3S技术在水土保持与荒漠化防治中的应用
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摘要:通过3S技术，我们可以获取更多空间信息，并对存储的信息进行有效管理,3S集成便于数据的实时处理, 可以减少工人的野外工作量，提高遥感分类精度,使工作更加方便高效、便捷。针对在水土保持与荒漠化防治工作中，本文主要探究利用3S技术可建立不同空间尺度水土流失与荒漠化动态监测的技术规程与方法,开发水土保持与荒漠化防治的评价模型,促进水土保持与荒漠化防治的现代化、信息化。
关键字：3S技术；水土保持；荒漠化防治
有调查分析显示，随着我国经济的高速发展，使得我国环境问题日益突出，水土流失与荒漠化越来越受到人们的关注。我国水土流失与荒漠化的特点是：类型复杂，范围广,人为因素为主,但到目前为止相关部门还没找出一个令人满意的解决方案。尽管近来在水土流失与荒漠化的动态预测、监测以及防治规划等方面已取得部分研究成果,但没有形成一个可遵循的统一技术标准,难以为水土保持与荒漠化防治提供可靠的信息支持。因此迫切需要在标准化和规范化的基础上应用一些高新技术来提高我国水土保持与荒漠化防治的效率。
一、3S技术的概述
随着信息技术的高速发展，20世纪80年代以来,遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)技术得到快速发展并向一体化(3S一体化)和实用化方面迈进。RS技术为区域性、大范围的环境调查和监测提供了时间和空间上连续覆盖的信息源; GIS技术为区域性空间数据的管理和分析提供了强有力的工具; GPS实时动态地提供精确的定位信息。3S技术在水土保持与荒漠化防治中的应用,使得建立全国水土流失动态监测网络,全面监测,快速调查和定期公告全国水土流失基本状况,实现全国水土流失与荒漠化的信息化管理和科学决策成为可能。通过3S技术，我们可将不同空间范围水土流失和荒漠化动态监测的技术规程建立成一个数据库,进而开发水土保持与荒漠化防治的评价模型,促进水土保持与荒漠化防治的信息化、现代化,建立水土保持与荒漠化防治信息系统,从而推动水
土保持与荒漠化防治事业健康、顺畅发展。
二、GIS技术在水土保持与荒漠化防治中的应用
在20世纪中后期迅速发展起来地地理信息系统，是将多学科交叉并用于地理学研究的新技术。该系统以地理空间数据库为基础,采用地理模型分析方法,适时提供多种空间的和动态的地理信息,是地理研究和地理决策服务的技术系统,主要有以下几方面的特点:①以地理研究和地理决策为目的,通过建立相应的地理模型,可以分析区域空间和进行动态预测,从而产生高层次的地理信息;②具有空间性和动态性，能够采集、分析、管理和输出多种地理空间信息;③由计算机系统支持进行空间地理数据管理,并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法,作用于空间数据,产生有用的信息,完成人类难以完成的工作。由于地理信息系统有以上特点,从而能够很方便地应用于水土保持与荒漠化防治中,如基础资料收集与整理,运用地理信息系统专题图数字化,模型的建立及地形因子提取,信息的复合与结果输出。
三、RS技术在水土保持与荒漠化防治中的应用
1、进行水土流失与荒漠化的遥感调查
通过遥感技术对水土流失与荒漠化的情况进行全面调查,这样既高效又简单。在选择卫星相片时，一般要选择同一时期,并且反差适中、影像清晰以及各项指标均能符合要求的相片。应用土地资源评价图、土地类型图等图件,根据分类系统,建立解译标志,对卫星像片进行解译、分析,得出水土流失与荒漠化类型及程度,并结合实地调绘和样点测试,勾绘成草图,再经检验校核,评价精度,修改整饰,标记完成水土流失或荒漠化现状图。
2、水土流失与荒漠化的遥感监测
区别于遥感调查技术，摇杆监测是选取的是不同时期的遥感资料，并且采用多时相遥感影像复合技术。该技术包括多季相影像分类和多年代影像监测,前者可以提高分类精度,后者只是监测变化情况。多季相遥感影像复合分类技术中由于单时相普遍存在着同谱异物现象,植被及土地利用类型因物候期不同而产生一系列光谱变化,所以，选择类内综合差最小,类内综合方差最大的两个季相的影像组合作分类,这样就可以减轻同谱异物现象,进而提高遥感自动分类的精度。然而，多年代影像复合监测技术选用两个年代的同季相影像作比较,使监测更加清晰、明了。对于同一季相,稳定地类光谱反射率是相差不大的,而变化地类的光谱反射差异明显,在对影像数据做累加主成分分析变换后,变化地类与稳定地类的特征往往集中表现在不同的主分量中,故选择适应波段组合可鉴别变化类型。水土流失与荒漠化动态监测中根据其光谱特性等对航片及卫星像片进行解译、分析,并结合野外校检最终成图。
四、GPS技术在水土保持与荒漠化防治中的应用
GPS系统是美国自20世纪70年代开始研制的卫星导航和定位系统,其具有以下特点:①功能多、精度高,可为各类用户连续提供动态目标的三维航速、时间信息等;②全球地面连续覆盖, 该系统可以保证地面上任何地点、任何时刻最少可以接收四颗卫星信号,最多可以接收十一颗卫星信号,达到了全球全天候动态导航与定位的目的;③实时定位速度快,可在极短时间内进行对移动目标的定位;④操作简单,观测简便;⑤保密性强，抗干扰性能好;⑥观测点间不需通视,大大减少了建立觇标的费用。
随着GPS的优点越来越明显，在水土保持生态建设中的应用发展很快,部分重点项目已经使用或正在使用该项技术。全国水土保持监测方案中明确要求,在全国水土流失监测中,尤其对地面监测,要充分利用GPS全球定位技术,实现数据的快速采集,甚至还可以进行对象属性的实时分析。
1、应用于水土保持领域
GPS对水保工程的设计具有很大辅助作用,如完成图班的跟踪、样点侵蚀量的调查及坡度量测、数字地面模型、淤地坝工程设计等：①通过GPS中的RTK技术,把一台基站设在已知点,可以进行相关流动站跟踪图班测试,并可以制出精度较高的三维土地利用现状图；②利用GPS测出坝址处一系列地形特征点的坐标数据, 利用相关软件编制成数字地面模型，再进行相关的后处理工作,进而求出各特征点的坐标。此法动化程度比较高,可提供多方案比较,便于技术人员今后对设计结果进行修与纠正。
2、应用于水土流失动态监测
通过GPS技术，在卫星遥感影像上找出明显地物点,在已建立的控制网上进行外业观测,并求出相关地物点的坐标,作为遥感影像几何精度纠正的依据,用于宏观区域水土流失动态监测；同时，可以根据航测成图的要求,从中选取某些象征性的地物特征点,便于外行人的观测,求出点的三维坐标,建立立体模型,采集有关数据,通过计算机的后处理以求得更加精确的变化量，进而为重点区域的监测工作提供可靠信息。
五、结语
综上所述，本文主要探究了3S技术在我国水土保持与荒漠化防治领域中的应用情况,并对实现全国水土流失与荒漠化的信息化管理和科学决策提出了相应的措施。同时，只有将3S技术有效运用到土流失与荒漠化动态监测领域,并开发水土保持与荒漠化防治的相关评价模型,才能建立和健全我国水土保持与荒漠化防治信息系统,进而促进该事业的健康、全面发展。
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