遙感在水土保持中的應(yīng)用

隨著遙感影像資源的豐富和處理技術(shù)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(diǎn)使得遙感技術(shù)在水土保持監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。

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一、遙感應(yīng)用于水土流失監(jiān)測與評(píng)估

近年來，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，特別是高空間分辨率的遙感衛(wèi)星影像進(jìn)入實(shí)用化階段，使得它在水土保持工作的規(guī)劃、治理、監(jiān)督等方面的應(yīng)用越來越得到重視，其宏觀、快速和客觀的優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮，已經(jīng)成為一個(gè)重要的水土流失監(jiān)測手段。

1．遙感資料的選取

水土流失的發(fā)生與發(fā)展是一個(gè)時(shí)空變化的過程，它的監(jiān)測與評(píng)估需要根據(jù)不同的目的而采用不同的尺度。氣象衛(wèi)星影像具有時(shí)間分辨率高、監(jiān)測范圍大和數(shù)據(jù)處理費(fèi)用低等特點(diǎn)，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，適用于大范圍，植被蓋度、坡度、地表組成物質(zhì)較均一的區(qū)域；資源衛(wèi)星具有多波段、多時(shí)相特性，空間分辨率相對(duì)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(shù)據(jù)支持。但它對(duì)一個(gè)地區(qū)的重復(fù)觀測周期長，往往在關(guān)鍵時(shí)期得不到所需的資料。為了滿足水保監(jiān)測在時(shí)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(jìn)行復(fù)合，從不同的角度提高了水保監(jiān)測的數(shù)據(jù)源精度。

2．土壤侵蝕信息提取

利用遙感技術(shù)進(jìn)行土壤侵蝕信息提取是以衛(wèi)星影像為主要信息源，以1:10萬地形圖和1:25萬數(shù)字化地圖為基本工作底圖，樣區(qū)調(diào)查以1:1萬和1:5萬地形圖為工作底圖，并與各種專業(yè)圖件(如地質(zhì)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(tǒng)計(jì)資料相結(jié)合，以專業(yè)化遙感圖像處理、計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)交互解譯、GIS空間分析等為技術(shù)手段，結(jié)合野外路線調(diào)查、典型樣方調(diào)查，在建立解譯標(biāo)志的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮多光譜、多源圖像處理技術(shù)和專家經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)侵蝕類型、侵蝕等級(jí)、地表組成物質(zhì)、水土保持分區(qū)、植被覆蓋度、坡度等土壤侵蝕信息提取(見圖2)。

3．結(jié)論

通過航空、航天手段獲取遙感影像資料，實(shí)時(shí)監(jiān)測水土流失的發(fā)展勢態(tài)，并在地理信息系統(tǒng)的支持下，對(duì)水土流失趨勢進(jìn)行分析，其結(jié)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(duì)策的重要依據(jù)。 圖1　多源遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理及數(shù)據(jù)復(fù)合工作流程二、遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測分析

遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測是利用遙感的多傳感器、多時(shí)相的特點(diǎn)，通過不同時(shí)相相對(duì)同一地區(qū)的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行變化信息的提取。遙感信息的周期性和連續(xù)性為動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測提供了可能。利用實(shí)時(shí)的遙感圖像對(duì)土壤侵蝕強(qiáng)度的年度動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測；分析土壤侵蝕總量以及年度變化趨勢、植被資源動(dòng)態(tài)變化趨勢、工程措施治理效益、林草種植措施效益；對(duì)水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境惡化地區(qū)提出警示；通過對(duì)資料分析與評(píng)價(jià)，定期發(fā)布水土保持狀況公告。

1．遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測的特點(diǎn)

一是采用的方法多樣，以目視判讀、計(jì)算機(jī)圖像處理以及兩者相結(jié)合的方法進(jìn)行；二是監(jiān)測的空間尺度廣泛，從某典型小流域至整個(gè)流域乃至全國范圍；三是監(jiān)測的時(shí)間跨度大，從幾年的變化到幾十年的變化。

2．遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測的流程

遙感影像應(yīng)用在水保監(jiān)測中的目的主要是監(jiān)測水土流失的變化情況，水土保持調(diào)查數(shù)據(jù)的真實(shí)程度和準(zhǔn)確性，監(jiān)督水土保持規(guī)劃的執(zhí)行情況和進(jìn)展情況，為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。水土保持監(jiān)測功能主要包括以下6個(gè)方面：面蝕監(jiān)視，溝蝕監(jiān)視，水文要素監(jiān)視，其他監(jiān)視，水土流失成因分析，水土流失危害預(yù)測。

