3S技術在水土保持與荒漠化防治中的主要應用

申貴旭

（貴州大學　林學院，貴州　貴陽　550025）

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3S技術在水土保持與荒漠化防治中的主要應用

申貴旭

（貴州大學林學院，貴州貴陽550025）

摘要：如今我國在空間信息獲取、存儲過程中廣泛應用3S技術內容，包括遙感技術在荒漠化中的防治，地理信息系統全球定位分析等，都利用3S集成數據實時處理特性和精度標準，進行野外工作量縮減.再就是經過異質化空間尺度水土流失動態監測技術內容提煉，合理開發對應評價模型架構，最終穩固水土保持工作信息化、現代化成果，避免任何瓶頸限制因素滋生.本文旨在聯合此類技術在我國水土保持和荒漠化防治活動中的應用細節加以細致闡述，希望能夠對相關活動規劃提供些許指導建議.

關鍵詞：3S技術；水土保持；現場監測；流域管制

現如今我國面臨的最為嚴峻的環境問題就是水土流失、荒漠化現象，其分布范圍廣闊且類型復雜，由于人為影響因素廣泛介入，一時之間難以得到快速合理解決.盡管在特定情境動態化監測、預報和防治期間已經提煉合理規范信息，但是因為引導體系不夠完善，難以提供整體生態環境保護活動所需的技術內容.另外，大部分資料都歸特定部門所有，在設置標準不盡相同前提下，想要實施后續共享、有機開發指標顯得步履維艱.所以，快速完成此類基礎信息工程建設，確保標準、規范化工作績效有力凸顯，將是3S技術今后在水土保持工程中大力擴展的主流模式，不得不引起相關工作人員關注和靈活調試.

1　RS在我國水土保持和荒漠化防治活動中的具體應用細節

結合上世紀七十年代調查記錄結果觀察，借助航天技術實現信息資源多層次遙感劃分，使得我國不同水土流失位置和小流域信息得到精準監測提煉，加上遙感圖件輔助條件，可以進一步確保政府決策的合理性，杜絕信息化、現代化元素的潰散危機.尤其是80年代之間，我國開始令遙感技術貫穿于生態環境保護工程之內，并且在黃土高原、三北防護林項目中獲取較高適應成就.具體來講，水利部組織開展的全國水土流失遙感調查活動，將后續整改活動中所需資料信息基本梳理完全.

1.1遙感調查

配合遙感技術進行荒漠化分布情況調查，操作簡便且效率高，特別是同一時期衛星影片，反差效果不會過于明顯，對于地類地物辨別功效異常深刻.利用土地資源、土地類型評價系統建立解譯標識，提供衛星像片第一手分析結果，掌握荒漠化和水土流失程度，并聯合樣板測試勾勒對應草圖.其間維持精度評價和整飾修改水準，線狀態規劃工作便也算暫時告一段落.

1.2遙感監測

其布置過程不會與調查活動產生過度沖突，主要是通過不同時期遙感資料加以科學對比解析，其中最常見的技術內容便是影像復合模式，包括多季相影像類型劃分和多年代影像監測活動.前者在分類精度調試上輔助功效深刻，后者主要在監測變化情景下才會順勢擴展.需要特別注意的是，多季相遙感影像復合和類型劃分手段，因為單時相內部同譜異物現象廣泛分布，對應的土地利用狀況會由于物候期差異而衍生各類光譜變化效應.因此，選取光譜反射率、類內綜合差相對不高，而對應方差較大的兩類季相影像組合便可以重復分類，在遏制同譜異物隱患基礎上，適當提升遙感自動分類精度指標.長久以來影像復合監測技術總是配合兩個年代同季相影像資料加以比對，監測活動開展地也更加順利，而相同季下部的地雷光譜反射率基本維持一致結果，至于變化地類差異相對顯著.在進行這部分數據累加分析和適度轉換過后，使得變化和穩定地類特征基本集中分布在異質化主分量內部，所以選取能夠適應波段組合效應且可以輕易鑒別的變化類型.歸結來講，水土流失、荒漠化動態監測活動中具體依靠光譜特性進行衛星影片內部機理拆解，分析，最終推動野外校檢成圖工作的有機銜接效率.

2　GIS在水土保持和荒漠化防治活動中的貫穿現象

地理信息系統具體在上世紀六十年代快速發展，其中多學科交叉跡象十分顯著，全程配合地理空間數據庫進行模型制備，同時在關鍵時刻供應多類空間動態監控信息內容，可說是地理決策服務的技術體系架構.具有信息采集、分析、輸出活動同步調試功能，在此基礎上利用地理決策作為動機媒介，實現地理模型對區域空間、多要素分析和動態預測指標，進而產生高級形態地理信息規范體系.借由計算機程序實現地理空間數據管理活動支持，使得常規、專門地理分析方法全面開啟，直接作用于特定空間數據資料并滋生可利用信息.正因為這類全面性功能特征影響，使得實際開展水土保持和荒漠化防治工程期間，包括基礎資料整編、專題圖數字化功能敷設、地形因子提取等活動得以順利拓展.

3　GPS在上述工程項目中的合理穿插補充

作為衛星測距、測時導航工具，GPS技術成果上世紀七十年代嶄露頭角，保留地面連續覆蓋功效前提下，確保任何

地點、任何地點在四顆衛星信號的對接展現效果，保證全球實時動態導航結果，進一步為用戶提供動態目標三維審視信息.另外，整體工序活動基本可在1s范圍內完成，抗干擾性和保密程度可說是一流，觀測和操作也不會過難.結合客觀層面審視，此類工藝成就在生態建設應用發展中成長速率較快，同時對于全球水土流失現象，特別是地面監測影響深刻，主要是充分配合GPS全球精準定位手段完成數據快速收集整編任務，進一步確保對象屬性的完整解析.

