3S在水土保持與荒漠化防治中的應(yīng)用*

李亞強(qiáng)，劉世增，王立，阿不都拉·艾克拜爾

1.新疆林科院園林綠化研究所；2.甘肅省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測監(jiān)督管理局；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院；4.新疆林科院森林生態(tài)研究所

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展、國民生活質(zhì)量日漸提升的背景下，社會(huì)各界對(duì)生態(tài)建設(shè)工程和環(huán)境治理工作的關(guān)注度和重視度日漸提高?；诳沙掷m(xù)發(fā)展的訴求，在環(huán)境治理中靈活應(yīng)用3S技術(shù)（遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)）可精準(zhǔn)定位、收集和監(jiān)測水土流失和荒漠化等環(huán)境問題，構(gòu)建科學(xué)、系統(tǒng)、高效的環(huán)境監(jiān)測體系，推動(dòng)環(huán)境治理的現(xiàn)代化、信息化發(fā)展?；诖?，如何采取靈活有效的措施將3S技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境治理工作中，推動(dòng)環(huán)境治理技術(shù)的升級(jí)，提高環(huán)境治理成效，是環(huán)境治理工作中應(yīng)深思的核心問題。

一、荒漠化與水土流失現(xiàn)狀

由于我們?cè)诳臻g開發(fā)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中對(duì)地理資源和環(huán)境過度利用和肆無忌憚地索取引發(fā)土地資源和水資源支配不當(dāng)?shù)葐栴}，致使土質(zhì)養(yǎng)分流失、地表覆蓋物遭受破壞、巖石裸露等，首當(dāng)其沖成為發(fā)生水土流失問題的潛在隱患。風(fēng)力侵蝕、水力侵蝕和重力侵蝕是我國水土流失的主要形式，就一般情況而言，水土流失速度相對(duì)較慢，但普通群眾的生產(chǎn)生活活動(dòng)致使地表坡度問題加劇、水土流失速度加快等險(xiǎn)情不斷顯現(xiàn)[1]，嚴(yán)重破壞環(huán)境資源和生態(tài)環(huán)境?；哪瘑栴}普遍形成于水土流失之后，荒漠化防治是我國保護(hù)土地資源的關(guān)鍵手段。在水土流失問題日漸嚴(yán)重的背景下，荒漠化問題愈加嚴(yán)重，伴隨著土地荒漠化范圍的擴(kuò)張，部分地區(qū)的荒漠化問題導(dǎo)致水土流失問題加劇，甚至對(duì)周圍地區(qū)的環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的消極影響；尤其在部分西部地區(qū)，荒漠化問題嚴(yán)重制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，致使當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳钯|(zhì)量和物質(zhì)水平難以提高。當(dāng)面臨豐水年，一些地區(qū)遭遇特大暴雨時(shí)，泥石流和水土流失問題就會(huì)凸顯。例如，近期河南遭遇特大暴雨。一旦遇到強(qiáng)降雨來襲，3S技術(shù)在監(jiān)測水土流失引發(fā)的泥石流，以及對(duì)山洪、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)判可發(fā)揮關(guān)鍵作用，確保防汛搶險(xiǎn)和保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

二、3S技術(shù)之于荒漠化防治和水土保持的價(jià)值

在信息科技飛速升級(jí)的背景下，3S技術(shù)日漸成熟，應(yīng)用范圍持續(xù)擴(kuò)展，其已成為研究者獲取和分析信息的關(guān)鍵手段。在新發(fā)展階段，傳統(tǒng)技術(shù)亦難以滿足荒漠化防治和水土保持的訴求，無法取得顯著的治理成效。而在荒漠化防治和水土保持等環(huán)境問題的治理中應(yīng)用3S技術(shù)可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)治理技術(shù)的弊端和劣勢(shì)，提高數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)性，為環(huán)境治理工作的決策提供關(guān)鍵的技術(shù)保障和數(shù)據(jù)支持。在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，3S技術(shù)升級(jí)不斷加速，其在環(huán)境治理工作中的價(jià)值日漸凸顯，助力不斷提升環(huán)境治理效果。就3S技術(shù)而言，遙感技術(shù)（RS）是環(huán)境治理過程中作用最關(guān)鍵、應(yīng)用范圍最廣的一項(xiàng)技術(shù)。在環(huán)境治理中，相關(guān)工作者可憑借遙感技術(shù)分析和傳遞遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)信息，提高實(shí)地分析和現(xiàn)場檢測的精準(zhǔn)度和便捷度，有效降低環(huán)境治理過程中的財(cái)力、物力和人力投入，提高荒漠化防治和水土保持的質(zhì)量和成效；地理信息系統(tǒng)（GIS）在收據(jù)數(shù)據(jù)領(lǐng)域具備強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)[2]，可實(shí)時(shí)收集荒漠化治理與水土保持工作所需的數(shù)據(jù)信息，提高數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)度；有機(jī)融合全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感技術(shù)可提高數(shù)據(jù)信息分析的精準(zhǔn)度，為擬定科學(xué)專業(yè)的環(huán)境治理對(duì)策提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)保障，提高環(huán)境治理工作的針對(duì)性。在環(huán)境治理過程中，必須有機(jī)結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)，充分發(fā)揮3S技術(shù)的綜合性能，才能發(fā)揮遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境治理的最優(yōu)成效。

