GIS和RS在湟水河水土保持中的应用展望

摘要:湟水河的水土流失情况日益严重,传统的方法因其局限性已难以满足水土保持工作的迫切要求。近年来,地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术的迅速发展与广泛应用,为水土保持带来了新的思路。本文通过对其应用进行可行性分析和展望,为水土保持工作的有效进行提供新的方法。

关键词:GIS RS 水土保持 湟水河

湟水河位于青海省东部,是黄河上游最大的一级支流,省内长349km,省内流域面积16120km2,占全省土地面积的2.3％。湟水河流域是青海省经济最发达的地区,是其政治、经济、文化和交通中心。随着工业化进程的加快和城市化水平的提高,湟水河流域水土流失状况日益严重,水土流失面积达7620km2,严重制约流域内经济的可持续发展,湟水河水土保持工作刻不容缓。然而传统的方法已经无法满足水土保持工作的要求,因此迫切需要新的技术来加快水土保持工作的进行。而RS与GIS相结合的技术,实现了图形与属性的叠加分析,可对土壤侵蚀数据、土地利用现状图及影像等数据进行有效地管理,并对各种数据进行科学有效的分析,就为水土保持规划工作的顺利进行奠定了坚实的基础[1]。

1、传统方法的局限性

水土流失数据是进行水土保持工作的基础。数据质量的好坏直接影响着水土保持工作能否顺利而有效地进行。

1.1 数据采集效率低,难度大

湟水河流域总面积32863km2,利用传统的方法采集各项数据,不但要花费大量的人力和物力,而且采集数据的周期一般较长,影响数据的时效性。此外,湟水河流域位于青藏高原与黄土高原的交接地带,海拔高,气候寒冷,且地形复杂,很多地区人们难以到达,获取数据难度极大,易造成数据的缺失,影响数据的完整性。因此,利用传统方法采集的数据难以及时、准确地反映流域内水土流失的情况。

1.2 数据标准不一致,信息的直观性差

流域内水土流失的各项数据通常来自不同的部门,各个部门因调查的侧重点有所不同,所采用的数据标准不完全一致,难以统一。所获得的数据多以数字为主,信息的显示性较差,无法直观反映流域内水土流失的情况,增加了工作人员分析水土流失情况的难度,不利于及时采取相应的水土保持措施。

2、GIS和RS相结合的优越性

RS是快速获取流域各项数据的有效手段,GIS则具有强大的数据分析和处理能力。因此,将RS与GIS相结合,既可保证GIS具有高效和稳定的信息源,又可对遥感信息进行实时处理和综合分析,实现监测、预测和决策的目的[2]。

2.1 大面积的同步观测

在进行水土流失情况调查和监测中,大面积的同步观测所取得的数据具有重要意义。湟水河流域面积大,依靠传统的地面调查,工作量很大,而且实施起来非常困难,而遥感观测可以不受地域阻隔等限制,为此提供了最佳的信息获取方式。如一帧美国的陆地卫星Landsat图像,覆盖面积为185km×185km=34225km2,在5～6min内即可扫描完成,实现对地面的大面积同步观测。

2.2 数据的时效性和完整性

利用遥感可以对同一地区在短时间内进行重复探测,监测这一地区水土流失情况的动态变化。地球同步轨道卫星可以每半个小时对地观测一次(如FY-2气象卫星)。这样就可获得一个重访周期内的水土流失动态变化的数据。克服了传统地面调查获取数据周期性长,受地域条件限制的缺点,保证了数据的时效性和完整性。

2.3数据的直观性

GIS和RS对获取的卫星影像图进行解译分析,提取影响水土流失的各类因子等基础信息,建立图形和空间属性数据库,用数值定量地反映湟水河流域土壤侵蚀强度及其空间分布,并利用GIS强大的空间分析功能,重新整合规划区的土地资源,为水土保持规划提供科学的理论依据。

2.4 经济性

与传统的方法相比,遥感的应用可以节省大量的人力、物力、财力和时间,具有很高的经济效益和社会效益。这些效益对经济不发达的地区有着及其重要的意义。

3、GIS和RS在水土保持中应用的可行性

3.1 GIS和RS在信息获取中的应用

在影响水土流失的众多因素中,坡度和植被覆盖度是影响水土流失的主导因素。将获得的不同时相的湟水河区域卫星遥感影像用ErdasImage进行几何纠正,使其具有准确的地理坐标。通过对其进行目视解译,并与其他图件相结合进行分析处理.在调查的基础上,获得不同时期该区域的土地利用情况、植被和水系等信息,以监测土壤侵蚀的类型、面积、强度及分布的变化情况,为水土保持工作的进行提供可靠的依据。同时也可监测水土保持工作所取得的成效。

3.2GIS和RS在水土保持规划中的应用

防治水土流失的各项水土保持措施都必须符合一定的立地条件,例如梯田多布设在5～15°且土质较好的坡耕地上;水土保持灌木林则主要布设在坡度25°)上进行生态修复等。因此,在进行水土保持规划之前需要先查询出符合立地条件的地块.最常用的是对土地利用现状图的小班进行操作.利用ArcGIS查询、修改小班的属性,并挑选出符合条件的小班,对其进行各类规划措施的布置,以达到优化土地利用,提高林草覆盖率,降低水土流失的目的。

3.3 GIS的网络化和综合应用

随着WebGIS的发展,利用GIS将复杂的属性数据与相应的空间数据纳入同一坐标系下,统一数据标准,实现数据资源的集中管理、更新、维护和共享,保证了数据的完整性和一致性。由于数据存放在统一的GIS系统中,数据具有通用性,这使不同部门之间共享数据变得更加简单、有效,从而大大推动了资源社会化的进程,同时避免了各类数据的重复采集、输入和系统的重复建设,节省了大量的人力和经费,这是湟水河水土保持中GIS必然的发展方向。

4、结语

采用传统的方法效率低,所获数据精度不高,利用这些数据进行规划,易对水土保持造成不利影响.而将GIS与RS引入到水土保持工作中,可以大大提高效率和数据的精确度.随着人们对生活环境要求的提高,治理水土流失、改善生态环境成为社会发展中一项越来越重要的任务。因此RS与GIS的应用也将越来越深入,越来越广泛。

参考文献

[1]孔德树.“3S”技术在水土保持工作中的应用及展望[J].中国水土保持,2005(5):40-41.

[2]缪驰远,何丙辉,陈晓燕.“3S”技术在水土保持预测预报模型中的应用[J].西南农业大学学报:社会科学版,2004,2(4):1-4.