現(xiàn)代空間信息技術(shù)在我國水土保持應(yīng)用現(xiàn)狀

魏亞東

摘要：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)也隨之得到了長足的進(jìn)步，然而很多行業(yè)的快速發(fā)展卻是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的。因此，現(xiàn)階段我國越來越重視對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)工作，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的立足點(diǎn)和根本點(diǎn)都應(yīng)是生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的投入力度應(yīng)不斷提高，這樣才能營造一個(gè)更加良好的生態(tài)環(huán)境。水土流失對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、自然發(fā)展和生態(tài)平衡都是有著決定性的影響的，在可持續(xù)發(fā)展的新形勢(shì)下，水土保持的綜合治理工作變得尤為重要并且也出現(xiàn)了更多的形式。本文主要講述現(xiàn)代空間信息技術(shù)在我國水土保持方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水土保持;遙感技術(shù);地理信息系統(tǒng);全球定位系統(tǒng)

根據(jù)我國水利普查顯示，目前我國水土流失面積為294.91萬平方公里，占國土總面積的31.54%。根據(jù)上述調(diào)查可看出，我國水土流失較為嚴(yán)重，并且導(dǎo)致了一系列問題的產(chǎn)生，例如，土地退化嚴(yán)重、生態(tài)惡化、泥沙淤積、水資源無法有效利用等，這些問題的發(fā)生會(huì)造成一系列的后果：洪澇災(zāi)害加劇，耕地面積減少，生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，人類發(fā)展遭到嚴(yán)重威脅。因此，我國現(xiàn)在的重中之重就是積極主動(dòng)開展相應(yīng)的水土保持工作，同時(shí)在此過程中需要不斷進(jìn)行水土流失的監(jiān)控、檢測(cè)以及管理。目前，預(yù)防和防治水土流失最重要的措施就是水土保持，它是治理江河、根除水患的治本之策。目前使用的傳統(tǒng)技術(shù)不僅耗力、耗資，而且也很難獲取觀測(cè)資料數(shù)據(jù)。因此隨著遙感、地理信息系統(tǒng)及全球定位系統(tǒng)等空間技術(shù)和計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益發(fā)展和實(shí)用化，現(xiàn)代空間技術(shù)已成為當(dāng)今主流，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用到我國水土保持方面。

1 現(xiàn)代空間信息技術(shù)在水土保持中的應(yīng)用概況

目前由于我國水土流失問題的復(fù)雜性及水土保持任務(wù)的艱難性，已將現(xiàn)代空間信息技術(shù)（遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)）應(yīng)用到水土保持領(lǐng)域方面，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1.1 國家和區(qū)域土壤侵蝕遙感調(diào)查

從我國20世紀(jì)70年代起，遙感技術(shù)就在不斷發(fā)展，并且主要信息源一直都是航空航天等一些多層次的遙感資源，同時(shí)依據(jù)不同大小尺寸對(duì)全國各地的大江大河、小流域及水土流失嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行遙感調(diào)查，并且通過調(diào)查結(jié)果制作出大量的遙感圖件，建立了不同層次的視圖流失與綜合治理信息系統(tǒng)，這樣不僅可以為政府提供決策依據(jù)，而且還加快了當(dāng)?shù)厮帘３脂F(xiàn)代化和信息化的進(jìn)程。

1.2 基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的土壤侵蝕評(píng)價(jià)與制圖研究

相關(guān)研究者在小流域、區(qū)域等層次的基礎(chǔ)上，利用遙感技術(shù)結(jié)合GIS技術(shù)進(jìn)行制圖，同時(shí)對(duì)土地侵蝕評(píng)價(jià)和空間分布特征方面進(jìn)行研究。如何在晉陜蒙脆弱生態(tài)系統(tǒng)中建立空間數(shù)據(jù)庫主要采用1∶10萬比例尺，以60米×60米網(wǎng)格數(shù)據(jù)和土地利用圖作為信息源，建成最終的空間數(shù)據(jù)庫。陜北黃土丘陵區(qū)紙坊溝流域，通過土地侵蝕定量評(píng)價(jià)模型與GIS系統(tǒng)ARC/INFO的集成，進(jìn)而研究小流域土壤侵蝕空間變化的定量分析。

