水土流失動態(tài)監(jiān)測中遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

侯仰杰

摘要：水土保持監(jiān)測可以準(zhǔn)確測量和評價(jià)水土流失情況，為水土流失防治、監(jiān)督和管理決策提供超前、主動的服務(wù)。通過監(jiān)測準(zhǔn)確、及時(shí)的掌握水土流失情況，協(xié)調(diào)水土保持，優(yōu)化水土流失的防治措施。監(jiān)測水土流失的過程中應(yīng)用遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)可以詳細(xì)監(jiān)測水土流失情境，切實(shí)提高水土流失監(jiān)測效率?；诖耍疚木退亮魇討B(tài)監(jiān)測中遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探究。

關(guān)鍵詞：水土流失;動態(tài)監(jiān)測;遙感技術(shù);地理信息系統(tǒng);應(yīng)用

1引言

水土保持監(jiān)測是防治水土流失的基礎(chǔ)工作，是開展水土保持監(jiān)督管理和目標(biāo)責(zé)任考核的重要措施，是完善生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、落實(shí)國家生態(tài)文明建設(shè)的重要支撐。水土保持監(jiān)測體系建設(shè)是水利部安排部署的重要任務(wù)之一。多年來，水土保持監(jiān)測工作從無到有、由弱到強(qiáng)，取得了明顯成效，有力推進(jìn)了水土保持事業(yè)的發(fā)展，但還存在監(jiān)測機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)建設(shè)不完善、監(jiān)測任務(wù)不能滿足管理需求、信息化運(yùn)用進(jìn)展緩慢等突出問題。

2 概述

2.1 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)是一種獲取地表物體幾何和物理性質(zhì)的技術(shù)。早期的遙感圖像的解譯，通常通過目視判讀方法，隨著計(jì)算機(jī)的加速發(fā)展，解譯方法得到了快速發(fā)展，一種使用計(jì)算機(jī)對原始遙感影像進(jìn)行圖像增強(qiáng)、圖像變化、輻射校正、幾何校正等一系列的預(yù)處理，然后通過相應(yīng)的遙感處理軟件進(jìn)行進(jìn)一步精處理，對結(jié)果進(jìn)行處理，最終通過專業(yè)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行解譯，直接對解譯結(jié)果進(jìn)行處理，生成具有處理特征的遙感影像。目前，遙感可分為高光譜遙感和多光譜遙感。高光譜遙感不僅可以探測到被遮蓋的地物，而且可以準(zhǔn)確地估計(jì)植物生態(tài)系統(tǒng)的物理和化學(xué)參數(shù)的變化，包括土壤水分、土壤特性、土壤生物化學(xué)參數(shù)、土地利用動態(tài)監(jiān)測變化等。多光譜遙感是利用具有2個(gè)及2個(gè)以上光譜通道，采用多種傳感器對地物進(jìn)行同步成像的一種遙感技術(shù);將地物反射的電磁波信息劃分為若干個(gè)光譜波段，用于接收和記錄地物信息。當(dāng)前遙感技術(shù)的發(fā)展使得遙感技術(shù)在水土監(jiān)控領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)，即GIS技術(shù)。GIS簡單理解，就是在計(jì)算機(jī)硬件、軟件支持下，對整個(gè)或部分地球表層中與空間有關(guān)的地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、計(jì)算、分析的一種空間信息系統(tǒng)。GIS是一個(gè)復(fù)雜且具有邊緣性的學(xué)科，其所涉及的領(lǐng)域十分廣泛，包括制圖學(xué)、測量學(xué)、地理學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)等，除此之外，其還需要應(yīng)用到各種其他學(xué)科環(huán)節(jié)，如計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫管理等。GIS具體可以分為5個(gè)部分，分別為人員、數(shù)據(jù)、硬件、軟件、過程，只有在五個(gè)要素結(jié)合下才可以完成對GIS的應(yīng)用。GIS可以應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，如科學(xué)調(diào)查、城市規(guī)劃、土地管理、自然災(zāi)害評估等。GIS作為一種新型技術(shù)手段，其應(yīng)用價(jià)值十分顯著。比如GIS可以形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以形成健全的管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)都可以得到有效的利用，進(jìn)而為相應(yīng)的工作提供可靠的信息支撐。在GIS應(yīng)用過程中，還可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的快速分析，這是因?yàn)镚IS具備先進(jìn)的動態(tài)預(yù)測及地理分析能力，這對確保決策的正確性具有重要的作用。

