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              GIS技術支持下的水土保持遙感監測淺析

              點擊數:5711  發布時間:2011/12/13 0:00:00

                       GIS技術支持下的水土保持遙感監測,是實現水土流失及水土保持現狀高精度動態監測和預報的重要手段。同時,其監測結果為決策部門提供監測區內水土流失分布、面積與流失量的逐年變化情況、林分變化情況等資料,以及水土保持植物、工程措施總體效益的演變情況。通過監測掌握監測區水土流失面積、分布狀況和流失強度,水土流失造成危害及發展趨勢。我國已在許多區域開展了水土保持工作,GIS技術的應用,使水土流失快速調查與動態監測成為可能。

                       1 基本原理和方法

                       由于土壤侵蝕是發生在地表的過程,一些典型的侵蝕標志(如地表裸露程度、植被覆蓋度和土地利用類型變化等)易于被遙感影像所記錄,因此,RS 技術成為對土壤侵蝕進行動態監測的一種有效的技術手段。而GIS 具有強大的空間數據處理和分析能力,可以快速處理大量的遙感數據和非遙感數據,適合應用于諸如土壤侵蝕定量評價之類需要對多因子進行綜合分析處理的過程。

                       水土保持遙感監測中應用多源信息(主要是GIS數據)來增加遙感信息量,一方面把利用遙感手段未能獲取的信息補上去,另一方面根據影像提取的信息進行分析,來推斷出影像上未反映的信息。

                       2、監測技術流程

                       水土保持遙感監測目標是通過遙感信息和其他相關信息,準確地得到監測區監測年的土地利用、植被、土壤侵蝕現狀、水土保持措施數量和質量等情況。為數據庫及應用系統建設提供數據支持,為水土保持監測和管理提供可靠依據。

                       2.1 監測工作流程 

                        GIS技術支持下的水土保持遙感監測主要是運用GIS工具對遙感信息和非遙感信息進行綜合分析,得到土壤侵蝕現狀圖及各種形式的統計數據。首先確定監測任務和目標,針對工作內容要求編制監測計劃,通過對監測區遙感影像、地形圖、專題圖件等資料的搜集,以及野外實際勘查,了解監測區域實際情況、水土保持和水土流失實際狀況,以及結合原始調查資料等輔助信息,從色調、形狀、紋理、分布及水土保持專家經驗等方面進行綜合分析建立專題信息解譯標志。采用人機交互解譯或者計算機自動識別技術,進行遙感影像解譯,并通過野外校核校正專題信息解譯結果。

                       2.2 土地利用情況遙感監測

                       (1) 人機交互解譯方法

                       遙感解譯標志的建立原則:通過室內預判、野外調查,結合原始資料等輔助信息,綜合專題信息的光譜特征、空間特征和時間特征,從色調、形狀、紋理、分布及水土保持專家經驗等方面進行綜合分析。根據建立的專題信息解譯標志,運用GIS工具實現專題信息的提取。

                       (2) 計算機自動分類方法

                       計算機自動分類主要有監督分類和非監督分類。應用于分類的方法還有人工神經網絡、多源信息復合、專家系統和模糊數學分類方法等,這些分類方法都是基于像元的光譜信息。面向對象的信息提取方法注重的是影像對象之間的語義信息、紋理信息和拓撲關系,并不是單個像元的光譜信息。

                       2.3 植被覆蓋度遙感監測

                        (1) 歸一化植被指數轉化法

                       基于植被指數與植被覆蓋度之間的關系模型,通過植被指數求解植被覆蓋度是傳統的植被覆蓋度遙感分析方法。

                        (2) 像元二分模型與歸一化植被指數結合法 

                        基礎數據:覆蓋監測區域的遙感影像、土地利用現狀圖和土壤分類圖。

                        2.4 野外調查

                       (1) 野外調查內容

                       采取抽樣調查和重點調查相結合的方式,對土地利用、植被覆蓋度、水土保持措施的解譯標志進行野外驗證和修改,并建立完整的調查結果圖、表和報告。應重點監測調查區域的各項水土保持治理措施,尤其是在影像上難以直接判讀或者識別的水土保持措施類型(如谷坊等)。實地拍攝土地利用、植被覆蓋度、侵蝕溝、水土保持治理內容及對確定土壤侵蝕類型及強度有代表性的典型照片。野外校核應主要驗證圖斑屬性、邊界、地理位置和數量的正確性。通過野外檢查驗證,應對遙感影像解譯的誤差進行評定,并作及時的信息反饋,編寫野外驗證工作報告和成果報告。 

                       (2) 野外調查方法

                       制定詳細的野外調查計劃,包括野外調查目的、內容、路線和重點調查區域、質量要求等?刹捎弥攸c區域調查和路線調查相結合的方式,適當加大對條件復雜,遙感影像圖可解譯程度低的地區的調查力度,保證解譯標志的建立具有較好的涵蓋性,解譯精度的判定具有較高的可信度,并拍攝照片,詳細填寫現場記錄。 

                        (3) 調查數量和質量要求

                       野外調查區域數量、分布和路線應充分考慮調查內容的代表性、全面性和分布情況。野外調查表應填寫規范、齊全,野外調查實際材料和表格必須對應一致,圖表不一致應查找原因,并及時進行修正或補測。野外調查工作完成后,應及時對外業資料進行整理,數據成果應具有相對應的投影信息和屬性信息。野外調查期間,資料的整理及查錯修改應當天完成。

                       2.5 土壤侵蝕定量評價方法

                       土壤侵蝕評價方法經歷了數十年的發展歷程,早期的土壤流失量估算基本上是定性的,之后提出了一些用單一的獨立變量描述土壤流失量的方程式,在逐步積累資料的前提下,多因子侵蝕定量模型應運而生,并且每一個對土壤侵蝕發生影響的因子都能夠被較好地描述。

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