基于遙感與GIS的水土保持應用初探

◎劉輝

基于遙感與GIS的水土保持應用初探

◎劉輝

遙感技術主要指的是對目標進行識別和探測的技術，GIS是由地理數據、計算機系統以及用戶組成，可以對地理數據進行存儲、分析和評價的地理信息系統。本文首先對遙感技術與GIS聯合的人機交互解譯法進行闡述，基于這種方法，結合實例，將對一種遙感與GIS集成的地理信息系統進行分析。

水土保持學指的是對水土保持綜合措施、水土流失規律予以研究的學科，主要目的是改良水土資源，維護土地的生產力，發揮出水土資源的社會效益、生態效益及經濟效益。就目前來看，影響到水土保持的主要因素包含了植被覆蓋率、降水率、土壤可蝕性、坡度及坡長等。

人機交互解譯法

在水土保持方面，遙感在地理信息系統中的主要應用方法包含了光譜分析法、目視解譯法、模型參數法和人機交互解譯法，這些方法在實際應用中都取得了一定成績，如目視解譯法就曾應用在我國的內蒙古操場資源調查項目中，而人機交互解譯法相對先進，它是利用GIS軟件與人腦對遙感信息進行全數字解譯的方法，它利用精確的遙感信息可以提取模型，可以對一些基本信息進行處理，并完成基本的圖像編輯工作。

基于遙感與GIS的水土保持集成應用

遙感與GIS的集成。遙感可以為GIS提供重要的數據信息，利用遙感圖像可以迅速完成地面目標屬性與空間信息的提取工作，而GIS可以為遙感提供一個良好的技術環境，可以讓遙感圖形的精密程度得到提升，二者的集成，可以實現為雙方提供便利。現階段，較為成熟的系統集成模式可以分為三種，即表面無縫集成模式、整體集成模式與分開平行集成模式。表面無縫集成模式可以讓GIS與遙感可以讓系統在用戶界面上更為統一，但系統的數據庫與工具庫卻存在差異，整體集成模式對GIS于遙感的數據結構、數據模型在空間的分析上具有一個較為統一的認識，而分開并行集成模式讓遙感與GIS的用戶界面，系統的數據庫、和工具庫都更為獨立，之間的關系僅僅是數據的傳輸。

數據模型的建立。數據模型指的是將現實生活中的實際環境按照一定的數學方法進行計算，轉化為具有高度描述性的模型結構。我們通常將遙感圖像視作二維場模型。在地理信息系統中，空間數據結構與空間的數據模型是中心部分，它們決定了系統在水土保持應用中的應用效果，現階段，較為成熟的空間數據模型可分為多種，如柵格數據模型、超圖數據模型、矢量數據模型、面向對象數據模型中。如在我國某個地理信息集成系統中，考慮到實際情況，就選擇了面向對象數據模型，它可以對地理對象進行描和分析，該系統采用了UML統一建模語言。

多源空間數據的無縫集成。考慮到空間數據的多失控、多語義及多存儲形式的因素，多元空間數據的無縫集成（Seamless Inegration of Multi-sourse Spatialdata）對系統的優化是具有重要意義的。（張雅文,許文盛,韓培.無人機遙感技術在生產建設項目水土保持監測中的應用[J].2017,02:132-139.）其本身是一種可以對多種數據格式進行直接訪問，不需要對數據格式進行轉換的空間數據集成技術。其技術體系結構可分為三層，即數據提供層（Provider）、數據代理層（Agency）和數據消費層（Customer）。數據提供者可以對數據庫和數據文件直接訪問，而是用數據與消費模塊可以對各種數據進行分析，將其表現，在數據提供者與消費者之間，數據代理可以成為二者聯系的紐帶。也就是說，這種多元空間數據無縫集成技術具有著數據集成不受格式影響、數據集成不受位置影響、可對多元數據進行復合分析與多格式數據可以直接訪問的優點。

應用效果。如前文所述，利用這些技術可以建立起基于遙感與GIS的系統，這種系統應用在水土保持上具有良好的效果。（馮銀治,劉世君,陳占嶺.GIS技術在水土保持中的應用[J].河南科技,2015,14:152-153.）利用空間數據引擎可以對DEM數據、遙感影像數據以及文檔數據、矢量數據進行訪問。如對于土壤侵蝕等相關模型來說，模型庫可以對其參數經驗之后予以存放，并且將這些參數作為對外數據的接口，在數據進行處理之后，將模型進行調用就可以得出計算結果，而模型的管理模塊能夠讓用戶對模型參數根據實際情況作出適當調準，以提升結果的精確性。以我國某處的實際應用為例，其影像處理界面可參考圖1。

圖 1 影像處理局部圖

結合圖1，在此圖像處理中，依照遙感圖像處理模塊，可以讓使用者完成邊緣的提取、色彩的調整等多種操作，同時，對于三位的圖形還可以進行高程伸縮、投影變化以及三維環境設置等，通過顏色的區分，此系統可以對目標區域的植被覆蓋情況、土壤侵蝕情況、坡度情況以及土地利用情況予以表現。針對這些情況的實際反映，可以針對薄弱的方面制定出專門的措施，如干旱情況嚴重，植被率較低，那么就可以加強集雨工程與溝道工程的建設，進而提高地表水的利用效率；如土地利用率低下，就可以根據表現圖像對土地利用結構進行調整；如坡度不適合利用，就可以通過機械手段對其進行改造。

綜上所述，基于人機交互解譯法，將遙感技術與GIS進行集成處理，并建立空間數據模型，實現多源空間數據的無縫集成，最后建成系統可以將遙感技術與GIS的優勢充分發揮出來，可以在實際應用幫助用戶探索水土流失規律，進而制定相應措施，可以完成水土資源的合理改善。

（作者單位：西華師范大學）

西華師范大學基本科研業務費專項資金資助（項目編號14D007）