水土保持自动化监测技术在榆林地区的应用初探

庞耀立

（陕西省水土保持勘测规划研究所 陕西 西安 710016）

1 水土流失现状

榆林市是北方农牧交错带上典型的生态脆弱区，在地貌上为毛乌素风沙区向陕北黄土丘陵区的过渡，在气候上是干旱、半干旱向半湿润气候的过渡，在地带性植被类型上呈现出典型草原向森林草原的过渡，在经济活动方面，又是农、牧、矿业与城市化过程等综合作用下形成的农牧工矿交错区，人类活动复杂，土壤侵蚀严重，土地荒漠化、沙化等退化问题突出。

随着人口的快速增长和消费需求的日益增大，不合理的土地开垦和无序的水资源开采对生态环境的影响也在不断增强。至2010年末，全市境内因采矿形成的采空区面积约为501 km2，塌陷区面积为117km2，采空塌陷直接损毁房屋5158间，影响房屋2420间；损毁的水浇地、旱地、林草地等共8405 hm2；因煤炭资源开发已造成了4条地表径流断流，340多个泉眼干涸。全市的湖泊数量由大开发前的869个减少到目前的79个，矿区负效应日益凸显。随着全市煤炭产业的不断发展，采煤塌陷地面积将不断扩大。经预测，到2020年，全市塌陷区面积将达到42263hm2。其他各种类型和规模的生产建设项目，都在项目建设期和运行期造成不同程度的水土流失。

2 水土保持的重要性

榆林市水土保持的重要性不仅对当地经济社会可持续发展有着直接重大影响，也是全省水土保持建设中至关重要的一环。而要想搞好水保，就必须先掌握和监控好现有的水土流失情况。近年来随着计算机技术、GSM通讯技术、物联网技术的发展使得水土保持自动化监测有了实现的可能性。

3 监测网络建设

通过以上技术的集成运行可以长时间的对选定监测点进行稳定有效的监测，并将数据实时传送回控制中心并能整理储存，为以后监督管理、规划项目等提供技术资料支撑。现将监测网络的建立设想做以下几个步骤的说明。

3.1 监测对象

按照因地制宜的方式布设，具体包括北部府谷县、神木县、横山县、靖边县和定边县六县主要观测风蚀，南部佳县、子洲县、米脂县、绥德县、吴堡县和清涧县六县主要进行水蚀观测。考虑到榆林市地处我国风力侵蚀和水力侵蚀复合地带，复合侵蚀区域界线依然是目前科学领域悬而未决的问题，分别在南部佳县和清涧县2个水蚀观测站增加风蚀观测，在北部榆阳区和定边县2个风蚀观测站增加水蚀观测。风蚀观测主要考虑土地利用类型，分别是裸地、耕地和草地。水蚀观测包括径流场和小流域控制站。其中径流场依据综合站和常规站的功能，分别考虑不同自然影响因素、土地利用和水土保持措施因地制宜进行布设，分别有裸地、耕地、林地、灌木林地、草地不同土地利用径流小区；不同坡度和坡长的径流监测小区；水平梯田、坡式梯田和退耕还林地等不同水土保持措施大型径流场；以及沟间地、沟谷地以及全坡面对比的大型径流场等。小流域控制站主要考虑治理与非治理对比。

3.2 监测内容

水蚀径流场主要监测降雨、径流、泥沙、植被覆盖和土壤水分5项主要内容；风蚀场主要监测风速、风向、风沙（起沙量）、植被覆盖和土壤水分5项主要内容；小流域控制站主要监测降雨、径流（流量、流速和水位）、泥沙3项主要内容。

3.3 观测仪器与设备

水蚀径流小区采取自动化记录径流，自动化采集泥沙样品，人工分析含沙量。小流域控制站观测采取自动化记录水位和流速，同样自动化采集泥沙样品，人工分析含沙量的方式。风蚀观测场采用自动记录风速，自动化采集沙样，人工分析起沙量。降雨量和风速数据通过自动雨量计和风速仪测量，数据可实施远程传输。

3.4 流域水系及小流域信息提取

依托数字地形图和高分辨率遥感影像，通过建立数字高程模型，开展全市境内各级河流、流域边界、小流域边界及沟系信息提取，建立全市流域-水系拓扑关系及小流域基础空间数据库提供信息资源，为水土保持以小流域为单元进行管理和业务分析提供“身份证”。

3.5 数据标准化处理与入库

DEM数据、土地利用、土壤侵蚀数据等空间数据按流域和行政区划两种空间逻辑进行处理建立多层空间索引数据入库；遥感数据和DEM数据经过融合、镶嵌、配准等处理，然后重采样并建立栅格金字塔，金字塔级别与相应的矢量数据相匹配；纸介质数据通过办公软件或GIS软件矢量化处理，处理的数据均保持同一投影类型和行政边界，同一级别数据达到空间位置匹配和精度统一。

3.6 应用服务平台建设方案

水土保持信息化应用服务平台建设，主要是从水土保持业务流程中提炼出公用的、基础的业务处理、分析功能，形成规范统一的各类基础组件，为水土保持业务应用系统建设、运行、协同提供统一的基础支撑服务，解决业务应用之间的互通、互操作、数据共享与集成等问题。

4 结论

项目实施后，将建成覆盖全市不同水土流失类型区的水土保持监测站网，具有技术先进、数据采集自动高效、监测指标针对性强、目标明确等特点，能够实现水土流失动态监测，生产建设项目及其重点区域动态监控，水土保持生态建设项目监测和效益评价、水土流失重大事件、灾害事件、突发事件、重点工程、重点区域等的监测和监督执法等目标同时为水土保持规划和政策制定提供科学依据。陕西水利