3 水土流失在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的作用

（1）減少自然災(zāi)害。大量數(shù)據(jù)顯示，森林能夠大量吸收太陽能日溫差較小，夏季可以削弱高溫，冬天可以減弱嚴(yán)寒，冬暖夏涼。同時(shí)，森林由于綠植較多空氣濕度相比正?？諝獾臐穸却蠹s要高20%，有助于農(nóng)作物產(chǎn)量的提高，加快植樹造林，減少自然災(zāi)害。在發(fā)生洪澇災(zāi)害時(shí)，可以減弱水流速度，從而降低災(zāi)害影響。（2）改善土質(zhì)。保護(hù)生態(tài)環(huán)境的方式有很多種，改善土質(zhì)是其中最有效果的方式之一，通常人們使用一些方式來改變土壤的理化性質(zhì)，例如建造防護(hù)欄、防護(hù)林等，這些措施極大的改善了土壤的理化性質(zhì)。另外土地可以吸收落葉等腐爛之后的物質(zhì)作為大樹的養(yǎng)分，從而增加土壤的肥力，改善土壤質(zhì)量，不僅減少水土的流失，還改善了土壤中有機(jī)物質(zhì)流失問題，在一定程度上保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。（3）涵養(yǎng)水源。人類的生命之源就是水，水資源是社會發(fā)展的重要資源，是維持人類生活的基礎(chǔ)物質(zhì)。保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)水資源成為我國保持水土工作的重要課題。之所以森林有涵養(yǎng)水源的能力，是因?yàn)橹参镌谏L過程中，其根部會吸收地下水分儲藏水分，同時(shí)在發(fā)生洪澇災(zāi)害是，森林能大幅度減緩水流速度，不僅能降低災(zāi)害影響，還能吸收水分，在枯水期避河流干涸。

4 水土流失動態(tài)監(jiān)測中遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 編制水土保持方案

隨著我國改革的不斷發(fā)展，對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)、筆記本和測量工具進(jìn)行現(xiàn)場查看，并且工作量少、數(shù)據(jù)獲取簡單，更適合技術(shù)人員使用。

4.2 水土流失動態(tài)監(jiān)測

水土流失動態(tài)監(jiān)測中，對遙感和 GIS 技術(shù)集成應(yīng)用能更好地收集水土流失現(xiàn)狀和水土流失治理信息，為水土保持提供充足依據(jù)。運(yùn)用時(shí)應(yīng)關(guān)注 2 方面的內(nèi)容：一是遙感數(shù)據(jù)采集功能的強(qiáng)化。水土流失的誘發(fā)因素多種多樣，為從遙感數(shù)據(jù)中提取準(zhǔn)確信息，可采用多種復(fù)合技術(shù)手段，全面收集和整理水土流失因素，如區(qū)域遙感信息多波段與多平臺復(fù)合方法、定性分析與定量分析結(jié)合方法、遙感信息與地圖復(fù)合方法等。這些方法和手段的應(yīng)用可增強(qiáng)遙感數(shù)據(jù)采集功能，充分發(fā)揮遙感和 GIS 技術(shù)的優(yōu)勢。二是水土保持信息管理系統(tǒng)構(gòu)建。在一些重點(diǎn)防治工程及重大開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目中，可運(yùn)用分辨率較高的三維動態(tài)模型，將水土流失預(yù)測預(yù)報(bào)模型引入到典型區(qū)域中，配合遙感技術(shù)和 GIS 技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字化的水土保持信息管理系統(tǒng)，對各個(gè)區(qū)域內(nèi)的重點(diǎn)區(qū)域水土流失情況進(jìn)行全面動態(tài)監(jiān)測，提升管理的動態(tài)性和時(shí)效性，推動水土保持管理水平的提高，為政府決策提供可供參考依據(jù)，借助數(shù)字化、現(xiàn)代化的水土保持管理模式，確保水土保持工作高效完成。

4.3 監(jiān)測水污染

在監(jiān)測水污染時(shí)應(yīng)用遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)主要因?yàn)槲廴舅哂泄庾V效應(yīng)。水中懸浮或溶解的污染度組成濃度不同，這種水體發(fā)射能力無論從結(jié)構(gòu)、灰度還是色調(diào)、紋理分析在遙感圖像上都具有一定區(qū)別。在監(jiān)測內(nèi)陸水質(zhì)時(shí)應(yīng)用遙感技術(shù)，因?yàn)閮?nèi)陸水體本身的光譜特點(diǎn)是復(fù)雜多變的，且受到大氣輻射的影響，遙感監(jiān)測可以監(jiān)測到較少種類的水質(zhì)參數(shù)，因此雖然說廣泛應(yīng)用遙感技術(shù)監(jiān)測內(nèi)陸水質(zhì)，但還需要工作人員認(rèn)真分析并進(jìn)行區(qū)別對待。

5 結(jié)束語

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)，充分分析和評估土壤質(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)對區(qū)域水土流失進(jìn)行快速調(diào)查，最大化降低損失。

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