遼寧省荒漠化和沙化監(jiān)測技術(shù)的數(shù)字化歷程

丁勝建

(遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃監(jiān)測院，遼寧 沈陽 110122)

1 引言

土地荒漠化已成為當(dāng)今世界面臨的最大環(huán)境、社會、經(jīng)濟(jì)問題之一[1]。作為世界上受荒漠化危害最為嚴(yán)重的國家之一，我國是世界上唯一開展國家級荒漠化和沙化定期監(jiān)測的國家[2，3]。遼寧省北部和西北部，是與內(nèi)蒙古高原科爾沁沙地南端接壤地區(qū)，風(fēng)沙危害極為嚴(yán)重;遼河水系沿河沙地和遼東灣沿海沙地也相當(dāng)嚴(yán)重[4]。

荒漠化和沙化監(jiān)測主要是通過定期調(diào)查，掌握荒漠化土地的現(xiàn)狀、動態(tài)及控制其發(fā)展所必需的信息，分析自然和人為因素與荒漠化過程的相互關(guān)系，為保護(hù)、改良和合理利用國土資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供基礎(chǔ)資料，為防治荒漠化提出對策與建議[5～8]。對于定期開展的荒漠化和沙化監(jiān)測，不僅要獲得不同監(jiān)測階段的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，還要依據(jù)前后不同時段的數(shù)據(jù)進(jìn)行時空分析，提取動態(tài)變化信息[9]。為進(jìn)一步研究荒漠化和沙化動態(tài)變化規(guī)律、分析和模擬其變化態(tài)勢、探索其發(fā)展變化的深層次原因奠定基礎(chǔ)，而且荒漠化評價(jià)中的動態(tài)評價(jià)部分就涉及荒漠化監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)分析[10]。

遼寧省荒漠化監(jiān)測范圍為濕潤指數(shù)在0．05～0．65之間的地區(qū)，行政范圍包括朝陽市7個縣(市、區(qū))104個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中完整鄉(xiāng)鎮(zhèn)69個，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)35個。沙化監(jiān)測范圍為所有分布有沙化土地和有明顯沙化趨勢土地的地區(qū)，涉及9個市18個縣(市、區(qū))203個鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、場)。采用科學(xué)合理的監(jiān)測技術(shù)，是及時準(zhǔn)確掌握荒漠化沙化土地狀況的技術(shù)保障。由此可見，技術(shù)的進(jìn)步對于監(jiān)測工作起了關(guān)鍵作用。監(jiān)測技術(shù)的數(shù)字化程度也是監(jiān)測技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志，本文將對遼寧省五次荒漠化和沙化監(jiān)測工作中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行全面對比分析。

2 第一次沙化土地監(jiān)測

1994年遼寧省開展了第一次沙化土地監(jiān)測工作。此次監(jiān)測工作是在林業(yè)部的組織下完成，也是首次對全國沙化土地進(jìn)行了普查。具體的工作方法為，以萬分之一地形圖為底圖，現(xiàn)地進(jìn)行手工調(diào)繪，結(jié)合最新十萬分之一遙感衛(wèi)片進(jìn)行對比，最后完成沙化土地的區(qū)劃工作。根據(jù)區(qū)劃圖斑，統(tǒng)計(jì)全省沙化土地類型、面積。

此次沙化監(jiān)測，技術(shù)設(shè)備較為落后，在紙質(zhì)圖上進(jìn)行圖斑區(qū)劃，尤其是對于地面標(biāo)志物不明顯的區(qū)域，區(qū)劃難度大，手工記錄沙化土地的各項(xiàng)因子，工作過程費(fèi)時費(fèi)力，最終導(dǎo)致監(jiān)測工作所需時間較長，準(zhǔn)確度也相對較低。此次監(jiān)測工作采用最原始的技術(shù)手段，也是對監(jiān)測工作的首次探索。

3 第二次荒漠化和沙化土地監(jiān)測

按照《全國荒漠化和沙化監(jiān)測技術(shù)規(guī)定》的要求，荒漠化沙化土地監(jiān)測工作間隔期為5年，于1999年，遼寧省開展了第二次荒漠化沙化監(jiān)測工作。相較于前期，本次監(jiān)測工作增加了荒漠化監(jiān)測的內(nèi)容。本次監(jiān)測工作使用了最新的TM衛(wèi)片，也首次引進(jìn)了手持GPS設(shè)備。然后進(jìn)行了系統(tǒng)抽樣，全省范圍內(nèi)布設(shè)樣線。

手持GPS的使用，使得圖斑區(qū)劃的精度大幅度提高。抽樣調(diào)查減少了監(jiān)測的工作量，縮短了工期，使得監(jiān)測工作在一年內(nèi)完成。此次監(jiān)測工作中GPS的引進(jìn)，是監(jiān)測手段邁進(jìn)數(shù)字化大門的標(biāo)志。從此，實(shí)現(xiàn)了荒漠化和沙化土地的精準(zhǔn)調(diào)查。

