3S技術在新疆水土流失監測評價中的應用

【摘要】新疆對水土流失治理和監測的重視程度逐漸加大，水土流失監測在水土保持與荒漠化防治中的地位也逐漸凸顯。3S技術是進行水土流失監測的有效工具，就目前3S技術在新疆水土流失監測評價領域的應用現狀與進展進行分析，提出存在的一些問題及在該領域的應用前景。

【關鍵詞】水土流失；3S技術；監測；應用

新疆的水土流失日益加劇的現象，給當地農林牧業的正常生產帶來了嚴重影響，與生態環境保護及經濟的發展步調不一，因此，水土流失監測在水土保持和荒漠化防治中的地位逐漸凸顯。由于水土流失是一個動態變化過程，應用3S技術可對重點區域進行重點監控，為災害預警提供快速、精準的科學支持，促進水土流失監測研究的迅速發展。

1、水土流失監測技術、方法

新疆大部分地區由于氣候、地理、歷史等原因，造成了大面積的水土流失。水土流失形式包括土壤及母質、基巖受水力、風力、凍融和重力作用的侵蝕形式，以及被侵蝕物質的搬運形式和堆積形式。從解剖水土流失形式入手，總結歸納水土流失規律的共性，是因地制宜地科學規劃水土保持措施的前提和必備條件。

傳統的水土流失監測評價較為粗放，對數據和圖像的處理和分析，缺乏先進技術做支撐，加大了內業工作量。同時，水土流失是一個動態的過程，分析速度明顯滯后于其發展速度，對預測、評價和處理結果產生的影響較大。

2、應用3S技術監測評價水土流失

3S技術是綜合的技術概念，RS（遙感）、GIS（地理信息系統）及GPS（全球定位系統）都是作為單獨的技術被提出來的。在水土流失監測中根據監測對象、層次的不同，從而采取不同的監測方法與技術，主要方法包括：應用3S技術進行地面觀測、專項試驗、調查統計、數據分析等。

2.1 RS技術在水土流失監測中的應用

遙感技術主要是指從遠處探測、感知物體，衛星作為此技術的傳感器的遙感平臺，受地面條件影響較小，覆蓋的范圍較為廣泛，可有效收集水土流失相關因素。由于新疆特殊的地理特征，野外條件較為惡劣，應用RS進行水土流失監測，將會大大提高工作效率。

在實際工作中，應用最多的是衛星遙感數據。采用2002年MODIS1km的全年NDVI時序數據將新疆及周邊地區的土地覆蓋進行分類，研究表明新疆及周邊地區24萬km2的土地有潛在荒漠化的趨勢。

通過多時相遙感信息的對比，分析塔里木河中下游區域生態環境的演變過程，編制完成四個時相的阿拉干地區土地沙漠化類型圖。利用MODIS數據對艾比湖地區荒漠化現狀及動態變化進行監測評價，艾比湖地區從2002～2004年荒漠化趨于嚴重，但1993年較2004年荒漠化程度減輕，即在這11a中荒漠化程度呈現波動變化，但總體趨勢呈好轉跡象。

2.2 GIS技術在水土流失監測中的應用

GIS主要用于編輯、管理監測信息，其圖形、屬性數據處理等空間數據信息處理，是集中多項數據的計算機系統。利用GIS可進行遙感普查數據資料管理，為水土保持工作提供合理的決策依據，并且能夠為荒漠化的防治和水土保持方案提供和整理基礎資料，運用GIS與相關模型可完善荒漠化防治和水土保持計劃中的漏洞。

應用RS與GIS技術，利用2004年和2009年TM遙感數據研究分析表明，近5a來新疆克拉瑪依市荒漠化土地面積總體呈略微減少趨勢，但荒漠化程度明顯變輕，主要表現為極重度風蝕荒漠化和鹽漬化荒漠化且分別減少了21.96%和7.44%。

2.3 GPS技術在水土流失監測中的應用

全球定位系統（GPS）是現代衛星導航與定位系統，具有全天候、多功能等特征，有較高的精度和效率，主要用于獲取地理位置信息，數據收集精度較高，與監測有關的專題數據通過現場調查繪制專題圖。應用GPS技術可改善RS技術的時間性，無法及時反映影像等局限性。在宏觀方面，對自然水土流失的監測，應用GPS技術可建立GPS控制網進行像控點測量，提取合理的區域內水土流失和土地利用信息。在微觀方面，監測坡面地形變化、溝頭前進以及溝底下切速度等可利用GPS技術。同時，還可應用GPS技術在最短時間內確定開荒、毀林、破壞水土保持情況等。在水土保持監測時，如果遇到新增加的水土流失區域，應用GPS快速RTK技術測量其流失面積及分布狀況，從而進行水土流失監測評價。

2.4水土流失監測評價應用實例

2008年初中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所聯合烏魯木齊氣象衛星地面站，共同承擔了風云三號地面應用系統工程建設項目“風云三號衛星產品在新疆荒漠化監測評價中的應用”。進行了基于FY-3A植被指數的北疆地區荒漠化的遙感監測，其整體判讀正確率達82.3%。

塔里木河流域是中國Lucc研究及生物多樣性保護的關鍵區域之一，應用3S技術來監測下游地區生態環境的演替規律，對比分析1959年、1983年、1992年及1996年4年航空及航天遙感信息發現，下游地區生態環境的變化和自然及人為因素密切相關。基于“3S”技術的塔里木河下游中段土地沙漠化監測研究表明，2000年非沙漠化土地重心，與1990年相比向北偏東偏移2.5km，至 2006年又向東偏移1.09km。從總的偏移趨勢來看，非沙漠化土地重心越來越向耕地比較集中地靠攏。這與研究區社會經濟發展和生態環境變化基本一致。

應用3S技術對新疆耕地鹽漬化狀況進行調查發現，新疆灌區鹽漬化耕地面積占耕地面積的32.07%，近20a來鹽漬化耕地面積占耕地總面積的比例變化不大。鹽漬化耕地大部分市縣均有分布，南疆重于北疆，主要分布在洪積扇的中下部、河流中下游、地勢平緩低洼等區域。新開墾的耕地中，土壤鹽漬化現象普遍[2]。

以新疆艾比湖地區為研究區，利用遙感影像數據提取研究區各類荒漠化的現狀與動態變化信息。研究表明，2002～2005年，艾比湖湖面面積縮小了322.51km2 ，同時土地荒漠化面積總體增加了7.18 %，土地荒漠化的過程相應地也發生了變化，風蝕、復合荒漠化增加而土地鹽漬化減少，荒漠化程度加重，復合荒漠化類型增加并向其他土地類型擴展。

3、結語

在水土流失監測中廣泛應用3S技術，對原始遙感影像資料、數據采集、數據分析、存儲管理和信息發布，有效提高水土保持監測的效率和數據的準確性，同時也為水土流失監測提供實時的監測數據和相關動態的三維位置、航速、時間信息等多功能、高精度的基礎資料。

參考文獻：

[1] 王莉雯，牛錚，衛亞星.基于MODIS NDVI的新疆潛在荒漠化區域探測[J].2007，26（6）：456-460.

[2] 王讓會，宋郁東，樊自立等.3S技術在新疆塔里木河下游生態環境動態研究中的應用[J].南京林業大學學報，24（4）：59-63.