3S技術在遼寧省荒漠化和沙化監測中的應用

周定輝

(遼寧省林業調查規劃院，遼寧 沈陽 110122)

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3S技術在遼寧省荒漠化和沙化監測中的應用

周定輝

(遼寧省林業調查規劃院，遼寧 沈陽 110122)

遼寧省荒漠化和沙化監測全面查清遼寧省荒漠化和沙化土地的現狀及動態變化，為國家及地方制定防治策略和規劃提供依據。文章對RS( 遙感) 、GPS( 全球定位系統) 、GIS( 地理信息系統) 技術在遼寧省第5次荒漠化和沙化監測工作中的應用進行了總結。3S技術降低了調查人員工作強度，提升了調查精度和工作效率。

3S技術；平板電腦；荒漠化和沙化監測

荒漠化和沙化已成為當今全球最為嚴重的生態環境問題之一。中國是全球荒漠化和沙化面積大、分布廣、危害嚴重的國家之一。遼寧省的北部和西北部與內蒙古高原科爾沁沙地南端接壤地區，風沙危害極為嚴重，遼河水系沿河沙地和遼東灣沿海沙地風沙危害也相當嚴重。

荒漠化和沙化監測是貫徹落實《中華人民共和國防沙治沙法》，履行《聯合國防治荒漠化公約》的重要手段，是搞好防治工作和防災減災的重要基礎。根據《防沙治沙法》的有關規定，為及時掌握我國荒漠化和沙化的最新狀況及其動態變化，國家每5年開展一次全國荒漠化和沙化監測。遼寧省沙化和荒漠化土地監測體系于1994年建立并進行初查，至今已開展五次荒漠化和沙化監測工作。最近的一次是于2014年啟動的第五次荒漠化和沙化監測。

1　第五次荒漠化和沙化監測范圍

1.1荒漠化監測范圍

遼寧省荒漠化監測范圍為濕潤指數在0.05～0.65之間的地區，行政范圍包括朝陽市的7個縣(區、市)，104個鄉鎮，其中完整鄉鎮69個，部分鄉鎮35個。

1.2沙化監測范圍

遼寧省沙化監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，涉及9個市18個縣(市、區)203個鄉(鎮、場)。按分布區域和沙化土地成因，劃分為3個沙區，即科爾沁沙地、遼河水系沿河沙地、遼東灣沿海沙地。其中，科爾沁沙地分布在遼寧北部和西北部地區，其范圍包括昌圖、法庫、康平、新民、阜新、彰武、北票、黑山、義縣、建平等10個縣(市)137個鄉(鎮、場)。遼河水系沿河沙地分布在遼寧中部地區，其范圍包括遼中、臺安、盤山3個縣20個鄉(鎮、場)。遼東灣沿海沙地分布在渤海的遼東灣沿岸，其范圍包括綏中、興城、連山、龍港、瓦房店5個縣(市、區)46個鄉(鎮、場)。

2　技術路線

遼寧省第五次荒漠化和沙化監測采用高分辨率遙感數據判讀與地面調查相結合的技術路線。監測以圖斑為基礎單元，逐級獲得鄉、縣、市、全省以及任意區域的荒漠化和沙化空間分布信息和統計數據。

應用經過幾何精校正和增強處理后的衛星遙感數據，在建立現地調查數據庫的基礎上，利用計算機軟件分別按荒漠化和沙化類型目視解譯劃分圖斑，并對調查因子進行初步解譯，然后到現地核實圖斑界線和調查、核實各項調查因子，按要求建立圖斑現地調查數據庫，獲取荒漠化、沙化土地和其他土地類型的面積、分布及其他方面的信息。

圖1　遼寧省第五次荒漠化和沙化監測技術框架圖

3　3S技術的應用

傳統的荒漠化和沙化監測針對研究區進行連續定點的荒漠化及沙化類型和程度等的調查、記錄分析。該方法監測范圍小。但要實現中大尺度范圍的監測，傳統方法周期長，野外調查工作量將十分巨大，因此有很大的局限性。日益成熟的“3S”技術，即遙感 (RemoteSensing，RS)、地理信息系統 (GeographicInformationSystem，GIS)和全球定位系統 (GlobalPositionSystem，GPS)技術，在時空上為實現中尺度以上范圍荒漠化和沙化動態監測，提供了必要的技術保證。隨著3S技術的不斷發展，將遙感、全球衛星定位系統和地理信息系統緊密結合起來的“3S”一體化技術已顯示出更為廣闊的應用前景。

