3S 技術在水土保持與荒漠化防治中的應用

丁麗

（朗為（天津）能源科技發(fā)展有限公司，天津300457）

1 概述

近年來我國經(jīng)濟得到了快速的發(fā)展，但不得不說很多都是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價換取的，我們雖然獲得了較高的經(jīng)濟效益，但是對賴以生存的環(huán)境也造成了嚴重的破壞，其中最為嚴重的就是水土流失和土地荒漠化問題。3S 技術在水土保持與荒漠化防治過程中的應用推動了我國水土流失和荒漠化防治動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)的建立，該網(wǎng)絡的建立為我國全面預測、監(jiān)測以及調(diào)查水土流失和土地荒漠化情況提供了可能。

2 3S 技術的相關概述

所謂“3S 技術”指的是對地理信息系統(tǒng)（GIS），全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感技術（RS）的應用。其中地理信息系統(tǒng)是一款計算機軟件，主要能夠以計算機為載體對地理空間數(shù)據(jù)進行獲取、查詢、整理和統(tǒng)計。在地理信息體統(tǒng)中，人們能夠通過地形圖獲得與調(diào)查和監(jiān)測有關的數(shù)據(jù)。GPS 是一種能夠?qū)崿F(xiàn)定位與導航的系統(tǒng)，它主要通過與衛(wèi)星通訊進行定位，GPS 定位與傳統(tǒng)的定位方式相比定位精度更高、定位速度更快，因此現(xiàn)如今被廣泛的應用于軍事領域、土地測量領域以及野外考察等領域，GPS 技術在水土保持和荒漠化防治中發(fā)揮了不可替代的作用。遙感技術（RS）則是一種綜合性較強的現(xiàn)代測量技術，遙感技術應用能夠快速高效的收集地球表層各類事物的信息，并根據(jù)實際需求進行進一步的掃描、傳輸和處理。通常來說，遙感技術與全球定位技術進行結(jié)合應用，能夠更好的在環(huán)境質(zhì)量檢測、植被資源調(diào)查以及農(nóng)作物產(chǎn)量估測中發(fā)揮優(yōu)勢。從上述描述中不難看出，地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)以及遙感技術三者是相互依存的，隨著實際生活中3S 技術應用范圍的不斷擴展，在實際操作中單獨應用一項技術往往無法滿足既定需求，因此越來越多的應用工程需要綜合利用三項技術，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，進而獲得更準確有效的檢測數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)，全球定位系統(tǒng)和遙感技術的優(yōu)缺點總結(jié)如表所示。

3 水土流失與荒漠化概述

3.1 水土流失與荒漠化的概念

水土流失指的是在水流的作用下，土壤出的現(xiàn)侵蝕、運動和沉淀等現(xiàn)象。在正常的生態(tài)環(huán)境中，地表發(fā)生土壤侵蝕的速度十分緩慢，且土壤侵蝕通常與土壤形成處于平衡狀態(tài)，這種土壤侵蝕被稱之為自然性侵蝕。而如果人類在生產(chǎn)生活中，通過一些人為的外界因素，使地表土壤被侵蝕的速度變快，打破了這個平衡狀態(tài)，久而久之地表土壤就會發(fā)生土質(zhì)移動，隨著土質(zhì)流失移動的程度不斷擴大，就形成了水土流失現(xiàn)象。

荒漠化指的是在氣候環(huán)境以及人類無節(jié)制行為活動的影響下，原本干旱、半干旱以及亞濕潤干旱地區(qū)的土地出現(xiàn)的退化現(xiàn)象。迄今為止，我國是世界上土地荒漠化最為嚴重的國家之一，我國涉及18 個省，超過國土面積三分之一的部分都存在潛在荒漠化問題，且我國土地荒漠化速度不斷上升，土地荒漠化會導致土地生產(chǎn)力急劇下降，同時會對環(huán)境造成污染，對人們的正常生產(chǎn)生活造成了直接的威脅。

3.2 水土流失與荒漠化的現(xiàn)狀

以內(nèi)蒙古自治區(qū)為例，在全國范圍內(nèi)，內(nèi)蒙古自治區(qū)由于自身具有特殊的地理環(huán)境和氣候特點，導致它是水土流失和荒漠化最為嚴重的地區(qū)之一，也是我國水土流失與荒漠化重點的監(jiān)測地區(qū)。從近年來的監(jiān)測結(jié)果上看內(nèi)蒙古自治區(qū)土地荒漠化的現(xiàn)狀特點為：水土流失嚴重，土地荒漠化面積大、分布廣、程度重。據(jù)統(tǒng)計，截止至2019 年，內(nèi)蒙古地區(qū)土地荒漠化面積約為12.16 億畝，占整個自治區(qū)面積的65%，其中有三分之一的面積已經(jīng)達到了沙漠化程度，并且仍在以每年近八百平方公里的速度在擴散。內(nèi)蒙古地區(qū)土地水土流失和荒漠化按照程度不同，并根據(jù)《全國荒漠化監(jiān)測主要技術規(guī)定》標準可以分為四級，分別為輕度、中度、重度和極重度，其中有28.37%的土地屬于輕度荒漠化，39.68%的土地屬于中度荒漠化，13.61%的土地屬于重度荒漠化，18.34%的土地屬于重度荒漠化。土地荒漠化對自治區(qū)內(nèi)的居民的生活已經(jīng)造成的嚴重的影響，據(jù)不完全統(tǒng)計全區(qū)一半以上的人口集中分布在荒漠化地區(qū)，而近10%的人口生活在重度荒漠化地區(qū)，甚至有些荒漠化嚴重的地區(qū)出現(xiàn)了“生態(tài)移民”現(xiàn)象。