三、3S技術(shù)之于荒漠化防治和水土保持的應(yīng)用措施

（一）遙感技術(shù)

人造衛(wèi)星發(fā)射與遙感技術(shù)的發(fā)展緊密相連，因此，遙感技術(shù)被廣泛應(yīng)用于氣象觀測、導(dǎo)彈偵查、測繪、軍事預(yù)警等領(lǐng)域。在荒漠化防治和水土保持工作中，由于地理位置各不相同的地區(qū)，其植被覆蓋亦各不相同，即使特定的地理位置，其地形的差異亦將導(dǎo)致植被覆蓋率的差異?；诖祟惉F(xiàn)象，相關(guān)工作者若以人工走訪的形式考察各地地形和植被覆蓋率，將耗費(fèi)巨大的人力、物力和財(cái)力，且耗費(fèi)大量時(shí)間。而將遙感技術(shù)應(yīng)用于荒漠化防治和水土保持中，可憑借多時(shí)相的遙感影像技術(shù)，甄別和分類相同地區(qū)或不同地區(qū)的不同植被和不同地形，制作具備差異的光譜變化圖形[3]，并以光譜變化圖形為依據(jù)分類土地資源；相關(guān)工作者亦可憑借遙感技術(shù)的傳輸、攝影、掃描等性能展開遠(yuǎn)距離傳輸，從而提高數(shù)據(jù)監(jiān)控的精準(zhǔn)度，降低工作過程中的人力、物力和財(cái)力消耗，以便規(guī)整和統(tǒng)籌環(huán)境治理工作；相關(guān)工作者可以遙感技術(shù)為媒介展開動(dòng)態(tài)監(jiān)控，以相關(guān)的光譜變化圖形為依據(jù)解析衛(wèi)星影片和航片，并通過綜合相關(guān)因素?cái)M定精準(zhǔn)的防治圖，從而提高荒漠化防治和水土保持的精確性和效率，提升數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)度，合理節(jié)約相應(yīng)資源，進(jìn)而推動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的發(fā)展。

（二）全球定位系統(tǒng)

