“3S”技术在土壤调查中的应用

杜杰

【摘 要】“3S”技术是土地资源可持续利用研究中的高新技术 ，传统的土壤布点和采样方法已经不能满足现代的需求，“3S”技术的应运而生为土地资源管理提供了技术支撑。文章简要介绍了“3S”技术分别在土壤布点与采样各个环节的应用，为了进一步的土壤性质由点尺度到面尺度的扩展分析等后续研究奠定基础。

【关键词】“3S”技术；土壤布点；土壤采样

随着科学技术的发展，土壤调查的方法也随着时代的脚步而进步。从最古老的传统的土壤调查的方法即经典土壤调查的方法，到利用航片、卫片进行土壤调查。土壤调查的工具也从传统的罗盘、平板仪、土钻等，转而使用航测飞机、卫星等。结合3S技术和土壤调查的理论，得出利用3S技术的土壤调查流程。利用RS和GPS进行数据的采集，用GPS定位采样点，利用GIS的分析功能进行对采样点的分析，最终得出土壤调查的成果。主要是利用3S的集成来进行土壤调查。

一、土壤调查准备阶段

1.制定方案

首先组织土壤调查的人员，进行分组，制定各个小组的工作计划和调查路线。统一土壤调查的技术要求，确定土壤调查的内容；搜集并阅读调查地区的各种自然条件、土壤类型即利用状况的资料和图件；准备共调查填土时用的底图，选用大于成图比例尺的精度要求的地形图，也可以采用通过摄影测量和RS所获得航片或者卫片；准备调查所用的装备、工具和化学分析设备等。

根据研究区的调查，调查的路由选择的方法在土壤中的选线普查调查山地土壤线和平面定位。山的土壤调查的路线线。首先要遵循垂直线的原理，从山下到山上的路线，可以通过各种不同的植被，苍拉高，母质类型，以及不同的土壤垂直带；还应考虑大小，山地，丘陵，山地，中山以及不同的坡度，土壤的形成和发展的不同的坡度和地形的区别。对选线平原区土壤调查。平原地区山地土壤变化将是简单的，但平原区，地形，地形的变化，土壤母质的变化程度的影响土壤的发生和分布是很重要的。因此，应遵循平原区的轮廓线的垂直的选择原则。选线通过的主要地貌单元，地形和土壤类型，多作观察，以便掌握土壤的分布规律。从沿海（或滨湖）平原冲积平原山前平原，从平原到高阶地；从洼地到两个斜坡的山，观察不同土壤类型。

2.收集土壤调查的资料及相关遥感图像

我国土壤调查的资料是第二次土壤调查中绘制的土壤图、土壤所含成分等数据，对于今后的土壤调查具有重要的参考作用。选购调查区域的遥感图像，遥感图像的空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率、传感器特性的组合应该是最优的组合

二、土壤调查野外工作

1.线路调查

线路调查是为了获得对调查区域的一个总概念。根据调查区域面积的大小和地形、地质、植被的复杂程度预先确定几条调查线路，每条线路应该通过不同的地形部位，不同的植被和母岩分布区，以便收集到具有代表性的土壤材料。在线路调查过程中应对照遥感图像随时定位、仔细观察成土因素、景观特征、土壤性质、土壤类型等，进行素描、记载和系统编码。

2. 采样点的布设

根据6.1指定的工作计划以及路线进行野外工作。在已经选定的路线上利用GPS布设采样点，并且到实地进行采样。为了提高工作效率，可以利用GIS对所选的采样点进行空间分析功能，进行缓冲区分析，计算各个采样点之间的距离，以便使人员快速找到采样点。这样就可以使采样的分布合理且方便，可以删除一些不方便的点，如采样点在河面、悬崖、山谷、路面等不能进行采样的地点。

3.详测

详测是在线路调查的基础上，进一步查清土壤类型及分布界限，绘制一定比例尺的土壤分布图，确定土壤资源的利用和改进方向。包括：设置主要土壤剖面、确定土壤分布界限、检查和校正土壤草图。

4.采样点进行采样

工作组人员按照制定好的采样路线，到实地进行土壤的采样。采样得到的土壤样品分类编号装好。

5.野外验证

野外验证包括：验证预判断时的定位精度、解译的分类精度及制图的界限精度；进行典型样区的土壤剖面观察、记载和取样；进一步了解土壤分布规律及利用改良上的经验和存在的问题，为区域改良土壤提供资料。