(1)數(shù)據(jù)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(qiáng)度、地貌類型、母巖類型、植被蓋度、坡度屬性等，結(jié)合遙感技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，著重從三個(gè)方面收集數(shù)據(jù)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(qū)劃圖、土壤侵蝕圖等；③基于文字和數(shù)據(jù)表格的監(jiān)測區(qū)詳查資料。　

(2)監(jiān)測工作流程

遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測技術(shù)主要是對(duì)不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行組合、融合以提取出土地利用的變化信息，并結(jié)合實(shí)地調(diào)查與變更詳查數(shù)據(jù)對(duì)監(jiān)測變化信息進(jìn)行核查，采用重點(diǎn)地區(qū)逐個(gè)圖斑對(duì)照，一般地區(qū)統(tǒng)計(jì)比較的檢查方法，對(duì)信息提取結(jié)果反復(fù)核查修改，直至滿足精度要求。最后，生成各種格式的水土流失專題報(bào)表，通過各種統(tǒng)計(jì)分析預(yù)測未來水土流失變化，提取水土流失專題信息生成各種統(tǒng)計(jì)圖表。包括以下3個(gè)方面：一是專題報(bào)表生成，二是統(tǒng)計(jì)分析，三是統(tǒng)計(jì)圖表生成。

3．水保監(jiān)測精度評(píng)定

監(jiān)測精度是水保監(jiān)測的重要技術(shù)指標(biāo)之一，監(jiān)測方法和信息源是影響精度監(jiān)測的主要因素。依據(jù)最新的土地利用現(xiàn)狀圖及使用GPS接收機(jī)進(jìn)行野外實(shí)測，對(duì)于小范圍的試驗(yàn)區(qū)，針對(duì)5個(gè)像元以上的變化信息圖斑逐個(gè)檢查，進(jìn)行精確定位；對(duì)于大范圍的監(jiān)控區(qū)進(jìn)行抽樣核查，最后統(tǒng)計(jì)動(dòng)態(tài)變化圖斑的屬性、面積及精度比較等數(shù)據(jù)。

4．結(jié)論

采用高新技術(shù)對(duì)土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，利用已有的土地利用、水保監(jiān)測數(shù)據(jù)、圖件以及最新的衛(wèi)星遙感信息，在GPS和GIS的支持下，對(duì)水土保持進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，及時(shí)掌握水保的最新動(dòng)態(tài)變化；將空間遙感數(shù)據(jù)和其他專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，提高了遙感技術(shù)在水利信息化應(yīng)用中的深度，為國家水土保持生態(tài)環(huán)境政策制定、水土保持信息定期發(fā)布、各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)宏觀決策、水土保持監(jiān)督執(zhí)法、科學(xué)規(guī)劃、治理措施實(shí)施等提供科學(xué)依據(jù)，并且是實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)水保向現(xiàn)代水保轉(zhuǎn)變的有效措施和技術(shù)支撐。同時(shí)，它用最少的人力、物力完成全國的水土流失調(diào)查，它的費(fèi)用是常規(guī)方法的千分之一或萬分之一。遙感水土流失調(diào)查的成果對(duì)于水土保持治理規(guī)劃、國土資源整治都將產(chǎn)生重要的應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)效益。

　資源與環(huán)境研究中的GIS

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）是20世紀(jì)60年代以來隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其廣泛應(yīng)用，在地理學(xué)中發(fā)展起來的一種新的工作手段和方法。該學(xué)科是介于信息科學(xué)、空間科學(xué)和地球科學(xué)之間的交叉學(xué)科，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、遙感技術(shù)、信息工程和現(xiàn)代化地理學(xué)理論與方法的有機(jī)結(jié)合，是它們應(yīng)用的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，是地理學(xué)的又一新進(jìn)展。

一、地理信息與地理信息系統(tǒng)