3.1在水體保持規劃活動中的介入

GPS針對水保工程項目的合理設計將產生出人意料的輔助功效，包括圖斑跟蹤、樣點侵蝕量調查以及數字地面模型開發等.結合GPS內部RTK技術成果，將一臺基站布置在已知區域之中，使得流動站能隨時提供圖斑變化信息，同時賦予對應程序代碼，技術人員結合計算機程序處理過后就可精確提煉土地利用三維現狀圖.而結合GPS進行壩址周邊各類地形特征坐標數據測量，之后經過軟件編制成對應的地面模型架構，借以完成地壩規劃任務.應用此類手段進行工程精細化整改，自動化程度較高且提供方案多樣，技術人員可從中選取最佳結果并進行簡易修改應用.

3.2水土流失動態監測

在宏觀層面上建立GPS控制網絡，使得控點測量在航空遙感像片定向加密特征凸顯，穩定重點區域水土流失狀況信息提取進度.主要監測模式表現為：在衛星遙感影像內部快速挖掘出對應明顯地物點，并且在已經建立的控制網絡中進行外業觀測，從中衍生影像幾何精度糾正依據，對后期宏觀區域水土流失動態監測提供幫助.結合航測成圖規范要求解析，從中選取部分地物特征點進行GPS外業觀測，使得三維坐標共同產生作用并形成立體模型框架，之后采集對應數據，就可實現重點區域模擬監測了.而在微觀角度上，運用GPS技術成果進行溝頭前進、底部下切以及邊緣線后退速率檢驗.具體實施手段就是令基站在控制網內已知點擴散開來，技術人員會用相同辦法進行各類狀況觀察，并與前期航片地形圖曲線結構加以對比，加上計算機特定程序校驗，相信整體變化量精度質量會更加可觀.

3.3水土保持信息管制

經過區域選取、外業觀測和控制網設計提煉修繕GPS控制網，在此基礎上實現現場全面測量和室內加密調整，提供立體模型之后，配合自動和半自動DTM程序完成地面模型數字模式生成任務，確保信息系統地形數據的完整特性.另外，運用矢量采集軟件實現水系、道路數據整編.需要特別引起關注的是，水土保持信息系統需要快速加以更新調試，保證圖斑信息的合理補充結果，而對于重點監測區域，則運用GPS的RTK技術內容針對新完成的圖斑屬性結果加以觀測，確保無誤后輸入信息系統加以靈活補充.

4　3S集成技術內容在我國水土保持和荒漠化調整工程中的擴充

經過空間信息、數字圖像綜合處理技術以及計算機程序有機協調發展影響，使得遙感和地圖學重點數據加工活動得到進一步靈活轉移，為后期3S技術集成高級階段轉移提供疏通媒介.實際上，涉及RS、GIS、GPS三類技術目前已經基本實現合理交融改造目標，同時一躍成為目前我國地圖編制、攝影遙感測量、衛星定位以及專家信息系統綜合運用的特定關口，其全面形成實時動態性的智能化操作系統.因為傳統形式的GIS主要借助適量數據進行遙感控制，但是內部機理出現紊亂跡象，進而限制3S集成改造效應.而對于水土保持和荒漠化防治工作，有關地圖要素、專題信息內容等都利用柵格數據進行疊加分析，而兼容矢量數據的4D技術便為上述集成活動提供最為合理的介入機遇.這里強調的4D技術成果，其實就是高程模型、正射影像圖、柵格圖和專題圖的數字形態結合體，其全面突破傳統借助矢量數據為主體的GIS體系束縛特性，方便各類數據疊加改造活動進行，無論在結構精度或是內涵機理更新速率上都十分理想，最重要的是生產成本不是很高.

5　4D技術應用于水土流失動態監測

4D技術應用于水流失動態監測，開拓出了一條高效率、高精度、簡便易行之路.其方法如下：首先，構建4D本底數據庫.以現有地形圖、航空像片、各種專題圖、統計資料為信息源，按照4D產品方法建立DEM、DOQ、DRG、DTI，構建4D本底數據庫.其次，通過多重數據源的疊加分析，利用DRG、DEM進行高度配準，從4D基底提取坡度、坡向、土壤侵蝕分級圖和土地利用圖.GPS實測或航空遙感調查獲取的新數據制作，提取新水保信息，更新本底數據庫.再次，針對不同坡向上的土壤侵蝕狀況，不同的治理措施、效果，不同的土地利用類型，不同作物下的土壤侵蝕狀況和經濟效益以及社會經濟情況，分析其對水土流失的影響.最后，根據分析結果評價水土流失綜合治理效益，為水土保持規劃提供決策支持.歸結起來，設定國家水土保持管制信息系統的主要動機方向，在于借由各類集成處理技術成果完成后續決策活動，其間有關于文獻管理、決策支持、數據通訊以及動態監測信息綜合處理功能全面呈現，使得水土保持規劃活動進展得更加順利.

綜上所述，關于3S一體化、計算機網絡技術的發展以及信息高速公路的建設成就，已經為我國各區域大范圍水土流失監測、數據的快速采集與處理、大量空間數據的管理與快速傳輸、區域水土流失預報、水土保持工程規劃設計提供了新的技術支持.相信長此以往，3S技術必然會在水土保持與荒漠化防治中的應用將不斷發展，走向統一化、規范化和標準化.

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中圖分類號：S126；TP391

文獻標識碼：A

文章編號：1673- 260X（2015）03- 0142- 02