現代空間信息技術在我國水土保持應用現狀

魏亞東

摘要：隨著我國國民經濟的飛速發展，各行各業也隨之得到了長足的進步，然而很多行業的快速發展卻是以犧牲生態環境為代價的。因此，現階段我國越來越重視對生態環境的保護工作，經濟發展的立足點和根本點都應是生態環境保護工作，對生態環境保護工作的投入力度應不斷提高，這樣才能營造一個更加良好的生態環境。水土流失對我國的經濟發展、自然發展和生態平衡都是有著決定性的影響的，在可持續發展的新形勢下，水土保持的綜合治理工作變得尤為重要并且也出現了更多的形式。本文主要講述現代空間信息技術在我國水土保持方面的應用。

關鍵詞：水土保持;遙感技術;地理信息系統;全球定位系統

根據我國水利普查顯示，目前我國水土流失面積為294.91萬平方公里，占國土總面積的31.54%。根據上述調查可看出，我國水土流失較為嚴重，并且導致了一系列問題的產生，例如，土地退化嚴重、生態惡化、泥沙淤積、水資源無法有效利用等，這些問題的發生會造成一系列的后果：洪澇災害加劇，耕地面積減少，生態環境進一步惡化，人類發展遭到嚴重威脅。因此，我國現在的重中之重就是積極主動開展相應的水土保持工作，同時在此過程中需要不斷進行水土流失的監控、檢測以及管理。目前，預防和防治水土流失最重要的措施就是水土保持，它是治理江河、根除水患的治本之策。目前使用的傳統技術不僅耗力、耗資，而且也很難獲取觀測資料數據。因此隨著遙感、地理信息系統及全球定位系統等空間技術和計算機通訊網絡技術的日益發展和實用化，現代空間技術已成為當今主流，并且已經廣泛應用到我國水土保持方面。

1 現代空間信息技術在水土保持中的應用概況

目前由于我國水土流失問題的復雜性及水土保持任務的艱難性，已將現代空間信息技術（遙感、地理信息系統、全球定位系統）應用到水土保持領域方面，主要表現在以下幾方面。

1.1 國家和區域土壤侵蝕遙感調查

從我國20世紀70年代起，遙感技術就在不斷發展，并且主要信息源一直都是航空航天等一些多層次的遙感資源，同時依據不同大小尺寸對全國各地的大江大河、小流域及水土流失嚴重的區域進行遙感調查，并且通過調查結果制作出大量的遙感圖件，建立了不同層次的視圖流失與綜合治理信息系統，這樣不僅可以為政府提供決策依據，而且還加快了當地水土保持現代化和信息化的進程。

1.2 基于地理信息系統（GIS）的土壤侵蝕評價與制圖研究

相關研究者在小流域、區域等層次的基礎上，利用遙感技術結合GIS技術進行制圖，同時對土地侵蝕評價和空間分布特征方面進行研究。如何在晉陜蒙脆弱生態系統中建立空間數據庫主要采用1∶10萬比例尺，以60米×60米網格數據和土地利用圖作為信息源，建成最終的空間數據庫。陜北黃土丘陵區紙坊溝流域，通過土地侵蝕定量評價模型與GIS系統ARC/INFO的集成，進而研究小流域土壤侵蝕空間變化的定量分析。

1.3 小流域土壤侵蝕與水土保持信息系統

其是由1∶5000～1∶10000比例尺作為信息源基礎，并且服務對象是基層和總面積為10平方公里左右的小流域進行資源開發、土地利用、水土保持等規劃項目，進而使得小流域治理和定位實驗更具有科學性。該系統采用的是圖像航攝彩紅外資料和土地系統制圖資料及試驗觀測資料等，經過多層處理后提供資源清查及評價等服務項目。

2 現代空間技術在我國水土保持中的應用

近代，遙感、地理信息系統和全球定位系統已廣泛應用到我國水土保持種，下面是對3項技術的具體分析。

2.1 遙感技術（UAV-R）在我國水土保持中的應用

自20世紀80年代初，我國水利行業就引入了遙感技術。何為遙感？遙感是一種利用地物電磁波反射與吸收特性的不同來探測分析地表形態與特征信息的技術手段。該手段廣泛運用到我國土地資源調查、洪澇災害檢測與災情評估、林業資源調查、水土流失檢測、環境檢測與災害損失評估、農作物估產等方面。