地理信息是指表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。從地理數(shù)據(jù)到地理信息的發(fā)展，是人類認(rèn)識(shí)地理事物的一次飛躍。地球表面的巖石圈、水圈、大氣圈和人類活動(dòng)等是最大的地理信息源。地理科學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)就是迅速地采集到地理空間的幾何信息、物理信息和人為信息，并適時(shí)地識(shí)別、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、傳輸、再生成、顯示、控制和應(yīng)用這些信息。

地理信息屬于空間信息，其位置的識(shí)別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其他類型信息的最顯著的標(biāo)志。地理信息的這種定位特征，是通過經(jīng)緯網(wǎng)或公路網(wǎng)建立的地理坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)空間位置的識(shí)別；地理信息還具有多維結(jié)構(gòu)的特征，即在二維空間的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多專題的第三維結(jié)構(gòu)，而各個(gè)專題型實(shí)體型之間的聯(lián)系是通過屬性碼進(jìn)行的，這就為地理系統(tǒng)各圈層之間的綜合研究提供了可能，也為地理系統(tǒng)多層次的分析和信息的傳輸與篩選提供了方便。地理信息的時(shí)序特征十分明顯，因此可以按照時(shí)間尺度將地理信息劃分為超短期的（如臺(tái)風(fēng)、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低溫）、中期的（如土地利用、作物估產(chǎn)）、長期的（如城市化、水土流失）、超長期的（如地殼變動(dòng)、氣候變化）等。地理信息的這種動(dòng)態(tài)變化的特征，一方面要求地理信息的獲取要及時(shí)，并定期更新；另一方面要從其自然的變化過程中研究其變化規(guī)律，從而作出地理事物的預(yù)測與預(yù)報(bào)，為科學(xué)決策提供依據(jù)。認(rèn)識(shí)地理信息的這種區(qū)域性、多層次性和動(dòng)態(tài)性變化的特征對(duì)建立地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人口、資源、環(huán)境等的綜合具有重要意義。

地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，對(duì)空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。因此，地理信息系統(tǒng)具有以下三個(gè)方面的特征：

（1）具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力。

（2）以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測的能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息。

（3）由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持是GlS的重要特征，它能使GIS得到快速、精確、綜合地對(duì)復(fù)雜的地理系統(tǒng)進(jìn)行空間定位和動(dòng)態(tài)分析。

二、GIS的組成部分

地理信息系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)，它由信息輸入、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的分析處理和信息的輸出等基本部分組成，并在計(jì)算機(jī)軟、硬件支持下運(yùn)行工作。各種組成在GIS中所起的作用不同，可以分為五個(gè)組成部分：

（1）計(jì)算機(jī)硬件：指GIS所需要的基本設(shè)備。這些設(shè)備用來存儲(chǔ)、處理和顯示。對(duì)象主要是數(shù)字地圖或數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。

（2）計(jì)算機(jī)軟件：包括機(jī)器運(yùn)行所需的各種程序及有關(guān)資料，如操作系統(tǒng)、編譯程序、匯編程序、專用程序、GIS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、各種分析程序及使用分冊(cè)、說明等。主要作用是完成各種GIS應(yīng)有的操作。

（3）數(shù)據(jù)：GIS研究所需要的各種地理空間數(shù)據(jù)，包括數(shù)字化了的地圖數(shù)據(jù)、經(jīng)過數(shù)字轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)、分析用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等等。

（4）過程：GIS工作時(shí)，為了得到問題的解答而執(zhí)行的一步一步的動(dòng)作。不少系統(tǒng)在執(zhí)行時(shí)，為了方便用戶使用目錄選擇方式，又稱作點(diǎn)“菜單”方式，作哪個(gè)動(dòng)作就點(diǎn)哪項(xiàng)；也有的系統(tǒng)使用命令方式，根據(jù)用戶需要打入命令，由系統(tǒng)完成，可以一個(gè)命令做一個(gè)動(dòng)作，也可以一個(gè)命令完成一系列動(dòng)作，也就是命令過程。

（5）專家：了解GIS，知道怎樣使用系統(tǒng)，這是最重要的。有些系統(tǒng)不能被人完全了解，因而不能發(fā)揮出全部作用，更不能進(jìn)一步發(fā)展系統(tǒng)。創(chuàng)造GIS的工作量很大，常以“人年”作為計(jì)量工作的單位。

三、GIS的類型

（1）專題地理信息系統(tǒng)：是具有有限目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng)。為特定的專門的目的服務(wù)，如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)、草場資源管理信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)、環(huán)境管理信息系統(tǒng)等。

