“3S”技术在水土保持中的应用
时间：2020-12-10 08:03:30 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘 要：“3S”技术是指遥感技术、地理信息系统技术、全球定位系统三者相互独立又互相支持技术的总称。水土保持是对已破坏土地、水域进行治理的措施。文章基于“3S”技术在水土保持中的应用入手，重点分析了RS、GIS、GPS及三者集成技术在水土保持中的应用。指出在水土保持治理中面临的问题并提出意见，对“3S”技术应用在水土保持中的发展趋势做了展望。
关键词：“3S”技术；水土保持；应用
中图分类号：S157 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）25-0161-02
前言
水土保持是指由于人类破坏与自然影响对土地资源、水资源破坏所进行的保护、合理利用与开发等一系列相应措施的工作。水土流失常见于山丘地区，其影响巨大且较难控制[1]。特别是我国黄土高原地区，水土流失严重，由水土流失所产生的土地退化、河湖淤积、沙尘天气对人民生产生活带来极大困扰。党中央由此对水土保持工作尤为重视。1993年，国家下发了“关于加强水土保持工作的通知”文件，将水土保持作为必须长期坚持的一项基本国策[2]。2011年，《水土保持法》正式实行。2006年以来，全国审批水土保持生产建设项目共计约34万个，注资共计约4千多亿元，虽在一定程度上减缓了水土流失速度，但目前中国水土流失土地面积仍然约占国土总面积的30%[3]。基于此，水土流失治理迫在眉睫。
1 “3S”技术发展现状
1.1 “3S”概况
RS是远距离、非接触的对地探测技术，能够以较低成本实时获取真实准确的多谱段、多传感器、高分辨率、多时态数据。GIS技术是在计算机系统辅助下，对地球表层信息进行采集、分析、管理等一系列处理的空间信息系统，能够存储、管理海量数据，对空间信息进行动态分析与预测[4]。GPS是由美国研制的在全球范围内定位、导航系统，能够为用户提供实时、高精度、低成本的导航位置信息[5]。
1.2 “3S”发展
RS的发展起源于19世纪的空中摄影，20世纪60年代初发展为一门新兴技术。1957年，苏联成功发射了第一颗遥感卫星。1970年，我国成功发射了第一颗人造卫星，标志着遥感事业迎来了新的发展时期。GIS在国内发展起步虽晚，但势头正猛。特别是80年代以来，在理论、开发、人才等方面均有较大进展。武汉测绘科技大学率先于80年代末建立了信息工程专业，开启了国内GIS人才培养的先河。1994年4月，我国逐步成立了“中国GIS协会”、“中国GIS技术应用协会”，方便国内进行学术交流。目前国内相继推出了具有自主版权的GIS软件，如GEOSTAR、CITYSTAR、MAPGIS等，我国GIS的发展已朝着跻身国际先进行列迈进。GPS最初由于军需而产生。1989年，第一颗GPS工作卫星成功发射，开启了为民用服务的GPS系统。
2 “3S”在水土保持中的应用
2.1 RS在水土保持中的应用
RS通过传感器对物体电磁波反射进行探测从而获取遥远的地球表面信息，且在获取过程中，能够对观测对象动态监测，不受探测地条件制约，具有大面积同步监测、快速准确、时效性强、操作简便等特点。在水土保持监测中，首先通过RS对地表信息进行扫描、摄影，获取遥感影像，其中包含了植被类型、土地利用类型等进行水土流失预测、水土保持的必需因子。可以准确对观测区域内水土流失情况进行调查分析。随着计算机技术的进步，遥感技术也得到快速的发展。在水土保持领域中，低空遥感与地面雷达可以实现近地面地表信息的获取，在过去，由于遥感常常受到云层阻碍无法获取完整准确信息，但是随着无人机的问世与发展，无人机与遥感技术结合使用可以克服这一问题，使遥感技术更具灵活性。利用遥感技术获取的遥感影像文件，为水土保持、荒漠化防治提供了依据，为水土保持工作做出了准确决策。
2.2 GIS在水土保持中的应用
GIS在国内起步相对国际较晚，20世纪80年代，GIS在水土保持中的应用逐渐显现出来。经过多年的发展，GIS在水土保持中的应用已经非常广泛，具体应用在水土保持动态监测、水土保持规划与设计、土壤侵蚀分析方面。在水土保持规划设计中的基础数据获取、水土流失分析、土地资源分析评价、水土保持措施布局、单项工程设计、投资概率预算和经济分析阶段中，都离不开GIS对遥感图像的解译、数据的获取、查询、分析、显示、评价功能[6]。在数据获取阶段，GIS基于遥感影像进行资料整理编辑。在水土流失、土地资源分析中，GIS利用其地学分析能力分析水土流失因子，得到区域流失特点、主导要素及流失趋势。在水土保持措施布局、工程设计、经济预算中，GIS将社会、人文、经济要素结合分析，将多方面复杂问题进行科学合理分析，为水土保持规划与设计提供科学决策。在水土保持动态监测中，GIS基于其空间分析功能在数据库中提取构建数字化小流域。结合水土流失预测模型进行小流域土壤侵蚀与治理成效预测[7]。
2.3 GPS在水土保持中的应用
GPS能够快速、准确地确定空间位置，具有全时段、灵活方便作业、不受天气状况及通讯条件影响等明显优势，已经成为当今空间定位的主要手段，应用在水土保持中具有不可替代的位置。在水土流失调查特别是水土流失野外采点工作中，GPS能够提供准确的点、线、面三维坐标位置信息。GPS在水土流失监测中以1s的速度快速定位，实时对水土流失情况进行监测，获取连续动态的水土流失信息，从而实现对水土流失情况分析与预测，做出科学准确高效水土保持措施。
3 “3S”集成技术在水土保持中的应用
“3S”集成技术即RS、GIS、GPS三种地理信息技术的整体，是基于计算机发展产生的技术产物[8]。在实际水土保持工作中，往往是三者集成在一起能发挥出更大的作用。“3S”系统能够自动化采集、实时性更新、动态性分析、智能化运用数据，从而实现为水土保持工作提供解决方案及科学决策。GPS准确定位，RS获取海量信息，GIS提取分析数据，进行综合性分析，形成对地监测系统[9]。再将系统与水土流失预测模型结合，构建水土保持管理监测平台，从而更好地开展水土保持监测与治理工作，大大推进了水土保持技术的现代化与信息化。
4 建议与展望
为将“3S”技术在水土保持中的应用更加成熟，提出如下建议：
（1）建立全网水土保持信息数据库。以便相关部门了解水土流失信息，为水土流失控制，水土保持做决策支持。
（2）加强“3S”技术人才培养。人员是任何决策系统的核心，起着最为关键的作用。中国的水土保持工作任务艰巨，需要保障足够技术人才支撑。
（3）推进无人机技术和近地面监测技术克服由于天气原
因对遥感获取数据的干扰。
（4）加强水土保持监督治理。发动群众参与，监督政府水土保持工作。
中國面临的水土流失问题严重，任务艰巨，缺乏快速见效的控制方法。水土保持工作不仅需要国家及社会的大力支持，还需要科学先进的治理手段。“3S”技术集成了RS空间决策、GIS空间分析、GPS高精度监测的优势，未来在水土保持领域应用的空间会越来越广阔。“3S”在水土保持领域中的应用会朝着网络化、智能化、规范化、信息化发展。
参考文献：
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[6]李强.基于IDL遥感图像数据库的设计与实现[D].兰州大学，2008.
[7]刘武林.岷江流域土壤侵蚀演变与治理对策研究[D].四川农业大学，2008.
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