2.1.1 水土保持方案編制 隨著我國改革的不斷發展，對水土保持方案的編制要求也越來越高，比如項目概括介紹、棄渣場選址的合理性等方面。但是傳統技術已無法做到這些要求，此時遙感技術的發展顯得十分重要。遙感技術打破了傳統技術，編制人員可以通過遙感影響和解譯數據，并且可以準確快速地掌握建設項目區概況，及時找到項目建設區的水土流失范圍，科學地設置水土保持分區、合理地布設水土保持防治工程措施。該技術的發展可完全替代傳統技術用數碼相機、筆記本和測量工具進行現場查看，并且工作量少、數據獲取簡單，更適合技術人員使用。

2.1.2 水土保持監測 水土保持工作屬于水土保持監測的重要組成部分，也是預防和治理水土流失問題的重要基礎。但目前傳統的檢測方式，主要以人工調查為主，現場勘查為輔，逐一去測量和定位，同時結合相關材料進行評估，得出的結果會受到人為干預的影響，最終導致水土保持監測出現眾多問題。例如，效率低、經準確差等，所以傳統方法根本無法滿足當今水土保持信息化發展監測的準確性、完整性及時效性。但是衛星遙感技術的出現，解決了傳統檢測方法上存在的問題，并且可以更好地反映水土流失與防治的情況。

2.2 地理信息系統在我國水土保持中的應用

在我國20世紀60年代時，地理信息系統就開始迅速發展起來。該系統的產生，可為我國提供多種空間和動態的地理信息，也可為我國水體環境脆弱的地區進行土壤評估檢測。可以運用地理信息系統技術，治理我國黃土高原土地流失問題，首先探測黃土高原的土壤問題，其次第一時間對土壤侵蝕進行定量評估，最后及時找出問題，馬上進行處理。

2.3 全球定位系統（GPS）在我國水土保持中的應用

傳統水利向現代水利轉變的必由之路是GPS技術的進一步發展。該技術的不斷發展，可加快水土保持生態建設速度、提高建設質量以及增加科技含量。由于GPS技術具有高精準度和自動測量等優點，被廣泛應用到我國水土保持工程及水土流失動態監測等方面。

2.3.1 在水土保持工程建設中的應用 目前，我國水土保持工作已與GPS定位技術有效的結合起來，并且可以應用到工程的監理監測、規劃設計及施工放樣等方面。首先觀測出工程建設區地形地貌特征點的坐標數據，其次根據這些數據，準確算出各點坐標，并利用相關軟件編制成數字地面模板，最后由計算機輔助設計軟件完成工程設計。通過上述描述的使用過程，此技術不僅自動化程度高，而且還可以對設計結果進行合理修改，并且設計資料利于計算機管理和工程竣工驗收。在水土保持工程施工放樣中，傳統方法是使用經緯儀、水準儀、皮尺等工具進行測量，這些工具不僅操作復雜，需要工作人員有一定的操作經驗，而且測量出的結果精準度較差。我國用GPS定位系統技術代替了原有技術，該技術是先把基站安置在一已知點上，預先將待定點坐標輸入流動站手簿，手持GPS流動站天線，按手簿上提示的方向尋找，很快就可找到待定坐標。目前GPS定位系統技術精準度越來越高，而且手持GPS價格便宜，一般基層水利水電部門都可以承擔得起。

2.3.2 在水土流失動態監測中的應用 GPS技術可有效監測出水土流失引起的溝緣線、溝底線等部位，并且可實時進行動態定位處理，把GPS的基站放在已建立控制網的某已知點上，流動站沿溝緣線、溝底線等連續采集點的坐標，繪制出三位曲線。定期監測并比較變化情況，若用計算機處理，可以求初比較確切的變化量。

3 結語

雖然我國水土流失問題較為嚴重，但是我國已將現代現代空間信息技術完美的運用到水土保持工作中，并通過遙感技術、地理信息技術、GPS技術，充分分析和評估土壤質量，解決水土問題。在以后的水土保持工作中，我們需要更好的運用現代空間信息技術，建立國家水土保持信息數據庫，及時對區域水土流失進行快速調查，最大化降低損失。