（2）區(qū)域地理信息系統(tǒng)：主要以區(qū)域綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)?？梢杂胁煌?guī)模，如國家級(jí)的、地區(qū)或省級(jí)的、市級(jí)或縣級(jí)等為各不同級(jí)別行政區(qū)服務(wù)的區(qū)域信息系統(tǒng)，也可以按自然分區(qū)或流域?yàn)閱挝唤^(qū)域信息系統(tǒng)。區(qū)域信息系統(tǒng)如加拿大國家信息系統(tǒng)、美國橡樹嶺地區(qū)信息系統(tǒng)、圣地亞哥縣信息系統(tǒng)、中國黃河流域信息系統(tǒng)等。

（3）地理信息系統(tǒng)工具：它是一組具有圖形圖像數(shù)字化、存儲(chǔ)管理、查詢檢索、分析運(yùn)算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包。它們或者是專門研究的，或者是在完成實(shí)用地理信息系統(tǒng)后抽去具體的區(qū)域或?qū)ｎ}的地理空間數(shù)據(jù)后得到的。這些軟件適于用來作為地理信息系統(tǒng)支撐軟件，以建立專題或區(qū)域性的實(shí)用性地理信息系統(tǒng)，也可以作教學(xué)軟件。由于地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)較高，而且重復(fù)編輯比較復(fù)雜的基礎(chǔ)軟件也造成人力的極大浪費(fèi)，因此采用地理信息系統(tǒng)工具，無疑是建立實(shí)用地理信息系統(tǒng)的一條捷徑。

四、資源與環(huán)境研究中的GIS

進(jìn)入21世紀(jì)，中國的GIS事業(yè)發(fā)展迅速，GIS的作用日益被大眾所認(rèn)識(shí)，并蓬勃應(yīng)用到各種領(lǐng)域中。人類正在進(jìn)入以信息技術(shù)和空間技術(shù)應(yīng)用為特征的新型信息時(shí)代。作為新興技術(shù)科學(xué)的地理信息系統(tǒng)，從20世紀(jì)80年代末期以來已成為最活躍的信息產(chǎn)業(yè)之一。它涉及到GIS軟件、硬件、數(shù)據(jù)、遙感與航空攝影、制圖、野外數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換、系統(tǒng)集成和咨詢等內(nèi)容。其中，軟件是GIS的技術(shù)核心，而從事軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成的公司或機(jī)構(gòu)則往往成為GIS產(chǎn)業(yè)的主體。

早期GIS主要應(yīng)用于自動(dòng)制圖、設(shè)施管理和土地信息系統(tǒng)（LIS），后來逐步擴(kuò)展到資源與環(huán)境管理、森林清查、城市規(guī)劃、市政管理、災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)測、科學(xué)研究和軍事戰(zhàn)略等眾多領(lǐng)域。隨著GIS技術(shù)的成熟，數(shù)據(jù)積累和應(yīng)用環(huán)境的改善，它的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，應(yīng)用程度不斷深化。GIS在資源與環(huán)境研究中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.資源清查與管理

資源的清查、管理和分析是GIS應(yīng)用中趨于成熟而重要的領(lǐng)域，包括土地資源、森林資源和礦產(chǎn)資源的清查、管理，土地利用規(guī)劃，野生動(dòng)植物的保護(hù)等。資源清查是地理信息系統(tǒng)最基本的職能，這時(shí)系統(tǒng)的主要任務(wù)是將各種來源的數(shù)據(jù)匯集在一起，并通過系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)和覆蓋分析功能，按多種邊界和屬性條件，提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計(jì)和資源狀況分析，為資源的合理開發(fā)、利用和科學(xué)管理提供依據(jù)。

以土地利用類型為例，可以輸出不同土地類型的分布和面積，按不同高程帶劃分的土地利用類型、不同坡度區(qū)內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀、不同巖性引起的土地利用差異以及不同時(shí)期的土地利用變化等，為資源的合理利用、開發(fā)和科學(xué)管理提供依據(jù)。又如中國西南地區(qū)國土資源信息系統(tǒng)，設(shè)置了三個(gè)功能子系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)、圖形系統(tǒng)。資源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)了1500多項(xiàng)300多萬個(gè)。該系統(tǒng)提供了一系列資源分析與評(píng)價(jià)模型、資源預(yù)測預(yù)報(bào)及西南地區(qū)資源合理開發(fā)配置的資料?？衫L制草場資源分布圖、礦產(chǎn)資源分布圖、各地縣產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)圖、農(nóng)作物產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)圖、交通規(guī)劃圖、重大項(xiàng)目規(guī)劃圖等不同內(nèi)容的專業(yè)圖件。

