遙感在水土保持中的應用
關鍵詞 水土保持監測 水土流失 遙感技術
隨著遙感影像資源的豐富和處理技術的日益提高，遙感影像覆蓋面廣、周期快、分辨率高和信息量豐富等特點使得遙感技術在水土保持監測領域發揮越來越大的作用。 壹、遙感應用於水土流失監測與評估 近年來，隨著遙感技術的發展，特別是高空間分辨率的遙感衛星影像進入實用化階段，使得它在水土保持工作的規劃、治理、監督等方面的應用越來越得到重視，其宏觀、快速和客觀的優勢得到充分的發揮，已經成為壹個重要的水土流失監測手段。 1．遙感資料的選取 水土流失的發生與發展是壹個時空變化的過程，它的監測與評估需要根據不同的目的而采用不同的尺度。氣象衛星影像具有時間分辨率高、監測範圍大和數據處理費用低等特點，但它的空間分辨率低，像元所反映的信息具有較大的地域混合，適用於大範圍，植被蓋度、坡度、地表組成物質較均壹的區域；資源衛星具有多波段、多時相特性，空間分辨率相對高，可有效地獲取更精確的地表信息，為水土流失信息提取、模型分析提供數據支持。但它對壹個地區的重復觀測周期長，往往在關鍵時期得不到所需的資料。為了滿足水保監測在時間分辨率、空間分辨率等方面的要求，通常將不同來源的信息(包括遙感的和非遙感的)進行復合，從不同的角度提高了水保監測的數據源精度(見圖1)。 2．土壤侵蝕信息提取 利用遙感技術進行土壤侵蝕信息提取是以衛星影像為主要信息源，以1:10萬地形圖和1:25萬數字化地圖為基本工作底圖，樣區調查以1:1萬和1:5萬地形圖為工作底圖，並與各種專業圖件(如地質圖、地貌圖、植被圖、土壤圖、土地利用圖等)及水文氣象資料和其他統計資料相結合，以專業化遙感圖像處理、計算機輔助人機交互解譯、GIS空間分析等為技術手段，結合野外路線調查、典型樣方調查，在建立解譯標誌的基礎上，充分發揮多光譜、多源圖像處理技術和專家經驗，實現侵蝕類型、侵蝕等級、地表組成物質、水土保持分區、植被覆蓋度、坡度等土壤侵蝕信息提取(見圖2)。
3．結論 通過航空、航天手段獲取遙感影像資料，實時監測水土流失的發展勢態，並在地理信息系統的支持下，對水土流失趨勢進行分析，其結果以直觀的圖形、圖像、圖表的形式傳遞給決策部門，是制定水土流失、水土保持對策的重要依據。 圖1 多源遙感數據預處理及數據復合工作流程 二、遙感動態水保監測分析 遙感動態水保監測是利用遙感的多傳感器、多時相的特點，通過不同時相相對同壹地區的遙感數據進行變化信息的提取。遙感信息的周期性和連續性為動態水保監測提供了可能。利用實時的遙感圖像對土壤侵蝕強度的年度動態變化進行監測；分析土壤侵蝕總量以及年度變化趨勢、植被資源動態變化趨勢、工程措施治理效益、林草種植措施效益；對水土流失嚴重、生態環境惡化地區提出警示；通過對資料分析與評價，定期發布水土保持狀況公告。 1．遙感動態水保監測的特點 壹是采用的方法多樣，以目視判讀、計算機圖像處理以及兩者相結合的方法進行；二是監測的空間尺度廣泛，從某典型小流域至整個流域乃至全國範圍；三是監測的時間跨度大，從幾年的變化到幾十年的變化。 2．遙感動態水保監測的流程 遙感影像應用在水保監測中的目的主要是監測水土流失的變化情況，水土保持調查數據的真實程度和準確性，監督水土保持規劃的執行情況和進展情況，為國民經濟建設和發展提供科學依據。水土保持監測功能主要包括以下6個方面：面蝕監視，溝蝕監視，水文要素監視，其他監視，水土流失成因分析，水土流失危害預測。 (1)數據資料的獲取
綜合分析影響水土保持的因素，包括土地分類、土壤侵蝕類型、侵蝕強度、地貌類型、母巖類型、植被蓋度、坡度屬性等，結合遙感技術的應用特點，著重從三個方面收集數據資料：①遙感影像資料(TM、SPOT)；②1:5萬地形圖、土地利用分類圖、行政區劃圖、土壤侵蝕圖等；③基於文字和數據表格的監測區詳查資料。 (2)監測工作流程
遙感動態水保監測技術主要是對不同時相的遙感數據進行組合、融合以提取出土地利用的變化信息，並結合實地調查與變更詳查數據對監測變化信息進行核查，采用重點地區逐個圖斑對照，壹般地區統計比較的檢查方法，對信息提取結果反復核查修改，直至滿足精度要求。最後，生成各種格式的水土流失專題報表，通過各種統計分析預測未來水土流失變化，提取水土流失專題信息生成各種統計圖表。包括以下3個方面：壹是專題報表生成，二是統計分析，三是統計圖表生成。
圖2 土壤侵蝕信息提取流程圖
圖3 土壤侵蝕信息提取流程圖 動態監測流程如圖3所示。 3．水保監測精度評定 監測精度是水保監測的重要技術指標之壹，監測方法和信息源是影響精度監測的主要因素。依據最新的土地利用現狀圖及使用GPS接收機進行野外實測，對於小範圍的試驗區，針對5個像元以上的變化信息圖斑逐個檢查，進行精確定位；對於大範圍的監控區進行抽樣核查，最後統計動態變化圖斑的屬性、面積及精度比較等數據。 4．結論 采用高新技術對土地利用現狀進行動態監測，利用已有的土地利用、水保監測數據、圖件以及最新的衛星遙感信息，在GPS和GIS的支持下，對水土保持進行動態監測，及時掌握水保的最新動態變化；將空間遙感數據和其他專業數據進行綜合分析，提高了遙感技術在水利信息化應用中的深度，為國家水土保持生態環境政策制定、水土保持信息定期發布、各級領導宏觀決策、水土保持監督執法、科學規劃、治理措施實施等提供科學依據，並且是實現由傳統水保向現代水保轉變的有效措施和技術支撐。同時，它用最少的人力、物力完成全國的水土流失調查，它的費用是常規方法的千分之壹或萬分之壹。遙感水土流失調查的成果對於水土保持治理規劃、國土資源整治都將產生重要的應用價值和社會效益。