基于遙感與GIS的水土保持應(yīng)用初探

劉輝

遙感技術(shù)主要指的是對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和探測的技術(shù)，GIS是由地理數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及用戶組成，可以對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和評(píng)價(jià)的地理信息系統(tǒng)。本文首先對(duì)遙感技術(shù)與GIS聯(lián)合的人機(jī)交互解譯法進(jìn)行闡述，基于這種方法，結(jié)合實(shí)例，將對(duì)一種遙感與GIS集成的地理信息系統(tǒng)進(jìn)行分析。

水土保持學(xué)指的是對(duì)水土保持綜合措施、水土流失規(guī)律予以研究的學(xué)科，主要目的是改良水土資源，維護(hù)土地的生產(chǎn)力，發(fā)揮出水土資源的社會(huì)效益、生態(tài)效益及經(jīng)濟(jì)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(jī)交互解譯法

在水土保持方面，遙感在地理信息系統(tǒng)中的主要應(yīng)用方法包含了光譜分析法、目視解譯法、模型參數(shù)法和人機(jī)交互解譯法，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中都取得了一定成績，如目視解譯法就曾應(yīng)用在我國的內(nèi)蒙古操場資源調(diào)查項(xiàng)目中，而人機(jī)交互解譯法相對(duì)先進(jìn)，它是利用GIS軟件與人腦對(duì)遙感信息進(jìn)行全數(shù)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(duì)一些基本信息進(jìn)行處理，并完成基本的圖像編輯工作。

基于遙感與GlS的水土保持集成應(yīng)用

遙感與GIS的集成。遙感可以為GIS提供重要的數(shù)據(jù)信息，利用遙感圖像可以迅速完成地面目標(biāo)屬性與空間信息的提取工作，而GIS可以為遙感提供一個(gè)良好的技術(shù)環(huán)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(shí)現(xiàn)為雙方提供便利?，F(xiàn)階段，較為成熟的系統(tǒng)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(tǒng)在用戶界面上更為統(tǒng)一，但系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫與工具庫卻存在差異，整體集成模式對(duì)GIS于遙感的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型在空間的分析上具有一個(gè)較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，而分開并行集成模式讓遙感與GIS的用戶界面，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、和工具庫都更為獨(dú)立，之間的關(guān)系僅僅是數(shù)據(jù)的傳輸。

數(shù)據(jù)模型的建立。數(shù)據(jù)模型指的是將現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際環(huán)境按照一定的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，轉(zhuǎn)化為具有高度描述性的模型結(jié)構(gòu)。我們通常將遙感圖像視作二維場模型。在地理信息系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與空間的數(shù)據(jù)模型是中心部分，它們決定了系統(tǒng)在水土保持應(yīng)用中的應(yīng)用效果，現(xiàn)階段，較為成熟的空間數(shù)據(jù)模型可分為多種，如柵格數(shù)據(jù)模型、超圖數(shù)據(jù)模型、矢量數(shù)據(jù)模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型中。如在我國某個(gè)地理信息集成系統(tǒng)中，考慮到實(shí)際情況，就選擇了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型，它可以對(duì)地理對(duì)象進(jìn)行描和分析，該系統(tǒng)采用了UML統(tǒng)一建模語言。

多源空間數(shù)據(jù)的無縫集成。考慮到空間數(shù)據(jù)的多失控、多語義及多存儲(chǔ)形式的因素，多元空間數(shù)據(jù)的無縫集成（SeamlessInegration of Multi-sourse Spatial-data）對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化是具有重要意義的。其本身是一種可以對(duì)多種數(shù)據(jù)格式進(jìn)行直接訪問，不需要對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換的空間數(shù)據(jù)集成技術(shù)。其技術(shù)體系結(jié)構(gòu)可分為三層，即數(shù)據(jù)提供層（Provider）、數(shù)據(jù)代理層（Agency）和數(shù)據(jù)消費(fèi)層（Customer）。數(shù)據(jù)提供者可以對(duì)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)文件直接訪問，而是用數(shù)據(jù)與消費(fèi)模塊可以對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將其表現(xiàn)，在數(shù)據(jù)提供者與消費(fèi)者之間，數(shù)據(jù)代理可以成為二者聯(lián)系的紐帶。也就是說，這種多元空間數(shù)據(jù)無縫集成技術(shù)具有著數(shù)據(jù)集成不受格式影響、數(shù)據(jù)集成不受位置影響、可對(duì)多元數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合分析與多格式數(shù)據(jù)可以直接訪問的優(yōu)點(diǎn)。

應(yīng)用效果。如前文所述，利用這些技術(shù)可以建立起基于遙感與GIS的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)應(yīng)用在水土保持上具有良好的效果。利用空間數(shù)據(jù)引擎可以對(duì)DEM數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)以及文檔數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。如對(duì)于土壤侵蝕等相關(guān)模型來說，模型庫可以對(duì)其參數(shù)經(jīng)驗(yàn)之后予以存放，并且將這些參數(shù)作為對(duì)外數(shù)據(jù)的接口，在數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后，將模型進(jìn)行調(diào)用就可以得出計(jì)算結(jié)果，而模型的管理模塊能夠讓用戶對(duì)模型參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況作出適當(dāng)調(diào)準(zhǔn)，以提升結(jié)果的精確性。以我國某處的實(shí)際應(yīng)用為例，其影像處理界面可參考圖1。

結(jié)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(diào)整等多種操作，同時(shí)，對(duì)于三位的圖形還可以進(jìn)行高程伸縮、投影變化以及三維環(huán)境設(shè)置等，通過顏色的區(qū)分，此系統(tǒng)可以對(duì)目標(biāo)區(qū)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(xiàn)。針對(duì)這些情況的實(shí)際反映，可以針對(duì)薄弱的方面制定出專門的措施，如干旱情況嚴(yán)重，植被率較低，那么就可以加強(qiáng)集雨工程與溝道工程的建設(shè)，進(jìn)而提高地表水的利用效率；如土地利用率低下，就可以根據(jù)表現(xiàn)圖像對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整；如坡度不適合利用，就可以通過機(jī)械手段對(duì)其進(jìn)行改造。

綜上所述，基于人機(jī)交互解譯法，將遙感技術(shù)與GIS進(jìn)行集成處理，并建立空間數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)多源空間數(shù)據(jù)的無縫集成，最后建成系統(tǒng)可以將遙感技術(shù)與GIS的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來，可以在實(shí)際應(yīng)用幫助用戶探索水土流失規(guī)律，進(jìn)而制定相應(yīng)措施，可以完成水土資源的合理改善。endprint