2.區(qū)域與城鎮(zhèn)規(guī)劃

城市與區(qū)域規(guī)劃中要處理許多不同性質(zhì)和不同特點(diǎn)的問題，它涉及資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟(jì)、教育、文化和金融等多個(gè)地理變量和大量數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理有利于將這些數(shù)據(jù)信息歸并到統(tǒng)一系統(tǒng)中，最后進(jìn)行城市與區(qū)域多目標(biāo)的開發(fā)和規(guī)劃，包括城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、道路交通規(guī)劃、公共設(shè)施配置以及城市環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測等。這些規(guī)劃功能的實(shí)現(xiàn)，是以地理信息系統(tǒng)的空間搜索方法、多元信息的疊加處理、空間分析方法和網(wǎng)絡(luò)分析功能等作為保證的。中國大、中型城市很多，根據(jù)加快中心城市的規(guī)劃建設(shè)，加強(qiáng)城市建設(shè)決策科學(xué)化、現(xiàn)代化的要求，利用地理信息系統(tǒng)作為城市規(guī)劃、管理和分析的工具，具有十分重要的意義。

3.環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測

利用GIS方法和多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)，可以有效地用于森林火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報(bào)、洪水災(zāi)情監(jiān)測和災(zāi)情損失的估算，為救災(zāi)搶險(xiǎn)和防洪決策提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息，例如據(jù)中國大興安嶺地區(qū)的研究，通過普查分析森林火災(zāi)實(shí)況，統(tǒng)計(jì)分析十幾萬個(gè)氣象數(shù)據(jù)，從中篩選出氣溫、風(fēng)速、降水、溫度等氣象要素、春秋兩季植被生長情況和積雪覆蓋程度等14個(gè)因子，用模糊數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，建立微機(jī)信息系統(tǒng)的多因子的綜合指標(biāo)森林火險(xiǎn)預(yù)報(bào)方法，對(duì)預(yù)報(bào)火險(xiǎn)等級(jí)的準(zhǔn)確率可達(dá)73%以上。又如黃河三角洲地區(qū)防洪減災(zāi)信息系統(tǒng)，在ARC/INFO地理信息系統(tǒng)軟件支持下，借助于大比例尺數(shù)字高程模型，加上各種專題地圖，如土地利用、水系、居民點(diǎn)、油井、工廠排放工程設(shè)施及社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)信息等，通過各種圖形疊加、操作、分析等功能，可以計(jì)算出若干個(gè)泄洪區(qū)域及其面積，比較不同泄洪區(qū)域內(nèi)的土地利用、房屋、財(cái)產(chǎn)損失等，最后得出最佳的泄洪區(qū)域，并制定整個(gè)泄洪區(qū)域內(nèi)的人員撤退、財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移和救災(zāi)物資供應(yīng)等的最佳運(yùn)輸線路。

4.環(huán)境保護(hù)及管理

GIS技術(shù)也是進(jìn)行環(huán)境評(píng)價(jià)、環(huán)境規(guī)劃管理的有力工具。其內(nèi)容包括：環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)收集，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和環(huán)境動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，建立環(huán)境污染的有關(guān)模型，提供環(huán)境管理的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和報(bào)表輸出，環(huán)境作用分析和環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，環(huán)境信息傳輸和制圖等。

環(huán)境管理涉及人類社會(huì)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的一切領(lǐng)域，一個(gè)大中型城市每年收集和監(jiān)測的環(huán)境數(shù)據(jù)可能多達(dá)100萬個(gè)，對(duì)如此大量的數(shù)據(jù)，應(yīng)使其有效地為環(huán)境管理決策及其他用途服務(wù)。一個(gè)地方環(huán)境管理信息系統(tǒng)的功能有：為環(huán)境管理部門提供數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)存儲(chǔ)方法——基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；提供環(huán)境管理的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表和圖形編輯方法；建立環(huán)境污染的若干模型，為環(huán)境管理決策提供支持；提供環(huán)保部門辦公軟件；提供信息傳輸?shù)姆椒ê褪侄巍?/p>