1.3 小流域土壤侵蝕與水土保持信息系統(tǒng)

其是由1∶5000～1∶10000比例尺作為信息源基礎(chǔ)，并且服務(wù)對(duì)象是基層和總面積為10平方公里左右的小流域進(jìn)行資源開發(fā)、土地利用、水土保持等規(guī)劃項(xiàng)目，進(jìn)而使得小流域治理和定位實(shí)驗(yàn)更具有科學(xué)性。該系統(tǒng)采用的是圖像航攝彩紅外資料和土地系統(tǒng)制圖資料及試驗(yàn)觀測(cè)資料等，經(jīng)過多層處理后提供資源清查及評(píng)價(jià)等服務(wù)項(xiàng)目。

2 現(xiàn)代空間技術(shù)在我國水土保持中的應(yīng)用

近代，遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用到我國水土保持種，下面是對(duì)3項(xiàng)技術(shù)的具體分析。

2.1 遙感技術(shù)（UAV-R）在我國水土保持中的應(yīng)用

自20世紀(jì)80年代初，我國水利行業(yè)就引入了遙感技術(shù)。何為遙感？遙感是一種利用地物電磁波反射與吸收特性的不同來探測(cè)分析地表形態(tài)與特征信息的技術(shù)手段。該手段廣泛運(yùn)用到我國土地資源調(diào)查、洪澇災(zāi)害檢測(cè)與災(zāi)情評(píng)估、林業(yè)資源調(diào)查、水土流失檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)與災(zāi)害損失評(píng)估、農(nóng)作物估產(chǎn)等方面。

2.1.1 水土保持方案編制 隨著我國改革的不斷發(fā)展，對(duì)水土保持方案的編制要求也越來越高，比如項(xiàng)目概括介紹、棄渣場(chǎng)選址的合理性等方面。但是傳統(tǒng)技術(shù)已無法做到這些要求，此時(shí)遙感技術(shù)的發(fā)展顯得十分重要。遙感技術(shù)打破了傳統(tǒng)技術(shù)，編制人員可以通過遙感影響和解譯數(shù)據(jù)，并且可以準(zhǔn)確快速地掌握建設(shè)項(xiàng)目區(qū)概況，及時(shí)找到項(xiàng)目建設(shè)區(qū)的水土流失范圍，科學(xué)地設(shè)置水土保持分區(qū)、合理地布設(shè)水土保持防治工程措施。該技術(shù)的發(fā)展可完全替代傳統(tǒng)技術(shù)用數(shù)碼相機(jī)、筆記本和測(cè)量工具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看，并且工作量少、數(shù)據(jù)獲取簡(jiǎn)單，更適合技術(shù)人員使用。

2.1.2 水土保持監(jiān)測(cè) 水土保持工作屬于水土保持監(jiān)測(cè)的重要組成部分，也是預(yù)防和治理水土流失問題的重要基礎(chǔ)。但目前傳統(tǒng)的檢測(cè)方式，主要以人工調(diào)查為主，現(xiàn)場(chǎng)勘查為輔，逐一去測(cè)量和定位，同時(shí)結(jié)合相關(guān)材料進(jìn)行評(píng)估，得出的結(jié)果會(huì)受到人為干預(yù)的影響，最終導(dǎo)致水土保持監(jiān)測(cè)出現(xiàn)眾多問題。例如，效率低、經(jīng)準(zhǔn)確差等，所以傳統(tǒng)方法根本無法滿足當(dāng)今水土保持信息化發(fā)展監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性、完整性及時(shí)效性。但是衛(wèi)星遙感技術(shù)的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)檢測(cè)方法上存在的問題，并且可以更好地反映水土流失與防治的情況。

