遥感技术应用于水土保持监测

　　随着遥感影像资源的丰富和处理技术的日益提高，遥感影像覆盖面广、周期快、分辨率高和信息量丰富等特点使得遥感技术在水土保持监测领域发挥越来越大的作用。

　　一、遥感应用于水土流失监测与评估

　　近年来，随着遥感技术的发展，特别是高空间分辨率的遥感卫星影像进入实用化阶段，使得它在水土保持工作的规划、治理、监督等方面的应用越来越得到重视，其宏观、快速和客观的优势得到充分的发挥，已经成为一个重要的水土流失监测手段。

　　1．遥感资料的选取

　　水土流失的发生与发展是一个时空变化的过程，它的监测与评估需要根据不同的目的而采用不同的尺度。气象卫星影像具有时间分辨率高、监测范围大和数据处理费用低等特点，但它的空间分辨率低，像元所反映的信息具有较大的地域混合，适用于大范围，植被盖度、坡度、地表组成物质较均一的区域；资源卫星具有多波段、多时相特性，空间分辨率相对高，可有效地获取更精确的地表信息，为水土流失信息提取、模型分析提供数据支持。但它对一个地区的重复观测周期长，往往在关键时期得不到所需的资料。为了满足水保监测在时间分辨率、空间分辨率等方面的要求，通常将不同来源的信息(包括遥感的和非遥感的)进行复合，从不同的角度提高了水保监测的数据源精度(见图1)。

2．土壤侵蚀信息提取 　　利用遥感技术进行土壤侵蚀信息提取是以卫星影像为主要信息源，以1:10万地形图和1:25万数字化地图为基本工作底图，样区调查以1:1万和1:5万地形图为工作底图，并与各种专业图件(如地质图、地貌图、植被图、土壤图、土地利用图等)及水文气象资料和其他统计资料相结合，以专业化遥感图像处理、计算机辅助人机交互解译、GIS空间分析等为技术手段，结合野外路线调查、典型样方调查，在建立解译标志的基础上，充分发挥多光谱、多源图像处理技术和专家经验，实现侵蚀类型、侵蚀等级、地表组成物质、水土保持分区、植被覆盖度、坡度等土壤侵蚀信息提取(见图2)。 　　3．结论 　　通过航空、航天手段获取遥感影像资料，实时监测水土流失的发展势态，并在地理信息系统的支持下，对水土流失趋势进行分析，其结果以直观的图形、图像、图表的形式传递给决策部门，是制定水土流失、水土保持对策的重要依据。
	图1　多源遥感数据预处理及数据复合工作流程

　　二、遥感动态水保监测分析

　　遥感动态水保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动态水保监测提供了可能。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；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、工程措施治理效益、林草种植措施效益；对水土流失严重、生态环境恶化地区提出警示；通过对资料分析与评价，定期发布水土保持状况公告。

　　1．遥感动态水保监测的特点

　　一是采用的方法多样，以目视判读、计算机图像处理以及两者相结合的方法进行；二是监测的空间尺度广泛，从某典型小流域至整个流域乃至全国范围；三是监测的时间跨度大，从几年的变化到几十年的变化。

　　2．遥感动态水保监测的流程

　　遥感影像应用在水保监测中的目的主要是监测水土流失的变化情况，水土保持调查数据的真实程度和准确性，监督水土保持规划的执行情况和进展情况，为国民经济建设和发展提供科学依据。水土保持监测功能主要包括以下6个方面：面蚀监视，沟蚀监视，水文要素监视，其他监视，水土流失成因分析，水土流失危害预测。

　　(1)数据资料的获取
　　综合分析影响水土保持的因素，包括土地分类、土壤侵蚀类型、侵蚀强度、地貌类型、母岩类型、植被盖度、坡度属性等，结合遥感技术的应用特点，着重从三个方面收集数据资料：①遥感影像资料(TM、SPOT)；②1:5万地形图、土地利用分类图、行政区划图、土壤侵蚀图等；③基于文字和数据表格的监测区详查资料。

　　(2)监测工作流程
　　遥感动态水保监测技术主要是对不同时相的遥感数据进行组合、融合以提取出土地利用的变化信息，并结合实地调查与变更详查数据对监测变化信息进行核查，采用重点地区逐个图斑对照，一般地区统计比较的检查方法，对信息提取结果反复核查修改，直至满足精度要求。最后，生成各种格式的水土流失专题报表，通过各种统计分析预测未来水土流失变化，提取水土流失专题信息生成各种统计图表。包括以下3个方面：一是专题报表生成，二是统计分析，三是统计图表生成。

图2　土壤侵蚀信息提取流程图	图3　土壤侵蚀信息提取流程图

　　动态监测流程如图3所示。

　　3．水保监测精度评定

　　监测精度是水保监测的重要技术指标之一，监测方法和信息源是影响精度监测的主要因素。依据最新的土地利用现状图及使用GPS接收机进行野外实测，对于小范围的试验区，针对5个像元以上的变化信息图斑逐个检查，进行精确定位；对于大范围的监控区进行抽样核查，最后统计动态变化图斑的属性、面积及精度比较等数据。

　　4．结论

　　采用高新技术对土地利用现状进行动态监测，利用已有的土地利用、水保监测数据、图件以及最新的卫星遥感信息，在GPS和GIS的支持下，对水土保持进行动态监测，及时掌握水保的最新动态变化；将空间遥感数据和其他专业数据进行综合分析，提高了遥感技术在水利信息化应用中的深度，为国家水土保持生态环境政策制定、水土保持信息定期发布、各级领导宏观决策、水土保持监督执法、科学规划、治理措施实施等提供科学依据，并且是实现由传统水保向现代水保转变的有效措施和技术支撑。同时，它用最少的人力、物力完成全国的水土流失调查，它的费用是常规方法的千分之一或万分之一。遥感水土流失调查的成果对于水土保持治理规划、国土资源整治都将产生重要的应用价值和社会效益。　■

(作者单位：郭玉清为水利部黄河水利委员会上中游管理局，张生德为航天量子数码科技有限公司)
责任编辑 韦凤年