例如，上海市環(huán)境管理雅息系統(tǒng)具有如下主要特征：①建立了動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，可存儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)（如包括污染源和環(huán)境質(zhì)量）和其他有關(guān)數(shù)據(jù)（如環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、水文、氣象等），對(duì)大多數(shù)環(huán)境管理功能來說，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享；②面向環(huán)境質(zhì)量管理，可以對(duì)環(huán)境質(zhì)量狀況的統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)、預(yù)測、規(guī)劃以及其他管理提供支持；③為實(shí)現(xiàn)面向污染源的污染控制管理提供支持，可以實(shí)現(xiàn)排污收費(fèi)、排污許可證制度的管理；④為便于用戶使用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)界面友好的窗口菜單系統(tǒng)，使用方便，可以提供不同形式的輸出，包括屏幕顯示、表格打印、圖形繪制、磁盤輸出等，還預(yù)留了遠(yuǎn)程通訊接口。

5.宏觀決策

GIS利用有效的數(shù)據(jù)庫，通過一系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，可為國家或區(qū)域的宏觀決策提供科學(xué)依據(jù)。例如GIS支持下的土地承載力的研究，可以解決土地資源與人口容量的規(guī)劃。中國在三峽地區(qū)研究中，通過利用地理信息系統(tǒng)和機(jī)助制圖的方法等多種功能建立了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為三峽宏觀決策提供了建庫前后環(huán)境變化的數(shù)量、速度和演變趨勢等可靠依據(jù)。又如，通過水土流失監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的水土流失強(qiáng)度、地質(zhì)巖性、坡度及其他資源與環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，利用圖形疊置等功能和變化的規(guī)律模型，可以進(jìn)行水土流失的預(yù)測，為水土保持方案的編制及實(shí)施生態(tài)環(huán)境治理等提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為宏觀決策提供依據(jù)。

GIS技術(shù)在工程建設(shè)應(yīng)用？

1GIS在水利水電工程建設(shè)中的應(yīng)用

1.1GIS在防洪工作中的應(yīng)用GIS可以在洪澇災(zāi)害、雨情和險(xiǎn)情時(shí)提供及時(shí)的信息，并及時(shí)對(duì)信息進(jìn)行儲(chǔ)存和管理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后發(fā)出預(yù)警，提供防災(zāi)的決策和支持，進(jìn)行災(zāi)情的數(shù)據(jù)評(píng)估，擬定出救災(zāi)的線路，對(duì)災(zāi)區(qū)的降雨量進(jìn)行預(yù)測和分析。

1.2GIS在水資源環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用在水資源的保護(hù)方面，GIS首先可以對(duì)水資源和周圍的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的變化進(jìn)行分析，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)總結(jié)，對(duì)水資源進(jìn)行管理，對(duì)已經(jīng)污染的水資源發(fā)出預(yù)警。

1.3GIS促進(jìn)水土的保持GIS進(jìn)行土壤侵蝕程度的分析，對(duì)土壤的侵蝕狀況進(jìn)行調(diào)查和分析，對(duì)侵蝕的程度進(jìn)行評(píng)估，便于對(duì)侵蝕嚴(yán)重的土壤進(jìn)行保護(hù)。

1.4GIS在對(duì)河道口的監(jiān)測作用GIS實(shí)現(xiàn)對(duì)河道口的泥沙淤積狀況進(jìn)行監(jiān)測的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)淤積的位置定位，有助于施工人員及時(shí)地進(jìn)行淤泥的清除，保障了河道的通暢。

1.5GIS對(duì)水環(huán)境的檢測作用GIS可以對(duì)水的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，對(duì)水環(huán)境進(jìn)行有效管理，有效地防止了水體的污染。

1.6GIS對(duì)水電水利工程的監(jiān)測和管理作用GIS在水利水電工程的選址方面起到重要的作用，其定位作用可以進(jìn)行地環(huán)境容量調(diào)查，對(duì)梯級(jí)開發(fā)的淹沒程度進(jìn)行調(diào)查，對(duì)大型水利工程的防洪進(jìn)行規(guī)劃和管理。

