杜 璇
（杨凌职业技术学院水利工程分院，陕西杨凌 712100）
到目前为止，我国自然界中的水土流失情况已经越发严重，这种越来越失衡的情况不仅对当地的林业、畜牧业和林业造成严重的危害，让生态越发失衡，让经济持续遭受到破坏，同时还将大量的泥沙等物质带入到当地的河流中，也使得水库中的水容量受到一定程度的影响，而对于河流来说，让其逐渐成为地上悬河，持续性降低当地水利设施的调节能力和自然界中河道的抗洪能力，增加了河流下游的洪涝等自然灾害，给整个河道的防洪和治理造成了巨大的难点。在这种情况下，为了了解自然界中水土流失情况发生的动态情况，及其随着自然气候发展对应的变化情况，同时对区域内水土流失采取及时、有效的治理措施，让我国在战略上实现可持续性发展，对我国境内的水土流失情况进行持续的监控和管理已经成为一个不容忽视的问题。
从目前我国的发展情况来看，对于区域内小流域的水土流失情况没有十分有效的先进技术手段进行整体情况的预测、深入评估和监管。在传统的关于自然界中水土检测方法较多采用卫星遥感影像来进行数据的收集，通过不同年份的影响数据来进行深入的分析对比，从而计算出我国水土流失的总面积及其水土流失的总量。这种计算方法存在一定的缺陷，其运行成本较高，更新的速度也有待加强，特别是在雨水较多的季节及区域，对于水土流失的情况不能实时地提供相关数据，因此难以及时制定相应的预防手段对处理突发情况；
同时由于遥感影响的比例尺是偏大的，由其影像进行计算得出的结果精准度不高，对于重点的区域难以实现重点监控。3S技术是GPS、RS、GIS相结合的一种技术，这种技术能够完成对重点需要关注的区域中的土地使用情况进行精准、快速的情况更新，提供准确的水土流失总量和计算水土流失的面积，为防止自然灾害的发生、提前预防和事后治理提供科学、全面的数据支持，让相关部门能够及时地采取各种技术手段来最大程度地减少人民群众的生命、财产损失[1]。
1.1 遥感（RS）技术
遥感（RS）技术从广义上来看，是从较远的地方对所需要进行探测的物体进行测量，不用直接与具体的物体接触，而是在距离较远处通过传感器等一系列的仪器来对待测物体进行探测，并对探测到的大量数据信息，如磁场、地震波、电磁波和电场等的数据信息进行接收，并且在将数据进行传输之后，进行复杂的处理和深入的分析研究，以此来对物体的各项属性进行识别，并识别各项数据的分布情况。在使用遥感技术时，其承载的工具通常选取飞机或者卫星。遥感探测技术有着非常多的优点，例如不会因地面条件而受到限制，且其测试的范围非常大，可以非常清晰地捕获可见光波段的相关电磁波详细信息，同时对于红外线、紫外线等波段的详细信息也能进行捕获。因此，利用遥感技术搜集的影响信息可以迅速地为人们提供地球表面的详细信息。
近年来，遥感技术已经在许多领域得到了应用，例如在军事、区域地质、机构对于地貌的绘制、旅游业和自然环境的监测等领域，都有一定的利用，特别是在自然环境资源的调研工作当中，凸显出了非常明显的优势。遥感技术的使用，能够高效地对我国范围内的土壤信息情况进行收集，完成对土壤情况的调研，这就能够在很大程度上增加相关部门对土壤侵害信息调查工作的精准度及其工作的效率。同时随着持续研发，遥感技术也在不断地进行改善，其信息源得到了扩充，分辨率得到了极大提升，且高空间分辨率的相关数据也在持续进行更新，同时加强了对遥感数据进行定量分析的技术研发，对地理信息相关系统也进行了完善，在实际应用当中，已经将遥感技术用于对自然界中的水土流失情况进行大比例尺的相关调查和持续的动态监管。遥感技术很早就在我国得到了应用，例如在1983年，我国的相关部门就采用了遥感技术，对我国国土内的水土流失情况进行了全面收集。同时随着卫星遥感技术的不断进步，相关部门已经可以得到高分辨率的卫星影像，例如Orb View、SPOT5、IKONOS、COSMOS等，这就可以为技术人员提供大面积的水土流失实际情况，让相关部门得到所需的高清影像资料，为后续的分析提供了数据基础[2-3]。
1.2 地理信息系统（GIS）