3.1遙感的應用

為滿足調查的準確性和現勢性，由國家林業局統一采購近期遙感影像資料，制作調查所需要的正射影像圖作為工作底圖。從根本上保證全省荒漠化和沙化土地監測工作具有高效和穩定的信息源，較好地解決了以往野外調查耗工耗時的問題，提高了調查工作效率。

3.2地理信息系統的應用

3.2.1輸出監測底圖結合遙感數據和前期荒漠化和沙化監測數據資料，疊加行政界線、公里網、圖廓線等基礎地理信息。

利用地理信息系統軟件ArcGIS制作包含以上空間數據的地理信息數據庫。為方便全省各縣調查工作，輸出全省荒漠化和沙化監測1∶25 000圖紙共計620幅，按鄉或縣為單位輸出分幅索引圖。

3.2.2圖斑區劃及外業調查根據遼寧省第五次荒漠化和沙化監測實施細則，基于上述數據庫根據不同地物特征選擇適宜的比例尺進行初步區劃，原則上，圖斑區劃比例尺不小于1∶10 000。現地調查核實期間側重對間隔期內土地利用類型、荒漠化和沙化土地類型、沙化土地程度、植被蓋度級、治理措施等有變化的圖斑進行調查。

(1) 圖斑界線劃分有誤的，根據現地情況進行修正。

(2)對荒漠化和沙化相關因子，現地進行實地調查。

將區劃好的閉合圖班轉入地理信息系統軟件ArcGIS，在系統中輸入全部調查因子。

3.2.3拓撲求積圖班圖形數據須為高斯- 克呂格投影，采用1980年西安坐標系，建立統一的面狀拓撲關系，圖班不能重疊或遺漏，無復合圖斑。

3.2.4制作專題圖在基礎地理信息和圖斑圖形數據的基礎上用GIS軟件編制荒漠化和沙化土地分布圖。對行政界線、主要水系、沙化和荒漠化圖班區劃數據等進行分層管理，可以靈活地根據不同用戶的需求提取相關的信息并生成各種尺度的專題圖，如某單位沙化土地類型分布圖、某單位沙化程度分布圖等。

3.3內置GPS的平板電腦的應用

本次監測中部分縣(市、區)外業信息使用手持移動平板電腦進行采集和錄入。平板電腦內置GPS功能，安裝了荒漠化和沙化監測地面信息采集系統軟件。

為適應移動平板電腦快速處理遙感影像、基礎地理信息等數據的需求，應將遙感數據等通過桌面端軟件經格式轉換和數據處理后下發各鄉的數據包括專業數據、遙感影像和照片庫。將上述數據導入到平板電腦上。以方便外業數據的采集和信息管理。

平板電腦內置GPS功能，通過地面信息采集系統軟件的應用，外業調查過程中能現地拍照，實時定位導航，按需查詢所處位置的地理信息和圖斑屬性，及時錄入屬性因子和圖形編輯，降低了作業人員的勞動強度。改變了傳統的沙化荒漠化調查模式，推動了林業向信息化、智能化方向發展。

4　結論

3S技術的應用為全省荒漠化和沙化監測節約了大量的人力、物力，大大降低了作業強度，提高了監測質量和精度，而且將大量抽象、枯燥的調查數據通過專題圖、照片等形式生動直觀地展現，以更好地提供決策支持。基于3S技術的平板電腦、PDA等便攜式設備的使用日益頻繁，各級相關部門要加強實用業務培訓，建立科學的工作預案，應對設備使用中出現的各種突發狀況。

[1] 范文義,羅傳文.“3S”理論與技術[M].哈爾濱：東北林業大學出版社，2003: 181-191

1005-5215(2016)05-0096-02

2016-03-14

周定輝(1981-)，男，湖北石首人，碩士，工程師，主要從事林業調查規劃與信息化工作.

S758.4

Adoi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.05.039