1.7GIS在水利水電的動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)的應(yīng)用

1.7.1實(shí)現(xiàn)對(duì)工程環(huán)境進(jìn)行虛擬設(shè)定GIS應(yīng)用立體的動(dòng)畫技術(shù)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)虛擬繪制整個(gè)水利水電工程的框架，這個(gè)框架在各個(gè)角度都可以進(jìn)行觀察，可以觀察到工程的整個(gè)面貌，也可以對(duì)工程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。在動(dòng)畫中，施工者可以看到引水洞、母線洞等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，幫助施工者進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，便于對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行掌控。GIS還可以將工程周圍的地形進(jìn)行勘測，施工人員掌握周圍的地形，在施工過程中因地制宜。

1.7.2地下洞室的形象進(jìn)度在施工過程中，地下洞室的施工在GIS的運(yùn)作下，可以呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)的展示，并且GIS對(duì)施工的過程記錄得非常詳細(xì)，施工人員可以看到任何時(shí)間段的施工，可以看到施工的細(xì)節(jié)，也可以看到施工的全貌。

1.7.3GIS可以監(jiān)測到單向洞的開挖過程和開挖順序等在施工過程中，GIS利用導(dǎo)航和定位作用，可以進(jìn)行單向洞開挖順序的設(shè)計(jì)，并準(zhǔn)確記錄單向洞開挖的過程。

2GPS技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用

2.1GPS技術(shù)可以探究區(qū)域構(gòu)造的穩(wěn)定性由于遙感技術(shù)可以提供大量的地質(zhì)構(gòu)造信息，因此，我們通過遙感就可以觀察到一個(gè)區(qū)域的地貌特征、濕度狀況和地形形態(tài)特征，可以探究區(qū)域的構(gòu)造，對(duì)判斷周圍地區(qū)的構(gòu)造是否穩(wěn)定有著極大的作用。

2.2GPS技術(shù)可以對(duì)泥石流、滑坡進(jìn)行預(yù)防在大型的水利水電工程區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)泥石流、滑坡等嚴(yán)重災(zāi)害，遙感技術(shù)可以利用航衛(wèi)片或彩虹出片對(duì)地質(zhì)進(jìn)行勘測，當(dāng)泥石流要發(fā)生時(shí)，可以及時(shí)的發(fā)出預(yù)警，避免人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失。

2.3遙感技術(shù)可以進(jìn)行巖溶分析在水利水電工程施工過程中，可以利用紅外影像進(jìn)行巖溶和水文地質(zhì)的監(jiān)測，紅外影像可以很好的判斷各種地貌的現(xiàn)象，判斷施工區(qū)域內(nèi)有沒有地下水。

2.4GPS技術(shù)可以促進(jìn)水土的保持在水利水電工程施工區(qū)域，水土的保持是很重要的，施工地區(qū)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生水土流失和泥石流等災(zāi)害，因此，遙感技術(shù)利用其定位和監(jiān)測技術(shù)劃定出生態(tài)脆弱的區(qū)域，然后發(fā)出預(yù)警，呼吁人們進(jìn)行區(qū)域內(nèi)的水土保持工作。

3結(jié)束語

現(xiàn)在，水利水電工程正在蓬勃發(fā)展，信息自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用于水利水電工程的施工中，提高了施工效率，增強(qiáng)了施工的安全性。隨著大型的水利水電工程的實(shí)施，信息自動(dòng)化裝置系統(tǒng)的應(yīng)用將是大勢所趨，符合水利水電系統(tǒng)管理的實(shí)時(shí)、快速化特點(diǎn)。信息自動(dòng)化技術(shù)為水利水電工程的施工提供了技術(shù)上的支持，促進(jìn)工程的實(shí)施和發(fā)展。

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土地信息系統(tǒng) 和gis與水土保持的哪個(gè)方向以后有發(fā)展

GIS更有發(fā)展前景，水土保持（我學(xué)的），個(gè)人覺得發(fā)展前景不大。如果感興趣的話，GIS也可以搞水土保持監(jiān)測的。

網(wǎng)頁標(biāo)題：gis技術(shù)開展水土保持 水土保持的技術(shù)措施
網(wǎng)頁網(wǎng)址：http://sd-ha.com/article8/dojssop.html

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