水土保持动态监测与管理1(6)

通过数据采集、编辑处理和编码，最终建立基础信息库，为流域评价、规划、效益分析、动态监测等提供基础数据。基础信息库内容主要包括区域自然资源、环境质量、社会打开规则文件 打开数据库文件 打开图形文件 经济、人口状况、生产和生活方面的指标与数据。数据库结构如下： 1、综合治理立地因子数据 地块编号，地貌部位．现状，海拔，坡向，面积，基岩种规则指针定位到一号规属性指针定位到第一记类，土壤种类，土层厚度，植被组成，林草覆盖率类型，侵蚀程度，侵蚀面积，年平均侵蚀否 是 规则结 规则匹配运算 束否 量。

规则号与规 2、水土保持工程措施数据 旱井数量，旱井容积，涝池数量，涝池容积，塘坝数量，塘坝容积，水渠总长，谷坊，拦沙坝，鱼鳞坑数量，鱼鳞坑面积，水平梯田，坡式梯田，水属性与 则数比较 规则指针指 规则是否 向下一规则 平沟。 否匹配 是 3、林业、牧业措施现状数据 次生林面积，次生林树种，树种平均高，树种平均胸径，郁闭度，人工乔木林面积、树种、林龄、平均高、胸径、郁闭度，灌木林面积、树种、覆盖属性指针指向下一记度，天然草地面积、草种、覆盖度，改良草地面积、草种、覆盖度，人工草地面积、草种、覆盖度。 属性指针4、社会经济数据 年度，乡名，村名，面积，户数，人口，劳力是否到最,人口密度，人均总土后一 条记录 地，人均耕地。

5、沟道主要特征数据 级别，流域面积，沟壑密度，沟壑面积，沟道特征，沟长，平是 均沟深，平均沟宽，比降。 规则匹配结束 6、土地利用现状数据 乡名，村名，面积，耕地，林地，园地，草地，居民区，工矿，交通，水域，特用地，未用地。 生成规划图及数据7、林业现状数据 乡名，村名，防护林，用材林，经济林，薪炭林，果园。 8、牧业现状数据 乡名，村名，大牲畜，猪、羊、家禽，家畜，蜂，蚕。图10-10 专家规划模型流程 9、副业现状数据 乡名，村名，编织，加工，采集，捕猎，其他。

10、荒溪分类数据 乡名，村名，荒溪流域编号，泥石流、洪水灾害，最大降雨量，沟道纵坡，产沙量，堵塞可能性，透水性，综合指数，荒溪类型。

上述指标作为水土保持的基础数据，系统允许用户修改指标数据库的各项内容或增加新的指标，从而灵活地为规划提供参数，提高系统的实用性，满足不同用户的需要。

二、规划子系统

水土保持规划从内容来看主要包括土地利用规划、水土保持规划与工程布局设计等。针对水土保持的生产实践采用多目标规划、专家规划以及二者相结合的规划方法等。

（一）多目标规划

多目标规划方法是土地规划中常用到的一种方法。 1、解决的问题

就是根据资源条件、经济条件、发展目标等确定合理的土地利用比例，实现产值或产量等最大、环境持续发展的目标；同时，通过灵敏度分析，确定满足最优解的不同土地利用类型的允许范围。

2、功能设计

多目标规划的步骤是选择决策变量、建立目标函数、建立约束方程、求解方程、影子价格计算和灵敏度分析等，系统根据这一步骤设计相应的模型功能，并把规划结果选择的变量返回到土地现状图上，自动生成规划图。

（二）专家规划

专家决策模型以地块为单元，以土地类型、土地适宜性、生产管理可操作性等为主要依据，通过专家分析确定土地的利用方式。

1、专家决策模型的构造

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专家决策模型的核心是专家知识规则，通过专家对土地利用情况按地块逐个判别分析，确定土地未来的使用方案，最后合并同类图斑，统计规划后各类土地的面积。其中，专家知识以规则文件来存放。专家决策过程可用图10-10表示。

