3S技術(shù)在土壤布點(diǎn)和采樣中的應(yīng)用

摘 要：“3S”技術(shù)是土地資源可持續(xù)利用研究中的高新技術(shù) ，傳統(tǒng)的土壤布點(diǎn)和采樣方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代的需求，“3S”技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生為土地資源管理提供了技術(shù)支撐。文章簡要介紹了“3S”技術(shù)分別在土壤布點(diǎn)與采樣各個環(huán)節(jié)的應(yīng)用，為了進(jìn)一步的土壤性質(zhì)由點(diǎn)尺度到面尺度的擴(kuò)展分析等后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：“3S”技術(shù) 土壤布點(diǎn) 土壤采樣

中圖分類號：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0135-01

傳統(tǒng)方法仍然是目前獲取土壤信息的主要方法。然而傳統(tǒng)方法在數(shù)字制圖和建立數(shù)據(jù)庫方面并不能滿足要求，作為數(shù)字制圖參考數(shù)據(jù)的位置信息更加精確，景觀信息也更加直接。采樣點(diǎn)的地理位置的數(shù)據(jù)是在空間坐標(biāo)基礎(chǔ)上做各種空間運(yùn)算的基礎(chǔ)，應(yīng)該包含在數(shù)據(jù)庫中，而這些的完成都需要3S技術(shù)的支持[1]。

1 “3S”技術(shù)的含義

3S技術(shù)[2]包括定位系統(tǒng)（Global positioning systems，簡稱GPS）、遙感（Remote sensing，簡稱RS），也就是地理信息系統(tǒng)（簡稱GIS），空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位通過這種技術(shù)與導(dǎo)航技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)結(jié)合到一起，將對空間信息的采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用進(jìn)行多學(xué)科高度集成的現(xiàn)代信息技術(shù)。

1.1 GIS的含義

GIS（Geographic Information System），是地理信息系統(tǒng)，利用現(xiàn)代計算機(jī)圖形技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，用以存儲、輸入、編輯、分析、顯示空間信息等的地理資料系統(tǒng)。在地理信息系統(tǒng)中儲存和處理的數(shù)據(jù)分成兩大類：第一類是反映事物地理空間位置的信息；第二類是與地理位置有關(guān)的反映事物其它特征的信息。

1.2 GPS的含義

GPS（Global Position System）全球定位系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)共由三部分構(gòu)成：地面控制部分，由主控站、監(jiān)測站、地面天線、和通訊輔助系統(tǒng)組成；空間部分，是由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個軌道平面上；用戶裝置部分，是主要由GPS接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成。

1.3 RS的含義

RS（Remote Sensing）即遙感。遙感技術(shù)就是根據(jù)這個原理來探測地表物體對電磁波的反射和其發(fā)射的電磁波，從而提取這些物體的信息，最終完成遠(yuǎn)距離識別物體。遙感技術(shù)可用于植被資源調(diào)查、氣候氣象觀測預(yù)報、作物產(chǎn)量估測、病蟲害預(yù)測、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測等方面。

2 “3S”在土壤肥力布點(diǎn)與采樣中的應(yīng)用

2.1 RS、GIS更新土壤布點(diǎn)底圖

土壤的肥力分布情況是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)決策的一個重要因素。如何有效地正確地獲得土壤肥力變化情況，并以此為依據(jù)指導(dǎo)更新土壤布點(diǎn)。同時，由于作物種植規(guī)劃的需要，相關(guān)部門也需要掌握一個地區(qū)內(nèi)土壤肥力狀況的資料。國內(nèi)外在土壤定位采樣方面作了大量的研究探索，遙感圖像由于現(xiàn)勢性比較強(qiáng)。所以，可以直接看到所選的采樣點(diǎn)的狀況，這比地形圖優(yōu)越，地形圖由于對地物更新較慢，往往與實(shí)地出入較大，容易發(fā)生室內(nèi)定位的采樣點(diǎn)已被占用而不得不重新選點(diǎn)的情況。因此，使用RS技術(shù)可以節(jié)省很多野外工作量。

2.2 GIS在土壤室內(nèi)布點(diǎn)的應(yīng)用

土壤監(jiān)測布點(diǎn)是整個土壤監(jiān)測過程十分重要和困難的一環(huán)[2]，如果監(jiān)測布點(diǎn)不當(dāng)，不能取得有代表性的土樣，那么所得到的數(shù)據(jù)就沒有意義。

