水土保持监测论文_水土保持监测结课论文
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3S集成技术在水土保持动态监测中的应用
摘 要: 结合云南省情况,分析了水土流失进行适时动态监测的必要性和可行性,简述了3S技术(RS、GPS和GIS)及在水土保持监测中的应用,并就3S集成技术在我省水土保持动态监测方面的应用进行了初步探讨。
关键词:水土保持;动态监测;3S技术;应用 正文：
近年来,随着我省社会经济的发展,人类活动大量增加,毁林开荒、陡坡耕作以及开发建设项目等使地表植被受到严重扰动破坏,造成大量水土流失,引发洪涝、干旱、泥石流等自然灾害频繁发生,水土流失已成为我省的头号环境问题。为了动态了解水土流失发生、发展及变化情况,对水土流失进行有效的治理,实现水土资源的可持续利用和经济社会的可持续发展,对我省水土流失进行适时动态监测已势在必行
目前我省对小流域以及开发建设项目实施的水土流失监测,大多采用传统的常规监测方法,如设径流小区、控制站等地面观测以及调查监测等,这些方法速度较慢,监测结果精度较低,不能实时提供水土流失情况,不能有效地实现对重点区域进行重点监控。利用3S集成技术,即GPS,RS,GIS相结合,可以实现重点时段对重点流域、重大开发建设项目的水土流失情况进行快速、适时地动态监测,提供较为准确的水土流失面积和水土流失量,为灾害的发生、预防和治理提供科学的决策依据,以便及时采取措施,减少水土流失灾害造成的生命和财产损失3S技术简述 1.1 遥感(RS)遥感(RS),从广义上说是指从远处探测、感知
物体或事物的技术。遥感一般选用卫星或飞机作为传感器的遥感平台。遥感探测不受地面条件的限制,视域范围大,不仅可以获得可见光波段的电磁波信息,而且可获得紫外、红外等波段的信息。因此,卫星遥感影像能够快速提供地球表面的信息。1999年、2004年我省先后利用遥感调查技术对全省土壤侵蚀现状进行了两次普查 1.2 全球定位系统(GPS)全球定位系统是具有高精度、高效率、全天候、多功能、应用广泛等特点的新一代卫星导航与定位系统。GPS系统包括三部分,即地面控制部分、空间部分和用户设备部分〔1〕。GPSRTK技术是一种全天候、全方位的新型测量系统,是目前实时、准确地确定待测点位置的最佳方式,是基于载波相位观测值的实时、动态定位技术,包括以一台GPS接收机为基准站,一台或多台接收机为流动站,以及用于数据传输的电台。RTK定位技术是将基准站的相位观测数据及坐标信息通过数据链方式及时发送给动态用户,动态用户将收到的数据链连同采集的相位观测数据进行实时差分处理,从而获得动态用户的实 时三维位置〔2〕 1.3 地理信息系统(GIS)地理信息系统(GIS)是以采集、存储、管理、分析、显示和应用整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据的计算机系统,具有空间数据处理能力和空间信息分析能力、属性数据和图形数据并存的特点,可根据用户的要求迅速获取满足需要的各种信息,并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。利用GIS可以建立图形属性库,对遥感普查数据及相关资料进行管理,并且为水土保持工作提供有利、快捷的决策依据3S技术在水土保持监测中的应用
水土保持监测要综合运用遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)等技术和地面观测、专项试验、调查统计、数理分析等方法。可根据不同监测对象、不同监测层次,采用不同的监测方法与技术。RS技术覆盖范围广,用于获取影响水土流失因素的信息;GPS技术数据采集速度快、精度高,主要用于确定和获得地理位置信息;GIS技术有优越的图形、属性数据处理的特点,用于编辑、分析监测信息并对其进行管理。3S集成技术对水土流失进行适时动态监测,为水土保持提供了一种崭新的技术方法。2.1 遥感(RS)在水土保持监测中的应用
遥感监测是利用遥感的多传感器、多时相的特点,通过不同时相相对同一地区的遥感数据进行变化信息的提取。遥感信息的周期性和连续性为水土保持动态监测提供了可能。利用实时的遥感图像对土壤侵蚀强度的年度动态变化进行监测,可分析土壤侵蚀总量以及年度变化趋势、植被资源动态变化趋势、工程措施及林草措施治理效益等。国内利用遥感技术,采用卫星影像已对黄河流域、长江三峡库区等水土流失情况进行了动态监测。董敏等就地面遥感监测系统在水土流失动态监测、水土保持工程验收、效益评估、监督执法等方面的应用进行了初步探讨。如果地面遥感监测系统能在水土保持监测中得到充分应用,将使部分监测工作自动化、数字化、高效化 2.2 全球定位系统(GPS)在水土保持监测中的应用
