有必要針對3S技術(shù)在水土保持與荒漠化防治中的應(yīng)用進行重點研究。

1 3S技術(shù)概述

3S技術(shù)是對地理信息系統(tǒng)（GIS），全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感技術(shù)（RS）的統(tǒng)稱，是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計算機技術(shù)、通信技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成地對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。GIS的主要功能是利用計算機對輸入的地理空間信息數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，通過GIS能夠?qū)⑤斎氲臄?shù)據(jù)以地形圖的形式展示，給人帶來直觀的視覺效果。GPS是一種能夠?qū)崿F(xiàn)定位與導(dǎo)航的系統(tǒng)，主要通過GPS衛(wèi)星實現(xiàn)導(dǎo)航和定位功能，是目前國際上應(yīng)用最為廣泛的導(dǎo)航系統(tǒng)之一，能夠全天候、實時提供導(dǎo)航定位服務(wù)，且定位精度相對較高。該系統(tǒng)分為軍用和民用兩個部分，民用部分主要用于大地信息測量以及導(dǎo)航定位等方面，對于水土保持與荒漠化防治也具有較高的適用性，是目前該領(lǐng)域所必須應(yīng)用的技術(shù)。RS是一種綜合性較強的現(xiàn)代測量技術(shù)，“遙感”二字顧名思義，是從距離較遠處實現(xiàn)信息的獲取，一般通過遙感衛(wèi)星實現(xiàn)。RS具有高效快速提供信息的特點，可根據(jù)遙感衛(wèi)星荷載的不同，提供不同的遙感數(shù)據(jù)，以便從不同角度反映出地球信息特點。3S技術(shù)利用三種技術(shù)之間相互依存、相互促進的關(guān)系，實現(xiàn)對地球信息的獲取和應(yīng)用。此外，隨著對于獲取地球信息需求的不斷變化，3S技術(shù)的應(yīng)用范圍也在隨之不斷擴展，被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域中，取得了良好的應(yīng)用效果。

2 水土流失與荒漠化概述

2.1 概念

水土流失是指土壤在水流的沖擊、浸泡作用下，出現(xiàn)的土壤沉積、運動等現(xiàn)象。在自然條件下，地表層土壤受到水流的作用影響較小，通?？赏ㄟ^自然風(fēng)或其他自然作用保持土壤的均衡，水土流失現(xiàn)象發(fā)生較少。但是，由于人類對于大自然的開發(fā)利用，使地貌環(huán)境發(fā)生了較大程度的變化，嚴重影響了土壤的自然侵蝕速度，嚴重破壞了土壤平衡狀態(tài)，長此以往造成了地表土壤松動問題，進而逐步形成水土流失現(xiàn)象?；哪侵冈诟鞣N原因的影響下，原本干旱、半干旱以及亞濕潤干旱地區(qū)的土地出現(xiàn)的退化現(xiàn)象。土壤荒漠化的成因包括自然原因和人為原因，自然原因是指長時間的干旱或風(fēng)沙侵蝕，人為原因則是人類無節(jié)制的行為活動。

我國是土壤荒漠化較為嚴重的國家之一，在我國國土范圍內(nèi)，存在土壤荒漠化現(xiàn)象的省份多達18個，受荒漠化影響的土地面積達到國土面積的1/3以上，并且這一數(shù)據(jù)還在持續(xù)上升，嚴重影響了我國的土壤利用率，給自然環(huán)境帶來了較大的威脅，影響了人們的正常生產(chǎn)生活。

2.2 現(xiàn)狀

內(nèi)蒙古自治區(qū)的水土流失和荒漠化現(xiàn)象較為嚴重，頗具代表性。由于地理環(huán)境和氣候特點，水土流失和荒漠化現(xiàn)象較為常見，使內(nèi)蒙古自治區(qū)成為我國水土流失與荒漠化重點觀測和防治工作的重點區(qū)域。分析內(nèi)蒙古自治區(qū)土地荒漠化的相關(guān)數(shù)據(jù)可知，其具有水土流失嚴重、土地荒漠化面積大、分布廣、程度高的突出特點。內(nèi)蒙古的土地荒漠化面積占總面積的比例達65%以上，高達12.16億畝，且土地荒漠化的擴張速度達到近800m2/年。根據(jù)《全國荒漠化和沙化監(jiān)測技術(shù)規(guī)定》中的等級劃分標準，內(nèi)蒙古地區(qū)的水土流失和荒漠化程度包含輕度、中度、重度和極重度四個等級，其占比分別為28.37%、39.68%、13.61%和18.34%。土地荒漠化給內(nèi)蒙古自治區(qū)人民的正常生活帶來了較為嚴重的負面影響，引發(fā)了人口遷移現(xiàn)象。

3 3S技術(shù)在水土保持與荒漠化防治中的應(yīng)用

水土保持與荒漠化防治是我國當前環(huán)境治理工作中的一項重點工作，做好相關(guān)工作可以有效地促進我國包括農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)等在內(nèi)的多種支柱性產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從整體上提高我國人民的生活質(zhì)量，增加國民生產(chǎn)總值。