采樣密度[3]根據(jù)課題組的要求確定。布設(shè)的具體步驟是，在軟件中首先從采樣研究區(qū)最南端的邊界作一平行線，再以此平行線線為起點(diǎn)線行陣列復(fù)制，從而生成由南向北系列平行線；另外再以東邊邊界線為起點(diǎn)線，由東西向作間隔固定數(shù)值垂直于南線的垂直線，然后以同樣方法陣列復(fù)制東西直線，在布點(diǎn)控制中根據(jù)已更新的土壤圖避開現(xiàn)狀和規(guī)劃中建設(shè)用地，而且為使布設(shè)的樣點(diǎn)具有代表性，盡可能的參考第二次土壤普查時的主剖面及農(nóng)化樣點(diǎn)位置，同時兼顧土壤類型面積大小上的差異。

2.3 GPS在土壤野外采樣的應(yīng)用

土壤野外采樣準(zhǔn)一般采用“x”法取樣，以室內(nèi)GIS所布樣點(diǎn)為中心，再在10 m為半徑的周圍選取4個點(diǎn)（或6個點(diǎn)），采集0～20 cm的耕層土壤，然后四分法留取土壤樣品。使用前首先進(jìn)行初始化坐標(biāo)，或者GPS順序搜索所有的GPS衛(wèi)星并且當(dāng)收到4顆衛(wèi)星信號的時候計算出樣點(diǎn)位置系統(tǒng)設(shè)置，所采用的參數(shù)與GIS中相應(yīng)的參數(shù)保持一致，繼續(xù)開展嵌入式及多維GIS研究[4]及土壤采樣的技術(shù)應(yīng)用。根據(jù)土壤布點(diǎn)草圖和樣點(diǎn)坐標(biāo)到達(dá)地面實(shí)際點(diǎn)位，先觀察該點(diǎn)是否符合采樣方法的要求，如果符合，用木鏟進(jìn)行采樣、混合和留取；如果草圖所布點(diǎn)不符合采樣要求，譬如實(shí)地已變成魚塘，則適當(dāng)調(diào)整采樣點(diǎn)位置，在GPS中保存或紀(jì)錄其采樣點(diǎn)坐標(biāo)，便于回到室內(nèi)修改土壤布點(diǎn)圖。

3 “3S”技術(shù)在土壤科學(xué)中的未來

綜合“3S”技術(shù)建立土地信息系統(tǒng)和專題信息空間數(shù)據(jù)庫、圖像數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫，為土壤布點(diǎn)和采樣提供更先進(jìn)的技術(shù)支持，為土地資源科學(xué)管理提供科學(xué)依據(jù)。在土地資源調(diào)查、動態(tài)監(jiān)測、規(guī)劃、評價等工作中能夠涉及地理分布現(xiàn)象的數(shù)據(jù)采集，這些信息間復(fù)雜。所以以后的發(fā)展中“3S”要與業(yè)務(wù)型土地管理系統(tǒng)多重合作，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的集中管理，提高辦公自動化水平，達(dá)到業(yè)務(wù)和政務(wù)管理一體化。

4 結(jié)論

（1）利用RS、GIS技術(shù)對遙感影像、土壤圖、土地利用規(guī)劃等資料的信息分析，將原本的土壤類型圖更新為新一年土壤圖。（2）針對傳統(tǒng)土壤取樣化驗(yàn)方法費(fèi)時、費(fèi)力、高成本的問題，運(yùn)用RS、GIS、GPS新技術(shù)構(gòu)建了土壤采集信息系統(tǒng)的通用設(shè)計和開發(fā)框架。

參考文獻(xiàn)

[1]潘賢章，史學(xué)正.土壤質(zhì)量數(shù)字制圖方法淺論陰[J].土壤，2002（340）：138，140.

[2]劉風(fēng)枝.農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測實(shí)用手冊[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001：11-13.

[3]張定祥，沈非，史學(xué)正.太湖流域土壤質(zhì)量調(diào)查樣點(diǎn)確定的方法[J].土壤，2001，33（5）：268-272.

[4]高群.多源遙感數(shù)據(jù)融合及其在土地資源調(diào)查中的應(yīng)用[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2007，2l（7）：35-41.