【摘要】新疆對(duì)水土流失治理和監(jiān)測(cè)的重視程度逐漸加大，水土流失監(jiān)測(cè)在水土保持與荒漠化防治中的地位也逐漸凸顯。3S技術(shù)是進(jìn)行水土流失監(jiān)測(cè)的有效工具，就目前3S技術(shù)在新疆水土流失監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與進(jìn)展進(jìn)行分析，提出存在的一些問(wèn)題及在該領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】水土流失；3S技術(shù)；監(jiān)測(cè)；應(yīng)用

新疆的水土流失日益加劇的現(xiàn)象，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)林牧業(yè)的正常生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重影響，與生態(tài)環(huán)境保護(hù)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步調(diào)不一，因此，水土流失監(jiān)測(cè)在水土保持和荒漠化防治中的地位逐漸凸顯。由于水土流失是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，應(yīng)用3S技術(shù)可對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，為災(zāi)害預(yù)警提供快速、精準(zhǔn)的科學(xué)支持，促進(jìn)水土流失監(jiān)測(cè)研究的迅速發(fā)展。

1、水土流失監(jiān)測(cè)技術(shù)、方法

新疆大部分地區(qū)由于氣候、地理、歷史等原因，造成了大面積的水土流失。水土流失形式包括土壤及母質(zhì)、基巖受水力、風(fēng)力、凍融和重力作用的侵蝕形式，以及被侵蝕物質(zhì)的搬運(yùn)形式和堆積形式。從解剖水土流失形式入手，總結(jié)歸納水土流失規(guī)律的共性，是因地制宜地科學(xué)規(guī)劃水土保持措施的前提和必備條件。

傳統(tǒng)的水土流失監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)較為粗放，對(duì)數(shù)據(jù)和圖像的處理和分析，缺乏先進(jìn)技術(shù)做支撐，加大了內(nèi)業(yè)工作量。同時(shí)，水土流失是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，分析速度明顯滯后于其發(fā)展速度，對(duì)預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和處理結(jié)果產(chǎn)生的影響較大。

2、應(yīng)用3S技術(shù)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)水土流失

3S技術(shù)是綜合的技術(shù)概念，RS（遙感）、GIS（地理信息系統(tǒng)）及GPS（全球定位系統(tǒng)）都是作為單獨(dú)的技術(shù)被提出來(lái)的。在水土流失監(jiān)測(cè)中根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象、層次的不同，從而采取不同的監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)，主要方法包括：應(yīng)用3S技術(shù)進(jìn)行地面觀測(cè)、專項(xiàng)試驗(yàn)、調(diào)查統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析等。

2.1 RS技術(shù)在水土流失監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

遙感技術(shù)主要是指從遠(yuǎn)處探測(cè)、感知物體，衛(wèi)星作為此技術(shù)的傳感器的遙感平臺(tái)，受地面條件影響較小，覆蓋的范圍較為廣泛，可有效收集水土流失相關(guān)因素。由于新疆特殊的地理特征，野外條件較為惡劣，應(yīng)用RS進(jìn)行水土流失監(jiān)測(cè)，將會(huì)大大提高工作效率。

在實(shí)際工作中，應(yīng)用最多的是衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。采用2002年MODIS1km的全年NDVI時(shí)序數(shù)據(jù)將新疆及周邊地區(qū)的土地覆蓋進(jìn)行分類，研究表明新疆及周邊地區(qū)24萬(wàn)km2的土地有潛在荒漠化的趨勢(shì)。

通過(guò)多時(shí)相遙感信息的對(duì)比，分析塔里木河中下游區(qū)域生態(tài)環(huán)境的演變過(guò)程，編制完成四個(gè)時(shí)相的阿拉干地區(qū)土地沙漠化類型圖。利用MODIS數(shù)據(jù)對(duì)艾比湖地區(qū)荒漠化現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，艾比湖地區(qū)從2002～2004年荒漠化趨于嚴(yán)重，但1993年較2004年荒漠化程度減輕，即在這11a中荒漠化程度呈現(xiàn)波動(dòng)變化，但總體趨勢(shì)呈好轉(zhuǎn)跡象。

2.2 GIS技術(shù)在水土流失監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

GIS主要用于編輯、管理監(jiān)測(cè)信息，其圖形、屬性數(shù)據(jù)處理等空間數(shù)據(jù)信息處理，是集中多項(xiàng)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。利用GIS可進(jìn)行遙感普查數(shù)據(jù)資料管理，為水土保持工作提供合理的決策依據(jù)，并且能夠?yàn)榛哪姆乐魏退帘３址桨柑峁┖驼砘A(chǔ)資料，運(yùn)用GIS與相關(guān)模型可完善荒漠化防治和水土保持計(jì)劃中的漏洞。