3.1 GIS的應(yīng)用

水土保持和荒漠化防治工作需要以相關(guān)地理信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法一般依靠人工采集。但是，人工采集方式過多依賴人力，且信息獲取的準確性和時效性較低，無法完全準確地反映出實際情況。同時，人工采集方式需要投入大量的人力、物力，且采集過程較為復(fù)雜，數(shù)據(jù)的更新速度無法滿足要求。應(yīng)用GIS對相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理，可以利用軟件自身所具有的功能，實現(xiàn)相關(guān)信息數(shù)據(jù)庫的建立，進而通過數(shù)據(jù)生成精準的地理模型。同時，GIS對于數(shù)據(jù)的處理效率較高，最終形成的成像產(chǎn)品具有更好的直觀性，為人們分析相關(guān)數(shù)據(jù)提供了方便。總體來看，GIS在荒漠化防治工作中具有三個突出特點：（1）能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)性分析，有利于研究土壤荒漠化的形成過程；（2）GIS具有綜合性數(shù)據(jù)處理能力，能夠完成數(shù)據(jù)采集、管理、分析以及數(shù)據(jù)輸出；（3）GIS對于數(shù)據(jù)的處理效率較高，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、管理、分析以及數(shù)據(jù)輸出，充分保證相關(guān)數(shù)據(jù)的利用效率。

將地理信息技術(shù)平臺應(yīng)用于水土保持和荒漠化防治工作的措施方法如下：對區(qū)域的地理信息進行采集、存儲，疊加分析多重數(shù)據(jù)源，通過DEM、DRG實現(xiàn)高度配準，將所獲取的數(shù)據(jù)信息進行相應(yīng)的加工，添加其他附屬信息，并將更新后的信息數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，進而根據(jù)前期的測量數(shù)據(jù)對土壤侵蝕程度進行分析，并制訂針對性的治理方案予以控制，從而分析土壤流失可能帶來的不良影響，明確不同土地利用類型。根據(jù)分析結(jié)果對水土流失治理效益進行評估，為后續(xù)的治理工作提供數(shù)據(jù)依據(jù)。充分利用前期所積累形成的數(shù)據(jù)，從多角度分析治理方案是否具有較高適用性，并在實際應(yīng)用過程中逐步進行改進。GIS技術(shù)的應(yīng)用還能夠為水土資源保護提供長期信息依據(jù)，并為區(qū)域水土保護與資源管理部門提供戰(zhàn)略調(diào)整的信息依據(jù)，水土保護與荒漠化防治需要區(qū)域合作，因此GIS技術(shù)平臺的信息共享與技術(shù)互助也給各區(qū)域水土保持工作提供了更大的便利。

3.2 RS的應(yīng)用

利用RS可以從更高維度上獲取地理環(huán)境信息，進而獲得更加全面的整體性數(shù)據(jù)。相較于以往的人工數(shù)據(jù)獲取方式，利用RS進行地理信息數(shù)據(jù)獲取準確性更高，同時數(shù)據(jù)的獲取效率較高，擺脫了對于人力資源的依賴，還在一定程度上提高了信息獲取的實時性，有效地促進了監(jiān)測工作和防治工作間的緊密結(jié)合。近年來，RS廣泛應(yīng)用于水土保持和荒漠化防治工作中，從應(yīng)用效果上來看，RS取得的效果與人工勘察方式的效果基本相同，但是在勘測的準確度上，RS的表現(xiàn)則更為突出。此外，由于遙感衛(wèi)星的荷載不同，可以提供不同的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括多光譜成像、紅外成像、微波成像等數(shù)據(jù)，能夠從多種角度反映出被觀測地點的實際情況，根據(jù)不同的分析需求提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作提供依據(jù)。

3.3 GPS的應(yīng)用

應(yīng)用GPS能夠幫助觀測人員快速、準確地獲取到土壤信息數(shù)據(jù)，同時能夠提高數(shù)據(jù)信息獲取的準確度。在數(shù)據(jù)的實際應(yīng)用過程中，結(jié)合GPS提供的經(jīng)緯度、高程信息等可以生成土地效果圖，便于直觀展示觀測結(jié)果。此外，利用全球?qū)Ш较到y(tǒng)，顯著增加了監(jiān)測工作的時效性，相關(guān)人員可以從據(jù)此生成的觀測數(shù)據(jù)中分析出水土流失的具體成因，判斷是人為還是自然環(huán)境原因?qū)е碌?，以便后續(xù)采取針對性措施予以防范。

4 結(jié)束語

從根本上說，水土保持和荒漠化防治是促進我國林業(yè)和畜牧等行業(yè)健康發(fā)展的重要舉措，也是強化環(huán)境保護和生態(tài)建設(shè)的有效手段，為了取得更好的水土保持和土地荒漠化防治成果，還需要采取技術(shù)改進與創(chuàng)新等措施，鑒于3S技術(shù)在水土保持和土地荒漠化防治中具有較高的應(yīng)用價值，應(yīng)對其進行更加廣泛的研究探索。