GIS指的是地理信息系统，可以对地球表面、空间和地理分布进行整体或者部分信息的采集、数据存储及管理、数据的具体分析、结果的呈现和应用，可以用来对大量的数据进行充分分析和处理。作为研发工作的一款利器，地理信息系统已经在多个领域得到了广泛的利用，例如在矿产资源的分布、防灾减灾工作、国土资源信息的统计、交通运输信息的搜集、自然环境的保护和水电相关设施的建设方面都得到了运用。在进行水土保持的工作时，其主体研究的目标是我国水土资源和其持续发展及变化的过程，在这个研究过程中，涉及了包括地理地貌、土壤性质、大气状态、植被情况以及人类活动的相关因子，其研究信息的时间性和空间性都非常明显。近年来，在我国的水土保持方面，有许多研究中都运用到了GIS，例如在水土保持的相关规划设计、水土保持结果的模拟、土壤遭受侵蚀严重程度的估算、土壤的区域分布现在调查、土壤侵蚀相关监测，土壤侵蚀状态模拟等方面都利用到了GIS，而在后续的研发方向上，需要开发出适用于水土保持的相关规划及管理、土壤侵蚀防治工作的专业GIS[5-6]。
1.3 全球定位系统（GPS）和全球导航卫星系统（GNSS）
GPS（Global Positioning System）指的是全球定位系统，最早是由美国的科技工作者于20世纪70年代开始进行研发的，到1994年就全面完成建设，其是一种全新的定位系统和卫星导航系统，可以在海陆空三方位进行精准定位和全面地实时导航。GPS有强大的功能，可以进行24h持续工作，精准度高，功能齐全，运用效率极高，且操作便捷，应用范围非常广泛[4]。GPS的应用领域非常广泛，既可将其运用到导航版块和测量环节当中，同时还能在测量速度和时间上起到作用，且精准度高，在测速方面的精度为0.1m/s，而在测时方面，其精度可以精准到几十毫秒之内，同时其应用的范围还在持续增加。在对水土保持的作用上，GPS既可以在特定的小范围内对有水土流失的区域进行精准定位和其几何特征的检测，还可以对开发建设项目造成的一些水土流失情况进行监管，同时能够综合分析水土流失治理的总体面积及其在地域内的分布情况。
GNSS即全球导航卫星系统，是一种空间的导航体系，其由卫星、地面的监控部门及对应的用户设备组成，具有稳定性强、使用的覆盖范围面积广、可以不间断运行、精准度高、全球性和定位速度快等一系列优点，是一种非常重要的基础设施，在我国的国防安全方面和国民的总体经济建设部分都起到了非常重要的作用，且已经在导航、授时和具体定位等方面得到了非常广泛的应用，应用面广，实用性强。目前来说，随着物联网、无人驾驶、5G的普及、人工智能等方面的急速发展，人们的生活和生产对于信息方面的准确性和精确度的要求都已经达到了一个全新的高度，从之前的粗放、静止状态、事后和小区域的特性，发展到了目前的精确、动态、及时和不受地域限制的状态。例如在汽车的无人驾驶方面，需要路面上实时信息的精准导航和行驶全过程中的连续支持。
1.4 3S集成技术
RS、GPS、GIS在信息管理上各自都有特点，都可以独立地完成各自所具有的实际功能，同时它们之间也有着诸多的联系，在解决具体问题时，在功能上有着不同的优点和劣势，而这三者进行的有效结合已经成为现代科技发展的一个趋势。3S集成技术在地里信息集成系统中得到了充分发挥，能够对所需数据进行实时的更新和处理，为各种实际问题提供有效的技术和数据支持，是一个自动化的实时智能信息系统。具体而言，3S并不是简单地将这三者进行排列，而是通过一系列严密的数据接口进行系统、严格的集合，让其成为一个综合、全面的大系统，将其整体性能进行了提升。到目前为止，两两相互结合的方式已经为3S集成技术提供了诸多经验。
2.1 逐渐完善产业链条
水土保持和荒漠化防治是一门综合性强，且具有交叉性的学科，其最主要的任务是对我国的水土资源进行调查，并对其出现的问题进行分析研究，提出合理、科学的解决方案，同时需要对关键的理论和相关技术进行提升，让其在生态环境保护、水土资源开发和保持方面得到具体的应用。我国在水土保持和荒漠化防治方面，起步相对于发达国家来说较晚，最早是在我国的重庆市和甘肃省的一部分区域内建立了水土保持相关的试验站，利用实验室对于各项基本数据进行调查和监控，建立起了基本的水土保持相关的基本监测方法，通过各项工作来搜集研究范围内水土流失的具体情况。
2.2 继续扩展治理思路
