3S技術在水土保持與荒漠化防治中的應用

湯 瑞

安徽九凡工程設計咨詢有限公司，安徽 合肥 230000

隨著水土流失和土地荒漠化問題的日益凸顯及其范圍的持續擴展，水土保持和荒漠化防治工作的開展迫在眉睫，但是要想取得良好的水土保持和荒漠化防治工作成果，還需要在該項工作的具體實施中，對相關先進技術進行合理應用。3S技術是現代化先進技術之一，將其有效應用于水土保持和荒漠化防治，有利于構建完善水土流失和荒漠化監測系統，為水土保持和荒漠化防治工作的高效開展提供指導，因此有必要針對3S技術在水土保持與荒漠化防治中的應用進行重點研究。

1 3S技術概述

3S技術是對地理信息系統（GIS），全球定位系統（GPS）和遙感技術（RS）的統稱，是空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通信技術相結合，多學科高度集成地對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現代信息技術。GIS的主要功能是利用計算機對輸入的地理空間信息數據進行統計分析，通過GIS能夠將輸入的數據以地形圖的形式展示，給人帶來直觀的視覺效果。GPS是一種能夠實現定位與導航的系統，主要通過GPS衛星實現導航和定位功能，是目前國際上應用最為廣泛的導航系統之一，能夠全天候、實時提供導航定位服務，且定位精度相對較高。該系統分為軍用和民用兩個部分，民用部分主要用于大地信息測量以及導航定位等方面，對于水土保持與荒漠化防治也具有較高的適用性，是目前該領域所必須應用的技術。RS是一種綜合性較強的現代測量技術，“遙感”二字顧名思義，是從距離較遠處實現信息的獲取，一般通過遙感衛星實現。RS具有高效快速提供信息的特點，可根據遙感衛星荷載的不同，提供不同的遙感數據，以便從不同角度反映出地球信息特點。3S技術利用三種技術之間相互依存、相互促進的關系，實現對地球信息的獲取和應用。此外，隨著對于獲取地球信息需求的不斷變化，3S技術的應用范圍也在隨之不斷擴展，被廣泛應用于各領域中，取得了良好的應用效果。

2 水土流失與荒漠化概述

2.1 概念

水土流失是指土壤在水流的沖擊、浸泡作用下，出現的土壤沉積、運動等現象。在自然條件下，地表層土壤受到水流的作用影響較小，通?？赏ㄟ^自然風或其他自然作用保持土壤的均衡，水土流失現象發生較少。但是，由于人類對于大自然的開發利用，使地貌環境發生了較大程度的變化，嚴重影響了土壤的自然侵蝕速度，嚴重破壞了土壤平衡狀態，長此以往造成了地表土壤松動問題，進而逐步形成水土流失現象?；哪侵冈诟鞣N原因的影響下，原本干旱、半干旱以及亞濕潤干旱地區的土地出現的退化現象。土壤荒漠化的成因包括自然原因和人為原因，自然原因是指長時間的干旱或風沙侵蝕，人為原因則是人類無節制的行為活動。

我國是土壤荒漠化較為嚴重的國家之一，在我國國土范圍內，存在土壤荒漠化現象的省份多達18個，受荒漠化影響的土地面積達到國土面積的1/3以上，并且這一數據還在持續上升，嚴重影響了我國的土壤利用率，給自然環境帶來了較大的威脅，影響了人們的正常生產生活。

2.2 現狀

內蒙古自治區的水土流失和荒漠化現象較為嚴重，頗具代表性。由于地理環境和氣候特點，水土流失和荒漠化現象較為常見，使內蒙古自治區成為我國水土流失與荒漠化重點觀測和防治工作的重點區域。分析內蒙古自治區土地荒漠化的相關數據可知，其具有水土流失嚴重、土地荒漠化面積大、分布廣、程度高的突出特點。內蒙古的土地荒漠化面積占總面積的比例達65%以上，高達12.16億畝，且土地荒漠化的擴張速度達到近800m2/年。根據《全國荒漠化和沙化監測技術規定》中的等級劃分標準，內蒙古地區的水土流失和荒漠化程度包含輕度、中度、重度和極重度四個等級，其占比分別為28.37%、39.68%、13.61%和18.34%。土地荒漠化給內蒙古自治區人民的正常生活帶來了較為嚴重的負面影響，引發了人口遷移現象。