4 第三次荒漠化和沙化監(jiān)測

《中華人民共和國防沙治沙法》已由中華人民共和國第九屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第二十三次會議于2001年8月31日通過，自2002年1月1日起施行。遼寧省于2004年開展了第三次荒漠化和沙化監(jiān)測，這次監(jiān)測是實(shí)施《中華人民共和國防沙治沙法》后的第一次。此次監(jiān)測工作采用地面調(diào)查與遙感判讀相結(jié)合的技術(shù)手段。同時最新的3S技術(shù)也在調(diào)查中得到了全面應(yīng)用，并且建立了荒漠化和沙化地理信息管理系統(tǒng)。具體工作為，對最新遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正，對衛(wèi)片色彩進(jìn)行增強(qiáng)處理，結(jié)合野外調(diào)查建立解譯標(biāo)志。參考解譯標(biāo)志，利用計(jì)算機(jī)ArcGIS軟件區(qū)劃沙化荒漠化圖斑。圖斑區(qū)劃完成后，打印所區(qū)劃圖斑，現(xiàn)地逐一核對圖斑邊界、圖斑各項(xiàng)調(diào)查因子，對區(qū)劃有誤圖斑在紙圖進(jìn)行修正，各項(xiàng)調(diào)查因子不準(zhǔn)確的進(jìn)行記錄，將外業(yè)核對信息帶回辦公室，再逐一進(jìn)行修改電子版數(shù)據(jù)。最后統(tǒng)計(jì)全省各類土地面積和分布情況。

此次調(diào)查全面應(yīng)用了3S技術(shù)，使得監(jiān)測技術(shù)手段有了質(zhì)的飛躍，提高了調(diào)查準(zhǔn)確度的同時，提高了工作效率，減少了工作時間。本次工作建立了全省荒漠化沙化電子數(shù)據(jù)庫，為全省荒漠化沙化防治提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。3S技術(shù)的全面應(yīng)用使得遼寧省荒漠化沙化監(jiān)測工作真正邁入了數(shù)字化時代，也是全省荒漠化沙化監(jiān)測工作的數(shù)字化進(jìn)程中的里程碑。

5 第四次荒漠化和沙化監(jiān)測

2009年遼寧省開展了第四次荒漠化和沙化監(jiān)測工作，此次監(jiān)測工作的技術(shù)路線與上一次基本上無變化，采取人工遙感判讀區(qū)劃荒漠化沙化圖斑，結(jié)合野外調(diào)查校對判讀信息，并建立了遼寧省荒漠化沙化監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的信息化管理。本次監(jiān)測工作開始關(guān)注了各種土地類型的動態(tài)變化。

此次監(jiān)測工作技術(shù)手段已經(jīng)基本成熟，監(jiān)測工作消耗時間以及監(jiān)測結(jié)果精度都能滿足社會生產(chǎn)需求。

6 第五次荒漠化和沙化監(jiān)測

2014年遼寧省開展了第五次荒漠化沙化監(jiān)測工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，荒漠化和沙化的監(jiān)測設(shè)備也在不斷更新。較前期工作，本次新引入了監(jiān)測設(shè)備PAD掌上電腦。本次依然延續(xù)了前兩次遙感判讀區(qū)劃與野外校對結(jié)合的技術(shù)路線。針對本次工作，國家林業(yè)局組織技術(shù)人員研究開發(fā)了全國荒漠化和沙化監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)分為電腦桌面端和PAD掌上電腦移動端。桌面端是用來開展遙感判讀區(qū)劃工作的，在電腦端直接進(jìn)行圖斑區(qū)劃及土地類型判定。桌面端判讀工作完成后，生成一個判讀圖層。將此圖層拷貝至安裝有全國荒漠化和沙化監(jiān)測系統(tǒng)移動端的PAD掌上電腦上，使用監(jiān)測系統(tǒng)打開此圖層，同時打開PAD掌上電腦的GPS定位功能，即可進(jìn)行現(xiàn)地校對工作。現(xiàn)地校對工作無需手工在紙質(zhì)地形圖落點(diǎn)，極大的提高了工作效率，減少了外業(yè)的工作時間。修正遙感判讀的圖斑邊界和改正判定信息也可以在PAD上直接操作，實(shí)現(xiàn)了外業(yè)校對的數(shù)字化。

此次監(jiān)測工作建立了荒漠化和沙化監(jiān)測系統(tǒng)，使得內(nèi)業(yè)遙感判讀與外業(yè)現(xiàn)地核對實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)對接。監(jiān)測系統(tǒng)移動端實(shí)現(xiàn)了無紙化現(xiàn)地校對，不再需要打印圖紙，節(jié)約了資源的同時提高了效率。監(jiān)測系統(tǒng)的移動端PAD掌上電腦的引進(jìn)，使監(jiān)測工作的整個過程實(shí)現(xiàn)了無紙化，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測工作全面數(shù)字化。

7 結(jié)語

對荒漠化和沙化土地的精準(zhǔn)調(diào)查，歸根結(jié)底是為了防治土地的荒漠化和沙化。為了有效地防治荒漠化沙化，必須對當(dāng)前的生態(tài)系統(tǒng)管理方式、習(xí)慣行為和政策做出調(diào)整，同時將工作重點(diǎn)放在土地荒漠化和沙化的預(yù)防上，因?yàn)樾迯?fù)荒漠化和沙化土地不僅成本昂貴，而且往往收效甚微。為了更好地預(yù)防土地荒漠化和沙化，當(dāng)前亟待建立準(zhǔn)確的荒漠化和沙化土地演化過程本底數(shù)據(jù)庫，掌握土地發(fā)生退化的根本原因，為預(yù)防工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。