因遥感有一定的时间性,有时地面的变化,在影像上得不到及时的反映,这时即可运用GPS对其进行补充、校正。GPS对水土流失的监测可分两个层次:宏观方面,针对大流域或一个区域可建立GPS控制网,在控制网的基础上,进行像控点测量,为航空遥感像片的定向提供加密点,这样有利于区域内水土流失和土地利用信息的采集和提取;微观方面,针对坡面、沟头和沟底可利用GPS技术监测坡面地形变化、沟头前进和沟底下切速度、沟缘线后退速度,甚至可以监测典型样点水土流失量(流失厚度),包括崩塌、滑坡及堆积。对人为水土流失监测,不仅可以定期观测开挖面、堆积面的变化情况,而且可用GPS现场测量挖填土方量、堆积量和弃土弃渣量。此外,还可用GPS在短时间内比较准确地确定扰动地表及破坏水土保持设施面积等。〔4〕 2.3 地理信息系统(GIS)在水土保持监测中的应用
地理信息系统(GIS)为“3S”技术信息处理中心。GIS可以通过某些已知相关的空间数据经运算得到新的空间数据,也就是可以对图形数据进行运算生成新的专题图件。GIS的DEM和DTM模型能大量 节省人力,提高工作效率。DEM利用已知的等高线采用某种数学方法插值生成,DTM是由DEM产生的一系列与地形有关的空间分布特征,如高程分布、地面坡度和坡向等。通过扫描设备或数字化设备将地形输入微机,经过矢量化,通过DEM和DTM模型运算,即可得到全省的地面坡度分级图。还可把其它与水土流失相关的因素图(如降雨等值线图等)矢量化输进微机。运用叠加分析模型把影响水土流失的因素图叠加,输入适当的参数标准,GIS即可生成土壤侵蚀强度分级分布图等新的专题图件,通过该专题图即可以获取水土流失发生发展动态变化情况,再通过一些其它相应的统计分析模型对水土流失的发展趋势、治理效益等进行分析预测,为水土保持主管部门和科研业务部门治理、监督、规划提供科学的依据。3 3S集成技术应用探讨
利用3S集成技术在我省开展水土流失动态监测,可以快速、准确、客观地掌握各地水土流失现状、水土流失治理、水土流失动态变化等有关信息,为水土流失防治提供宏观决策的科学依据,给水土保持监测和管理工作带来巨大的实用价值。但目前3S集成技术在我省水土保持动态监测中的应用还处于起步探索阶段,在以下几方面还需进一步的深入研究和探索。3.1 提高遥感数据的处理技术
为从遥感数据中精确提取水土流失影响因素有关信息,必须采用区域遥感信息多波段、多时相、多平台复合以及遥感信息与地图的复合,遥感信息与DTM的复合,定性分析与定量分析相结合,综合分 析与主导分析相结合,室内判读与外业调查相结合等办法,尽可能准确地获取水土流失因素等信息。3.2 3S集成与4D技术相结合GIS、RS、GPS三种技术逐步走向集成化和相互交融,是多学科交叉发展的必然趋势。由于传统的GIS以矢量数据为主,与遥感数据结构不一致,从而限制了3S的集成。而以栅格数据为主,兼容矢量数据的4D技术为3S集成提供了最佳技术手段和途径。4D技术是指DEM(数字高程模型)、DOQ(数字正射影像图)、DRG(数字栅格图)和DIG或DTI(数字专题图)4种数字产品生产技术,该技术应用于水土流失动态监测,开拓出了一条高效率、高精度、简便易行之路。4.构建全省数字水土保持信息管理系统
对重点防治工程和重大开发建设项目建立高分辩率的三维动态模型以及典型区域的水土流失预测预报模型,结合3S集成技术,构建我省数字水土保持信息管理系统,对我省范围内重点区域水土流失情况实施动态监测,进行动态管理,全面提升我省水土保持管理水平和科技水平,为政府决策提供科学依据,努力实现我省水土保持管理数字化、信息化、现代化,应是我省当前在水土保持工作中势在必行的一项项目。5.结语
危岩体等类型的岩质不稳定体,其稳定性不仅受主要的不利结构面控制,同时所处的地质应力场及外部环境(如地下水、运行工况)也是较主要的控制因素。对其稳定性的评价,应在勘探清楚基本地质特征的前提下,确定其控制性的结构面后,提出合理的计算参数及边界条件,利用适合实际模型的计算方法才能准确评价其稳定状态。本工程危岩体在基本资料的勘察及分析的基础上,综合考虑实际地质模型的边界条件及影响因素,利用符合实际地质模型的SARM法评价计算,在分析计算成果的基础上,为设计提出可行的处理方案。
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