4 3S 技術在水土保持與荒漠化防治中的應用

經(jīng)上述分析可知，水土保持與荒漠化防治是當前我國環(huán)境治理中的首要問題，如果能夠科學有效的緩解水土流失和土地荒漠化一方面能夠促進我國農(nóng)、林、牧、漁業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展，另一方面能夠加快我國部分地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，因此相關部門應該予以足夠的重視。

4.1 地理信息系統(tǒng)的應用

在過去傳統(tǒng)水土保持和荒漠化防治工作中，相關地理信息數(shù)據(jù)的采集主要是利用人工采集的手段進行收集和整理，在采集過程中往往需要消耗大量的人力物力，并且數(shù)據(jù)獲取的準確性也較差，另外由于人工數(shù)據(jù)采集過程復雜，數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)實時更新，因此監(jiān)測工作也無法實現(xiàn)實時監(jiān)測。但自從地理信息系統(tǒng)得到應用以來，人們能夠借助計算機建立完善的地理空間數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)建立出精準的地理模型，同時利用地理信息系統(tǒng)獲取地面信息范圍廣、效率高的優(yōu)勢，在提升地理信息數(shù)據(jù)采集有效性的同時也提升了數(shù)據(jù)采集的可靠性和準確性?？偨Y(jié)來說，地理信息系統(tǒng)在進行荒漠化防治中具有以下特點：第一，在對數(shù)據(jù)進行分析時，能夠?qū)崿F(xiàn)使用地理模型并對地理模型進行動態(tài)分析，進而更好的做出正確的分析和決策。第二，地理信息系統(tǒng)自身具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)輸出的功能，有效的保證了地理模型數(shù)據(jù)的傳輸效率和傳輸質(zhì)量。第三，在對獲取的地理信息進行分析評價時不再使用傳統(tǒng)的人工計算的方式，而是通過計算機，實現(xiàn)計算機程序運算，極大程度的提升了地理數(shù)據(jù)信息的分析效率。

4.2 遙感技術的應用

在進行水土保持和荒漠化治理工作過程中，需要對當?shù)氐母黜椙闆r進行充分的了解，在過去的工作中，人們通常使用實地勘察的方式獲取相應數(shù)據(jù)參數(shù)，這種勘察方式效率慢，準確度低，更嚴重的是無法掌握實時數(shù)據(jù)，監(jiān)測和治理工作無法實現(xiàn)隨時進行。近年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，遙感技術被逐漸應用到了水土保持和荒漠化防治當中。從勘測技術和效果上來說，實地勘察與遙感勘察差別不大，從勘測準確度上說，由于遙感技術在進行監(jiān)測時采用的是多時相遙感影響復和技術，因此遙感技術監(jiān)測具有更高的精確度。另外，在遙感技術的作用下，計算機能夠生成不同地區(qū)的光譜變化圖，人們再通過光譜變化圖實施對數(shù)據(jù)信息進行動態(tài)監(jiān)測，最后根據(jù)實際情況實施合理可行的水土保持和荒漠化防治措施。

4.3 全球定位系統(tǒng)的應用

近年來，全球定位系統(tǒng)技術在水土保持和荒漠化防治工作中也發(fā)揮了不可替代的作用。通過全球定位系統(tǒng)，人們能夠快速、準確的獲取土地利用數(shù)據(jù)，生成土地利用效果圖并進行相應的分析。另外，通過全球定位系統(tǒng)，可以實現(xiàn)為監(jiān)測工作提供實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)。目前我國水土流失主要可以分為人為性水土流失和自然性水土流失兩種，借助于全球定位系統(tǒng)，人們能夠同時實時監(jiān)測及時準確的了解到監(jiān)測地區(qū)水土流失的種類和原因，根據(jù)不同的種類和原因選擇有針對性的治理方式。

總結(jié)來說，為了有效的保護我國生態(tài)環(huán)境，應該重點解決水土流失以及土地荒漠化問題，水土保持與荒漠化治理并不是一蹴而就的工作，需要相關部門長期堅持實施。實踐表明，要想在此項工作上取得良好的效果就必須依靠進步的科技，其中3S 技術提供了重要的保障。希望通過本文的分析，能夠為相關部門提供一定的借鑒和建議，進一步促進我國水土保持與荒漠化防治工作的順利實施。