3 3S技術在水土保持與荒漠化防治中的應用

水土保持與荒漠化防治是我國當前環境治理工作中的一項重點工作，做好相關工作可以有效地促進我國包括農業、畜牧業、林業等在內的多種支柱性產業發展，從整體上提高我國人民的生活質量，增加國民生產總值。

3.1 GIS的應用

水土保持和荒漠化防治工作需要以相關地理信息數據作為基礎，傳統的數據采集方法一般依靠人工采集。但是，人工采集方式過多依賴人力，且信息獲取的準確性和時效性較低，無法完全準確地反映出實際情況。同時，人工采集方式需要投入大量的人力、物力，且采集過程較為復雜，數據的更新速度無法滿足要求。應用GIS對相關數據進行處理，可以利用軟件自身所具有的功能，實現相關信息數據庫的建立，進而通過數據生成精準的地理模型。同時，GIS對于數據的處理效率較高，最終形成的成像產品具有更好的直觀性，為人們分析相關數據提供了方便?？傮w來看，GIS在荒漠化防治工作中具有三個突出特點：（1）能夠實現數據的動態性分析，有利于研究土壤荒漠化的形成過程；（2）GIS具有綜合性數據處理能力，能夠完成數據采集、管理、分析以及數據輸出；（3）GIS對于數據的處理效率較高，能夠實現數據的采集、管理、分析以及數據輸出，充分保證相關數據的利用效率。

將地理信息技術平臺應用于水土保持和荒漠化防治工作的措施方法如下：對區域的地理信息進行采集、存儲，疊加分析多重數據源，通過DEM、DRG實現高度配準，將所獲取的數據信息進行相應的加工，添加其他附屬信息，并將更新后的信息數據存入數據庫中，進而根據前期的測量數據對土壤侵蝕程度進行分析，并制訂針對性的治理方案予以控制，從而分析土壤流失可能帶來的不良影響，明確不同土地利用類型。根據分析結果對水土流失治理效益進行評估，為后續的治理工作提供數據依據。充分利用前期所積累形成的數據，從多角度分析治理方案是否具有較高適用性，并在實際應用過程中逐步進行改進。GIS技術的應用還能夠為水土資源保護提供長期信息依據，并為區域水土保護與資源管理部門提供戰略調整的信息依據，水土保護與荒漠化防治需要區域合作，因此GIS技術平臺的信息共享與技術互助也給各區域水土保持工作提供了更大的便利。

3.2 RS的應用

利用RS可以從更高維度上獲取地理環境信息，進而獲得更加全面的整體性數據。相較于以往的人工數據獲取方式，利用RS進行地理信息數據獲取準確性更高，同時數據的獲取效率較高，擺脫了對于人力資源的依賴，還在一定程度上提高了信息獲取的實時性，有效地促進了監測工作和防治工作間的緊密結合。近年來，RS廣泛應用于水土保持和荒漠化防治工作中，從應用效果上來看，RS取得的效果與人工勘察方式的效果基本相同，但是在勘測的準確度上，RS的表現則更為突出。此外，由于遙感衛星的荷載不同，可以提供不同的基礎數據，包括多光譜成像、紅外成像、微波成像等數據，能夠從多種角度反映出被觀測地點的實際情況，根據不同的分析需求提供相應的數據，為后續工作提供依據。

3.3 GPS的應用

應用GPS能夠幫助觀測人員快速、準確地獲取到土壤信息數據，同時能夠提高數據信息獲取的準確度。在數據的實際應用過程中，結合GPS提供的經緯度、高程信息等可以生成土地效果圖，便于直觀展示觀測結果。此外，利用全球導航系統，顯著增加了監測工作的時效性，相關人員可以從據此生成的觀測數據中分析出水土流失的具體成因，判斷是人為還是自然環境原因導致的，以便后續采取針對性措施予以防范。

4 結束語

從根本上說，水土保持和荒漠化防治是促進我國林業和畜牧等行業健康發展的重要舉措，也是強化環境保護和生態建設的有效手段，為了取得更好的水土保持和土地荒漠化防治成果，還需要采取技術改進與創新等措施，鑒于3S技術在水土保持和土地荒漠化防治中具有較高的應用價值，應對其進行更加廣泛的研究探索。