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      GIS技術(shù)支持下的水土保持遙感監測淺析

      點(diǎn)擊數:5883  發(fā)布時(shí)間:2011/12/13 0:00:00

               GIS技術(shù)支持下的水土保持遙感監測,是實(shí)現水土流失及水土保持現狀高精度動(dòng)態(tài)監測和預報的重要手段。同時(shí),其監測結果為決策部門(mén)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(guò)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(fā)展趨勢。我國已在許多區域開(kāi)展了水土保持工作,GIS技術(shù)的應用,使水土流失快速調查與動(dòng)態(tài)監測成為可能。

               1 基本原理和方法

               由于土壤侵蝕是發(fā)生在地表的過(guò)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(lèi)型變化等)易于被遙感影像所記錄,因此,RS 技術(shù)成為對土壤侵蝕進(jìn)行動(dòng)態(tài)監測的一種有效的技術(shù)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(jià)之類(lèi)需要對多因子進(jìn)行綜合分析處理的過(guò)程。

               水土保持遙感監測中應用多源信息(主要是GIS數據)來(lái)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(jìn)行分析,來(lái)推斷出影像上未反映的信息。

               2、監測技術(shù)流程

               水土保持遙感監測目標是通過(guò)遙感信息和其他相關(guān)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(zhì)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(shù)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(jìn)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(wù)和目標,針對工作內容要求編制監測計劃,通過(guò)對監測區遙感影像、地形圖、專(zhuān)題圖件等資料的搜集,以及野外實(shí)際勘查,了解監測區域實(shí)際情況、水土保持和水土流失實(shí)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(zhuān)家經(jīng)驗等方面進(jìn)行綜合分析建立專(zhuān)題信息解譯標志。采用人機交互解譯或者計算機自動(dòng)識別技術(shù),進(jìn)行遙感影像解譯,并通過(guò)野外校核校正專(zhuān)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(guò)室內預判、野外調查,結合原始資料等輔助信息,綜合專(zhuān)題信息的光譜特征、空間特征和時(shí)間特征,從色調、形狀、紋理、分布及水土保持專(zhuān)家經(jīng)驗等方面進(jìn)行綜合分析。根據建立的專(zhuān)題信息解譯標志,運用GIS工具實(shí)現專(zhuān)題信息的提取。

               (2) 計算機自動(dòng)分類(lèi)方法

               計算機自動(dòng)分類(lèi)主要有監督分類(lèi)和非監督分類(lèi)。應用于分類(lèi)的方法還有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、多源信息復合、專(zhuān)家系統和模糊數學(xué)分類(lèi)方法等,這些分類(lèi)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(yǔ)義信息、紋理信息和拓撲關(guān)系,并不是單個(gè)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(guān)系模型,通過(guò)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(lèi)圖。

                2.4 野外調查

               (1) 野外調查內容

               采取抽樣調查和重點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)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(lèi)型(如谷坊等)。實(shí)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(lèi)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(guò)野外檢查驗證,應對遙感影像解譯的誤差進(jìn)行評定,并作及時(shí)的信息反饋,編寫(xiě)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(xiàn)和重點(diǎn)調查區域、質(zhì)量要求等??刹捎弥攸c(diǎn)區域調查和路線(xiàn)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(xiě)現場(chǎng)記錄。 

                (3) 調查數量和質(zhì)量要求

               野外調查區域數量、分布和路線(xiàn)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(xiě)規范、齊全,野外調查實(shí)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(shí)進(jìn)行修正或補測。野外調查工作完成后,應及時(shí)對外業(yè)資料進(jìn)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(jià)方法

               土壤侵蝕評價(jià)方法經(jīng)歷了數十年的發(fā)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(gè)對土壤侵蝕發(fā)生影響的因子都能夠被較好地描述。

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