2.2 地理信息系統(tǒng)在我國水土保持中的應(yīng)用

在我國20世紀(jì)60年代時(shí)，地理信息系統(tǒng)就開始迅速發(fā)展起來。該系統(tǒng)的產(chǎn)生，可為我國提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，也可為我國水體環(huán)境脆弱的地區(qū)進(jìn)行土壤評(píng)估檢測(cè)。可以運(yùn)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)，治理我國黃土高原土地流失問題，首先探測(cè)黃土高原的土壤問題，其次第一時(shí)間對(duì)土壤侵蝕進(jìn)行定量評(píng)估，最后及時(shí)找出問題，馬上進(jìn)行處理。

2.3 全球定位系統(tǒng)（GPS）在我國水土保持中的應(yīng)用

傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變的必由之路是GPS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。該技術(shù)的不斷發(fā)展，可加快水土保持生態(tài)建設(shè)速度、提高建設(shè)質(zhì)量以及增加科技含量。由于GPS技術(shù)具有高精準(zhǔn)度和自動(dòng)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到我國水土保持工程及水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等方面。

2.3.1 在水土保持工程建設(shè)中的應(yīng)用 目前，我國水土保持工作已與GPS定位技術(shù)有效的結(jié)合起來，并且可以應(yīng)用到工程的監(jiān)理監(jiān)測(cè)、規(guī)劃設(shè)計(jì)及施工放樣等方面。首先觀測(cè)出工程建設(shè)區(qū)地形地貌特征點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，其次根據(jù)這些數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確算出各點(diǎn)坐標(biāo)，并利用相關(guān)軟件編制成數(shù)字地面模板，最后由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件完成工程設(shè)計(jì)。通過上述描述的使用過程，此技術(shù)不僅自動(dòng)化程度高，而且還可以對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行合理修改，并且設(shè)計(jì)資料利于計(jì)算機(jī)管理和工程竣工驗(yàn)收。在水土保持工程施工放樣中，傳統(tǒng)方法是使用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、皮尺等工具進(jìn)行測(cè)量，這些工具不僅操作復(fù)雜，需要工作人員有一定的操作經(jīng)驗(yàn)，而且測(cè)量出的結(jié)果精準(zhǔn)度較差。我國用GPS定位系統(tǒng)技術(shù)代替了原有技術(shù)，該技術(shù)是先把基站安置在一已知點(diǎn)上，預(yù)先將待定點(diǎn)坐標(biāo)輸入流動(dòng)站手簿，手持GPS流動(dòng)站天線，按手簿上提示的方向?qū)ふ?，很快就可找到待定坐?biāo)。目前GPS定位系統(tǒng)技術(shù)精準(zhǔn)度越來越高，而且手持GPS價(jià)格便宜，一般基層水利水電部門都可以承擔(dān)得起。

2.3.2 在水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用 GPS技術(shù)可有效監(jiān)測(cè)出水土流失引起的溝緣線、溝底線等部位，并且可實(shí)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位處理，把GPS的基站放在已建立控制網(wǎng)的某已知點(diǎn)上，流動(dòng)站沿溝緣線、溝底線等連續(xù)采集點(diǎn)的坐標(biāo)，繪制出三位曲線。定期監(jiān)測(cè)并比較變化情況，若用計(jì)算機(jī)處理，可以求初比較確切的變化量。

3 結(jié)語

雖然我國水土流失問題較為嚴(yán)重，但是我國已將現(xiàn)代現(xiàn)代空間信息技術(shù)完美的運(yùn)用到水土保持工作中，并通過遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)、GPS技術(shù)，充分分析和評(píng)估土壤質(zhì)量，解決水土問題。在以后的水土保持工作中，我們需要更好的運(yùn)用現(xiàn)代空間信息技術(shù)，建立國家水土保持信息數(shù)據(jù)庫，及時(shí)對(duì)區(qū)域水土流失進(jìn)行快速調(diào)查，最大化降低損失。