就荒漠化防治與水土保持工作而言，難以精準(zhǔn)定位水土流失區(qū)域、荒漠化區(qū)域或遺漏水土流失點(diǎn)和荒漠化點(diǎn)是其中普遍存在的問題。在社會(huì)發(fā)展和時(shí)間流轉(zhuǎn)中，在人為因素和自然因素的干擾下，水土流失區(qū)域和荒漠化面積逐漸擴(kuò)大，荒漠化防治和水土保持工作難度日漸提高，人工作業(yè)數(shù)據(jù)的更新與信息數(shù)據(jù)的更新難以同步，其精準(zhǔn)度亦存在一定差異。就當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀而言，全球定位系統(tǒng)已普及于海陸空等多領(lǐng)域，國民生活中亦司空見慣?！案叩碌貓D”“汽車定位系統(tǒng)”是社會(huì)生活中最常見的定位系統(tǒng)，靈活便利、精度高、時(shí)效性強(qiáng)、全天候是全球定位系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢(shì)和特征。全球定位系統(tǒng)可在衛(wèi)星導(dǎo)航狀態(tài)下覆蓋全球[4]，以任意空間距離、任意地點(diǎn)為條件，都可為使用者提供精準(zhǔn)的地理位置、時(shí)間和速度，展開導(dǎo)航和定位。在荒漠化防治和水土保持工作中，以衛(wèi)星導(dǎo)航為基礎(chǔ)，全球定位系統(tǒng)可為相關(guān)工作者提供實(shí)時(shí)的定位服務(wù)，在所考察地區(qū)搜尋數(shù)據(jù)信息，從而獲得監(jiān)控地區(qū)的精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)三維模型。比如，若荒漠化土地的實(shí)地勘測點(diǎn)突發(fā)災(zāi)難事故，相關(guān)工作者可憑借全球定位系統(tǒng)及時(shí)判斷地理位置，借助導(dǎo)航功能迅速到達(dá)事故地點(diǎn)，并對(duì)事故地點(diǎn)展開及時(shí)有效的搶險(xiǎn)工作，有效降低損失，并深入分析該地區(qū)的土地結(jié)構(gòu)，以此為參考提出針對(duì)性防治方案，有效縮減荒漠化面積。由此可知，全球定位系統(tǒng)的實(shí)效性、精準(zhǔn)性等優(yōu)勢(shì)可有效控制損失范圍，在荒漠化防治和水土保持工作的事故控制、土地利用分析、數(shù)據(jù)獲取等方面具備不可替代的價(jià)值。

（三）地理信息技術(shù)

地理信息技術(shù)是一項(xiàng)多學(xué)科、多領(lǐng)域交叉的技術(shù)，地理信息數(shù)據(jù)庫是其核心大本營，相關(guān)工作者可在數(shù)據(jù)分析過程中從地理信息數(shù)據(jù)庫調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。地理信息技術(shù)的特征在荒漠化防治和水土保持工作中主要體現(xiàn)為：采集、歸納、輸出荒漠化地區(qū)（水土流失地區(qū)）的地理信息數(shù)據(jù)，并將其精準(zhǔn)無誤傳輸給相關(guān)工作者；實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)解析和研究既定的地理模型，分析預(yù)判監(jiān)控地區(qū)的所有地理指標(biāo)，為相關(guān)工作者推斷該地荒漠化問題和水土流失問題、決策治理方案提供科學(xué)指導(dǎo)和依據(jù)[5]。借助計(jì)算機(jī)程序算法整理和研究空間數(shù)據(jù)，為相關(guān)工作者擬定荒漠化防治和水土方案提供條理分明的專業(yè)性支持。比如，相關(guān)工作者針對(duì)荒漠化防治和水土保持工作提出科學(xué)系統(tǒng)的方案，但條件尚未成熟，仍需完善，基于此，相關(guān)工作者可以地理信息系統(tǒng)呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)地理位置為依據(jù)分析數(shù)據(jù)，針對(duì)性分析方案、探尋其中漏洞和缺點(diǎn)，并及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化防治方案，從而提高防治方案的詳盡性和精準(zhǔn)度。相關(guān)工作者可借助地理信息系統(tǒng)的龐大數(shù)據(jù)庫[6]，以地理信息數(shù)據(jù)為依據(jù)更新已有信息數(shù)據(jù)，從而為擬定荒漠化防治和水土保持方案提供科學(xué)精準(zhǔn)的判斷和依據(jù)，達(dá)到事半功倍的防治效果。

四、結(jié)束語

一言以蔽之，荒漠化防治和水土保持是現(xiàn)階段環(huán)境保護(hù)和治理的關(guān)鍵工作之一。就環(huán)境保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀而言，我國荒漠化防治和水土保持水平尚處于發(fā)展階段，3S技術(shù)在水土流失和荒漠化等環(huán)境問題治理中的應(yīng)用亦存在諸多缺點(diǎn)，相關(guān)工作者在日常工作中必須不斷創(chuàng)新和優(yōu)化3S技術(shù)的應(yīng)用措施，創(chuàng)新和變革環(huán)境治理方式，推動(dòng)環(huán)境治理和保護(hù)工作有序發(fā)展。就3S技術(shù)在荒漠化和水土保持中的應(yīng)用現(xiàn)狀而言其作用極其顯著，特別是全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控體系可為環(huán)境治理部門提供豐富、充足的數(shù)據(jù)資料，為構(gòu)建信息化環(huán)境治理系統(tǒng)提供保障，為構(gòu)建和諧生態(tài)環(huán)境奠定基礎(chǔ)。