水土保持自动化监测技术的应用探讨

姚明学

【摘要】笔者基于水土流失监测工作实际，对近几年水土保持监测领域所出现的一些实用的自动化方法和技术进行分析归纳与探讨，并列举出各种方法中常用的监测设备，并对各类自动化监测技术的利弊及发展趋势进行了简要分析。

【关键词】水土保持；自动化监测；应用

1、引言

水土保持监测是水土保持工作的基础性环节，同时也是加强水土保持生态建设宏观调控与决策的依据。水土保持自动化监测是从水土资源保护与生态环境维护等角度出发，综合运用多种现代化自动监测技术与方法，对引起水土流失的成因、数量、强度、影响点面、危害程度及防治等环节进行动态监测监控与综合评估的过程，是水土流失防治的基础性环节。作为世界上水土流失最严重的国家，我国水土流失形成原因复杂、危害严重，监测评估方法落后，所以科学运用水土保持自动化监测技术，准确掌握水土流失实际情况，并对水土保持生态建设成效进行科学评估对决策部门掌握监测区域水土流失面积、流失量的变动情况，生物、工程措施等的总体效益演变及生态环境的动态变化，并制定相应的处理措施显得尤为重要。

2、水土保持监测方法

将获取水土保持监测数据的各类手段统称为监测方法。一般根据监测途径及监测对象的差异性，将监测方法概括为微观与宏观监测两大类，微观监测以小区、样地、破面的重力侵蚀等监测内容为主，微观监测方法对水土流失影响较大的沟道侵蚀观测领域较为薄弱，其中的风蚀观测方法在我国当前尚处于初步发展、不断完善阶段，对风蚀与水蚀的复合影响尚无法进行很好地观测，所以风蚀与水蚀复合影响的观测将是微观监测自动化的未来发展方向之一。而宏观监测则以基于地表覆盖信息的遥感监测等内容为主，宏观监测一般采用具有高空间分辨率、多时相、多光谱的摇感数据，在自动化监测技术的支撑下，进行土壤侵蚀、水土流失信息的人机交互式破译，当前以土地利用、水土保持为基础的遥感影像土壤侵蚀解释程序技术已经得到广泛应用。综上所述，可以将当前水土保持监测方法概括为地面监测、遥感监测和调查监测等三种类型。对于典型区和典型断面水土流失等情况适宜采用地面监测方法，将典型样点（区）作为监测对象，通过观测仪器与传感装置等进行连续性地面监测，以获得水土流失的典型数据。作为普遍采用的宏观监测手段，遥感监测具有很强的实时性与宏观性，其主要利用遥感卫星影响处理技术、地理信息系统技术和GIS、GPS全球定位技术，进行地区土壤侵蚀及水土流失数据的实时获取，为水土保持防治决策提供技术依据。

3、水土保持自动化监测技术的应用

3.1 模型监测预报技术的应用

我国对水土流失监测预报模型的研究并借此评价水土流失环境危害与水土保持防治效益等工作始于上世纪八十年代，例如，在监测模型构建方面，先进性破面、小流域水土流失及防治效果的监测，在此基础上进行不同尺度水土流失预测预报模型的研究。运用该方法进行水土保持监测研究的重点是通过所获取的监测数据对包括陡坡和长坡条件下土壤侵蚀规律的研究，建立其侵蚀的数学模型，并对土壤侵蚀因子进行定量评价，并总结出我国不同土种土壤可蚀性与土壤属性的关系，并估算出土壤可蚀性评价的基本方法。此外，模型监测预报技术还可应用于坡面水蚀预报模型、小流域分布式水蚀预报模型、风蚀预报模型及农业非点源污染模型等的构建。

3.2 “3S”遥感技术的应用

“3S”技术是遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球卫星定位系统（GPS）的统称，是摇杆和信息技术领域自动化监测的高新技术，当前，“3S”遥感技术正处于日新月异的发展阶段，其中在空间遥感信息获得技术方面，正在建立和形成一個多层次、立体位、多角度、全方位、全天候的对地观测网；在信息与数据处理方面，正在实现遥感、制图、地理信息系统、卫星定位系统、虚拟现实技术决策支撑一体化、数字化；在技术应用层面，信息提取的自动化与智能化，通过信息共享实现网络化的环境空间基础性信息设施，并逐步增强其信息分析能力是发展目标。我国从上世纪九十年代末期开始，“3S”遥感技术便被逐步应用于水土流失监测。

3.3 遥感动态监测技术的应用

遥感动态监测技术具有多时相、周期性和连续性等优点，该技术通过监测，对不同时相且同一区域内的遥感数据进行提取并分析整合，作为相关部门进行水土流失监测及水土保持决策的重要依据。该技术对水土流失信息的提取和处理是建立在“3S”遥感和GIS技术基础上，可以客观、快速获取区域内水土流失的主要影响因素及流失状况等信息。在实践中，遥感动态监测技术也可以越野监测车作为遥感平台，利用地物波谱仪等遥感器进行定位，并进行水土流失信息的采集，同时配合自动化的GPS卫星定位技术，对所获取的水土流失数据资料进行数字化、矢量化处理，通过地面遥感图像技术对其进行判读与输出。

遥感动态监测技术主要应用于土壤侵蚀调查与评价、制图研究、土壤侵蚀及水保信息系统建立等多方面，今后该技术的发展方向为实现国家水土流失与水土保持的动态监测、建立中国水土流失定量评价模型系统、定期快速清查区域内水土流失状况并建立国家水土保持管理信息系统。将地面遥感与“3S”技术有机结合起来，可以实现野外监测工作的自动化、数字化与智能化，大大简化监测流程，节省费用，大大提高了水土保持监测工作对精度的要求，实现了监测自动化与常规监测手段的完美结合。

3.4 监测网络信息管理技术

监测网络信息管理技术是实现水土保持自动化监测的客观要求，同时也是进行水土保持自动化预测预报的载体，可以说上述自动化监测技术的发展与进步都必须基于水土保持监测网络的不断完善。对于监测网络信息管理技术，当前主要致力于初步建成覆盖全国的水土保持监测网络并建立起全国水土保持数据库及信息管理系统，实现对水土流失最为严重区域、重点防治区域及大型开发建设项目区域的实时监测与动态管理，在此基础上，逐步建立和完善覆盖全国的水土保持自动化监测网络，建立健全水土保持自动化监测技术标准体系与制度建设，形成高效精准的信息自动采集、处理、传输与发布体系。

参考文献：

[1] 陈楠，武剑，水土保持自动监测信息化系统关键技术初探[J]，河北水利，2013（06）

[2] 杨恺，无人机遥感技术在开发建设项目水土保持监测中的应用[J]，陕西水利，2013（07）