應(yīng)用RS與GIS技術(shù)，利用2004年和2009年TM遙感數(shù)據(jù)研究分析表明，近5a來(lái)新疆克拉瑪依市荒漠化土地面積總體呈略微減少趨勢(shì)，但荒漠化程度明顯變輕，主要表現(xiàn)為極重度風(fēng)蝕荒漠化和鹽漬化荒漠化且分別減少了21.96%和7.44%。

2.3 GPS技術(shù)在水土流失監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)（GPS）是現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，具有全天候、多功能等特征，有較高的精度和效率，主要用于獲取地理位置信息，數(shù)據(jù)收集精度較高，與監(jiān)測(cè)有關(guān)的專題數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查繪制專題圖。應(yīng)用GPS技術(shù)可改善RS技術(shù)的時(shí)間性，無(wú)法及時(shí)反映影像等局限性。在宏觀方面，對(duì)自然水土流失的監(jiān)測(cè)，應(yīng)用GPS技術(shù)可建立GPS控制網(wǎng)進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量，提取合理的區(qū)域內(nèi)水土流失和土地利用信息。在微觀方面，監(jiān)測(cè)坡面地形變化、溝頭前進(jìn)以及溝底下切速度等可利用GPS技術(shù)。同時(shí)，還可應(yīng)用GPS技術(shù)在最短時(shí)間內(nèi)確定開(kāi)荒、毀林、破壞水土保持情況等。在水土保持監(jiān)測(cè)時(shí)，如果遇到新增加的水土流失區(qū)域，應(yīng)用GPS快速RTK技術(shù)測(cè)量其流失面積及分布狀況，從而進(jìn)行水土流失監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)。

2.4水土流失監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)應(yīng)用實(shí)例

2008年初中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所聯(lián)合烏魯木齊氣象衛(wèi)星地面站，共同承擔(dān)了風(fēng)云三號(hào)地面應(yīng)用系統(tǒng)工程建設(shè)項(xiàng)目“風(fēng)云三號(hào)衛(wèi)星產(chǎn)品在新疆荒漠化監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用”。進(jìn)行了基于FY-3A植被指數(shù)的北疆地區(qū)荒漠化的遙感監(jiān)測(cè)，其整體判讀正確率達(dá)82.3%。

塔里木河流域是中國(guó)Lucc研究及生物多樣性保護(hù)的關(guān)鍵區(qū)域之一，應(yīng)用3S技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境的演替規(guī)律，對(duì)比分析1959年、1983年、1992年及1996年4年航空及航天遙感信息發(fā)現(xiàn)，下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境的變化和自然及人為因素密切相關(guān)?；凇?S”技術(shù)的塔里木河下游中段土地沙漠化監(jiān)測(cè)研究表明，2000年非沙漠化土地重心，與1990年相比向北偏東偏移2.5km，至 2006年又向東偏移1.09km。從總的偏移趨勢(shì)來(lái)看，非沙漠化土地重心越來(lái)越向耕地比較集中地靠攏。這與研究區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境變化基本一致。

應(yīng)用3S技術(shù)對(duì)新疆耕地鹽漬化狀況進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，新疆灌區(qū)鹽漬化耕地面積占耕地面積的32.07%，近20a來(lái)鹽漬化耕地面積占耕地總面積的比例變化不大。鹽漬化耕地大部分市縣均有分布，南疆重于北疆，主要分布在洪積扇的中下部、河流中下游、地勢(shì)平緩低洼等區(qū)域。新開(kāi)墾的耕地中，土壤鹽漬化現(xiàn)象普遍[2]。

以新疆艾比湖地區(qū)為研究區(qū)，利用遙感影像數(shù)據(jù)提取研究區(qū)各類荒漠化的現(xiàn)狀與動(dòng)態(tài)變化信息。研究表明，2002～2005年，艾比湖湖面面積縮小了322.51km2 ，同時(shí)土地荒漠化面積總體增加了7.18 %，土地荒漠化的過(guò)程相應(yīng)地也發(fā)生了變化，風(fēng)蝕、復(fù)合荒漠化增加而土地鹽漬化減少，荒漠化程度加重，復(fù)合荒漠化類型增加并向其他土地類型擴(kuò)展。

3、結(jié)語(yǔ)

在水土流失監(jiān)測(cè)中廣泛應(yīng)用3S技術(shù)，對(duì)原始遙感影像資料、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)管理和信息發(fā)布，有效提高水土保持監(jiān)測(cè)的效率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)也為水土流失監(jiān)測(cè)提供實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和相關(guān)動(dòng)態(tài)的三維位置、航速、時(shí)間信息等多功能、高精度的基礎(chǔ)資料。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王莉雯，牛錚，衛(wèi)亞星.基于MODIS NDVI的新疆潛在荒漠化區(qū)域探測(cè)[J].2007，26（6）：456-460.

[2] 王讓會(huì)，宋郁東，樊自立等.3S技術(shù)在新疆塔里木河下游生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)研究中的應(yīng)用[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，24（4）：59-63.