三、土壤调查室内资料整理

通过对遥感图像的解译和对实地进行的验证，逐块勾绘出土壤类型和土壤组合的界线。

在室内的工作包括：进行对土壤样本的化验；编制微地形图，土壤图件的纠正转绘，经过野外验证和修改后的土壤图，确立土壤——成土因素系统的关系，结合室内的化验结果，将各组解译的土壤图进行拼接；制订详测第二阶段野外工作计划。

将各个过程得到的数据输入数据库中，利用GIS对其进行分析，找到适合调查区域的土壤利用方案和改良方法。方案要求符合实地情况、精度要求，能够实施等。

四、成图阶段和调查报告的编写

室内得出的土壤图与遥感影像对比，将土壤图进行清绘、整理，完成成果图。最后，编写土壤调查的调查报告。

五、应用实例

3S技术在石拐矿区土壤调查中的应用，在石拐地区的土壤调查目的是了解此地区的土壤成分、有机物质、氮、磷、钾、PH值、含水量 、土壤紧实度等。

1.石拐矿区的自然环境

地形：石拐区位于内蒙古阴山山脉大青山腹地，位于东经110°14- 110°28，北纬40°37- 40°45′，东面与吴川县和邻近，南与土右旗相邻，西接山九原区，北邻固阳县。地形地貌：石拐区位于阴山山脉的大青山腹地，属于山区，群山环绕，中部黄土丘陵沟壑相间。最高的山峰海拔1856米的地区，最低点1150米。地势南高北陡缓，地域狭长。

气候：石拐区属温带大陆性干旱气候。四个季节温度明显，昼夜温差大，干旱少雨。春末夏初，沙尘暴的影响。夏季短暂炎热，受东南季风。秋天是凉爽的，雨和雾。漫长而寒冷的冬季，西北风。日照长，无霜期短。温度：5.2℃年平均温度。

水文：石拐区在河流均为季节性河流，大部分为干溪，通常是干的，暴雨洪水后。主要河流有：石拐西沟，最大洪水季节约900立方米/秒；五当召沟，对干沟领土和窑以上，最大洪水流量以下，雨季是约1200立方米/秒，五时后沟，郊区西圪堵以上为干沟，如下用细流，约500立方米/秒，最大洪水量；李佳沟，最大洪水流量800立方米/秒雨季。这条河的地区（沟）洪水为五当通道南从查尔斯到秦，黄河。800立方米/秒，每年的洪水流量，最大的1200立方米/秒，最小为500立方米/秒。2000立方米的极端最大洪水流量/秒（1958七月）。

2.准备阶段

制定方案。由于石拐区位于内蒙古阴山山脉大青山腹地，属于山区，制定的选线方案，要遵循山区土壤路线调查选线的原则。搜集调查区域的地形图，以及一切相关的资料，根据资料选择三条路线，分别制定详细的采样点。统一土壤调查的技术要求：如精度要求、最优线路。确定土壤调查的内容：有机物质、氮、磷、钾、PH值、含水量 、土壤紧实度、植被覆盖率等。

收集或购买次区域的遥感图像，对已经得到的遥感图像进行解译，获得相关数据。搜集并阅读调查地区的各种自然条件、土壤类型即利用状况的资料和图件。

准备共调查填土时用的底图，选用大于成图比例尺的精度要求的地形图，准备调查所用的装备、工具和化学分析设备等。

3.野外调查工作

按照已经设计好的路线，利用GIS软件对设计的几条路线进行空间分析，根据分析得出的结论选择一条最优线路。利用GPS 对选择的路线布设采样点，结合遥感影像和获得的地形图以及其他资料，对采样点的位置设为最优点，使采样点既符合精度要求又能够使路线。

根据选定的路线到实地进行采样。把采集的土壤按照分类和先后次序进行标号，以便记录和查询。

4.室内资料整理

对采集的土壤利用准备好的设备对土壤的成分进行分析，测出土壤的氮、磷、钾、PH值、含水量等。并把所得数据输入GIS数据库，方便以后查询。在室内绘制土壤调查的地图和土壤类型的图表，并编写土壤调查报告。

参考文献：

[1]马蔼乃.遥感概论[M].北京：科学出版社，1984.

[2]浦瑞良 宫鹏.高光谱遥感及其应用[M].北京高等教育出版社，2000.

[3] 贺英魁.遥感测量[M].郑州：黄河水利出版社.2012.8

[4]乔彦肖 李密文 郝跃生.张家口市地质灾害遥感调查报告[R].石家庄：河北地勘局，2000.1-63.