水土流失動態監測中遙感與地理信息系統技術的應用

侯仰杰

摘要：水土保持監測可以準確測量和評價水土流失情況，為水土流失防治、監督和管理決策提供超前、主動的服務。通過監測準確、及時的掌握水土流失情況，協調水土保持，優化水土流失的防治措施。監測水土流失的過程中應用遙感與地理信息系統技術可以詳細監測水土流失情境，切實提高水土流失監測效率。基于此，本文就水土流失動態監測中遙感與地理信息系統技術的應用進行詳細探究。

關鍵詞：水土流失;動態監測;遙感技術;地理信息系統;應用

1引言

水土保持監測是防治水土流失的基礎工作，是開展水土保持監督管理和目標責任考核的重要措施，是完善生態環境監測、落實國家生態文明建設的重要支撐。水土保持監測體系建設是水利部安排部署的重要任務之一。多年來，水土保持監測工作從無到有、由弱到強，取得了明顯成效，有力推進了水土保持事業的發展，但還存在監測機構基礎建設不完善、監測任務不能滿足管理需求、信息化運用進展緩慢等突出問題。

2 概述

2.1 遙感技術

遙感技術是一種獲取地表物體幾何和物理性質的技術。早期的遙感圖像的解譯，通常通過目視判讀方法，隨著計算機的加速發展，解譯方法得到了快速發展，一種使用計算機對原始遙感影像進行圖像增強、圖像變化、輻射校正、幾何校正等一系列的預處理，然后通過相應的遙感處理軟件進行進一步精處理，對結果進行處理，最終通過專業技術人員的經驗進行解譯，直接對解譯結果進行處理，生成具有處理特征的遙感影像。目前，遙感可分為高光譜遙感和多光譜遙感。高光譜遙感不僅可以探測到被遮蓋的地物，而且可以準確地估計植物生態系統的物理和化學參數的變化，包括土壤水分、土壤特性、土壤生物化學參數、土地利用動態監測變化等。多光譜遙感是利用具有2個及2個以上光譜通道，采用多種傳感器對地物進行同步成像的一種遙感技術;將地物反射的電磁波信息劃分為若干個光譜波段，用于接收和記錄地物信息。當前遙感技術的發展使得遙感技術在水土監控領域得到了廣泛的應用。

2.2 地理信息系統

地理信息系統，即GIS技術。GIS簡單理解，就是在計算機硬件、軟件支持下，對整個或部分地球表層中與空間有關的地理分布數據進行采集、儲存、管理、計算、分析的一種空間信息系統。GIS是一個復雜且具有邊緣性的學科，其所涉及的領域十分廣泛，包括制圖學、測量學、地理學、計算機學等，除此之外，其還需要應用到各種其他學科環節，如計算機設計、數據庫管理等。GIS具體可以分為5個部分，分別為人員、數據、硬件、軟件、過程，只有在五個要素結合下才可以完成對GIS的應用。GIS可以應用于各個領域中，如科學調查、城市規劃、土地管理、自然災害評估等。GIS作為一種新型技術手段，其應用價值十分顯著。比如GIS可以形成相應的數據分析，通過對數據進行處理可以形成健全的管理數據庫系統，在數據庫中所有數據都可以得到有效的利用，進而為相應的工作提供可靠的信息支撐。在GIS應用過程中，還可以實現對數據信息的快速分析，這是因為GIS具備先進的動態預測及地理分析能力，這對確保決策的正確性具有重要的作用。

3 水土流失在生態環境保護中的作用

（1）減少自然災害。大量數據顯示，森林能夠大量吸收太陽能日溫差較小，夏季可以削弱高溫，冬天可以減弱嚴寒，冬暖夏涼。同時，森林由于綠植較多空氣濕度相比正常空氣的濕度大約要高20%，有助于農作物產量的提高，加快植樹造林，減少自然災害。在發生洪澇災害時，可以減弱水流速度，從而降低災害影響。（2）改善土質。保護生態環境的方式有很多種，改善土質是其中最有效果的方式之一，通常人們使用一些方式來改變土壤的理化性質，例如建造防護欄、防護林等，這些措施極大的改善了土壤的理化性質。另外土地可以吸收落葉等腐爛之后的物質作為大樹的養分，從而增加土壤的肥力，改善土壤質量，不僅減少水土的流失，還改善了土壤中有機物質流失問題，在一定程度上保護了生態環境。（3）涵養水源。人類的生命之源就是水，水資源是社會發展的重要資源，是維持人類生活的基礎物質。保護生態環境，保護水資源成為我國保持水土工作的重要課題。之所以森林有涵養水源的能力，是因為植物在生長過程中，其根部會吸收地下水分儲藏水分，同時在發生洪澇災害是，森林能大幅度減緩水流速度，不僅能降低災害影響，還能吸收水分，在枯水期避河流干涸。

4 水土流失動態監測中遙感與地理信息系統技術的應用

4.1 編制水土保持方案

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。

4.2 水土流失動態監測

水土流失動態監測中，對遙感和 GIS 技術集成應用能更好地收集水土流失現狀和水土流失治理信息，為水土保持提供充足依據。運用時應關注 2 方面的內容：一是遙感數據采集功能的強化。水土流失的誘發因素多種多樣，為從遙感數據中提取準確信息，可采用多種復合技術手段，全面收集和整理水土流失因素，如區域遙感信息多波段與多平臺復合方法、定性分析與定量分析結合方法、遙感信息與地圖復合方法等。這些方法和手段的應用可增強遙感數據采集功能，充分發揮遙感和 GIS 技術的優勢。二是水土保持信息管理系統構建。在一些重點防治工程及重大開發建設項目中，可運用分辨率較高的三維動態模型，將水土流失預測預報模型引入到典型區域中，配合遙感技術和 GIS 技術，構建數字化的水土保持信息管理系統，對各個區域內的重點區域水土流失情況進行全面動態監測，提升管理的動態性和時效性，推動水土保持管理水平的提高，為政府決策提供可供參考依據，借助數字化、現代化的水土保持管理模式，確保水土保持工作高效完成。

4.3 監測水污染

在監測水污染時應用遙感與地理信息系統技術主要因為污染水具有光譜效應。水中懸浮或溶解的污染度組成濃度不同，這種水體發射能力無論從結構、灰度還是色調、紋理分析在遙感圖像上都具有一定區別。在監測內陸水質時應用遙感技術，因為內陸水體本身的光譜特點是復雜多變的，且受到大氣輻射的影響，遙感監測可以監測到較少種類的水質參數，因此雖然說廣泛應用遙感技術監測內陸水質，但還需要工作人員認真分析并進行區別對待。

5 結束語

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，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。

參考文獻：

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