随着水土保持监测体系的建立，让我国在水土保持等方面能够得到及时有效的信息，并对出现的一系列问题进行深入分析和具体解决。但是在这部分工作进行的过程当中，随着自然环境的不断变化，社会环境也在不停地改变，对于水土保持的相关工作模式和采用的方法也不能停滞不前，而是需要随着环境的变化及时地做出相应的调整，以应对环境变化带来的负面影响。例如在卫星导航进行等位时，其定位的稳定性、精准度和时效性对于工程和科学应用的价值来说有着最直接的影响。
2.3 全社会共同参与
水土保持情况对于我国来说是一项非常重要的部分，对于这方面的研究和管理不能只依靠相关的政府部门和一些监测机构，这对于庞大的水土保持体系来说是不够的，还需要鼓励全社会参与进来，共同对我国的水土保持作出一定的贡献。例如针对我国的水土保持和荒漠化防治的发展现状，许多高校都设立了相对应的学科专业，培养相关的技术人才，为我国水土保持提供有力的后备力量。
3.1 全球定位系统的应用
在对水土保持的动态进行实时监测时，遥感技术需要一定的时间对此进行处理，有时候地面的情况已经发生了一些变化，但是在遥感技术处理后得到的影像上并不能得到及时的呈现，而这时就可以采用全球定位系统（GPS）对此进行及时的矫正和数据的补充。例如在特定的区域，一段时间之内发生了毁林、开荒的情况，且其面积较大，而利用遥感技术得出的影像呈现出来的结果是在毁林开荒事件发生之前的数据，在这种情况下，就可以利用全球定位系统（GPS）来对其进行定位，及时地掌握地区内情况的动态变化，且能够在非常短的时间之内就将新遭到破坏的地域进行精准的测绘，并且将其对应到相应的具体空间位置，这样就能够对遥感技术所生成的数据进行及时的修正和充分的补充，让技术人员能够及时、精准地获取其地理位置的相关数据信息。
3.2 遥感技术的应用
随着遥感技术获得的影像资料越来越多，对影像进行处理的技术也得到了极大提升，遥感技术获得的数据分辨率得到提高，覆盖面积扩大，周期缩短，且信息量大，这让遥感技术在水土保持工作中能够具体地进行运用，让其特有的优势得到充分发挥，成为了水土流失监测工作当中不可缺少的技术手段。遥感技术对水土保持可以进行动态检测，可以对不同时间内，同一块地域的水土相关信息进行搜集，且这些数据具有连续性和周期性。
3.3 地理信息系统的应用
地理信息系统在3S技术中处于信息处理中心的位置。在所有能够对水土流失造成影响的因素里，地形因素所产生的影响是非常大的，特别是坡度带来的相关影响。以前技术人员在进行坡度图勾绘时，需要耗费大量的时间和工序，且其精准度不高，若需要进行大范围的坡度图勾绘，则需要非常长的周期。而地理信息系统中的DTM和DEM模型则能够解决这些问题，可以通过扫描装置和数字化仪器将地形输入到系统中，通过对数据进行矢量化，利用DTM和DEM系统模型进行运算，就可以得到全省甚至全国地域面积内的坡度分级数据图。
应用3S技术对自然界中水土流失进行动态情况的检测，能够及时、精准地掌握观测区的水土流失情况、治理的相关变化信息掌握，让我国的水土流失防治有充分的科学依据。在未来的发展中，3S将成为生态体系建造和自然资源调研的有力技术科技手段，给水土保持工作的检测和相关情况的管理带来实用作用。
猜你喜欢 精准度遥感技术水土保持 《水土保持通报》第七届编委会章程水土保持通报(2022年3期)2022-10-16《水土保持通报》第七届编委会成员名单水土保持通报(2022年3期)2022-10-16辛店沟水土保持示范园中国水土保持(2022年10期)2022-10-12山西大同大学“无人机遥感技术及应用”大同市重点实验室山西大同大学学报(自然科学版)(2022年4期)2022-08-29利用遥感技术解析地理试题的研究民族文汇(2022年9期)2022-04-13现代遥感技术在地质找矿中的应用新疆有色金属(2021年5期)2021-11-30水土保持在农业生产中的应用新农业(2020年18期)2021-01-07让党建活动更加有“味”——礼泉县增强“两新”党建精准度当代陕西(2020年24期)2020-02-01无人机遥感技术在地质环境灾害监测中的应用探讨环境与发展(2019年4期)2019-08-06把脉培训农民需求面 提高农业培训精准度安徽农学通报(2016年20期)2016-12-26