2、专家规则表达方式

专家规则是专家决策模型中知识的表达形式，知识表达方法借鉴了专家系统中产生式规则(production rule)的形式，即：if?then?的形式。该模型利用关系运算符、逻辑运算符把参与运算的指标体系联结为规则。一条规则由规则号、前提、结论、规则结束符等组成，一个规则文件可由若干条规则组成。每条规则按优先级顺序存放，在规则与事实匹配时可以减少运算时间。为了增强系统的可操作性，适合我国文字特点，规则采用可读的汉字来描述。

3、专家规则编辑

为使专家规则能够按一定格式存放，需要设置规划编辑器。它编辑包括规则文件的建立、规则修改、规则存贮、规则保密等功能。其中，为使系统适用于不同流域，用户可以针对特定流域修改系统规则。

4、流域规划图生成与输出

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由于规划是在最小图斑图上进行的，所以只要把规划结果按原图斑进行索引就生成了流域规划图；同时，把结果合并生成数据库。把上述规划结果文件，利用基础信息管理子系统中的输出功能进行整饰，然后以图形或表格的形式输出到打印机和绘图仪上。

（三）工程设计系统

这里所说的工程设计是一组相互关联的措施体系。对于某一单一的措施来讲，它必须和区域的土地类型、岩性、地形、气候等条件相适宜，制定科学的工程标准、选择合理的工程位置、保证优良的工程质量。从整个措施体系来讲，水土保持工程措施设计要以流域为单元设计对象，各项措施有机地结合成一个综合防护体系，从坡面到沟道，从上游到下游，因地制宜，因害设防，同时还要注重发挥措施的综合经济效益。

1、工程类型设计

工程设计系统按水土保持的生产实际初步确定如下类型：

（1）水土保持工程。小型水库、塘坝、谷坊、梯田、水平沟、水平阶、鱼鳞坑。 （2）荒漠化防治工程。草方格、挡风墙等。

（3）农田水利工程。灌溉渠系、排水渠系、喷灌系统或滴灌系统、机井、扬水站。 （4）防护林体系工程。水源涵养林、防护用材林、薪炭林、库坝防护林、经济林、梯田地埂防护林、分水岭防护林、牧草场防护林、农田防护林、固沙防沙林、河道护岸林、工矿区专项防护林、沟头防护林、沟坡防护林、护路林。

（5）牧草场工程。轮牧放牧场、天然草场改良、人工草地。

（6）生态农业工程。水土保持耕作、农林复合系统、水产农林系统、农牧复合系统、林牧复合系统、农林牧复合系统。

（7）道路工程。道路等级设计、道路桥梁、道路转弯、道路防冲排水。 2、工程措施体系布局

采用专家规划模型，即根据不同的地貌类型、地貌部位、土壤类型、坡度、利用现状、侵蚀类型、侵蚀强度、侵蚀阶段等在流域内布设与之相适应的水土保持措施。工程措施体系布局模型与流域专家规划模型在形式上完全相同，只是在内容上有所区别。

3、工程类型索引与工程布局图生成功能

要想使措施体系成为水土保持系统的有机组成部分，就必须把措施类型与空间位置连接起来，这种连接桥梁就是措施类型的工程编号。以措施类型的工程编号为传递参数，使措施与规划建立索引关系，这样系统就可以对具体措施进行查询、检索和统计分析。这种设计的结果可以直接生成流域水土流失防治措施布局图和对应的属性库。

4、结果输出功能

结果输出包括工程布局图输出和统计结果报表输出。工程图输出通过2种途径实现，一是在工程规划模块中设计输出功能；另一途径是把图形结构转换，利用基础信息管理子系统的图形输出功能来完成。

三、效益评价子系统

区域水土保持的效益一般分为经济效益、生态效益和社会效益3个方面，实际上这种治理效益具有综合性、持续性、阶段性、随机性和区域性等特点，各项效益之间相互影响、相互作用、相互渗透。效益评价子系统要根据效益的特点进行设计和开发。

（一）数据流程

效益评价子系统利用基础信息管理子系统提供的数据，提取评价指标，经过效益评价模型运算得到评价的各项结果。

（二）结构与功能

效益评价包括两部分功能，一是利用评价模型计算单项效益指标值，另一是根据单项指标对流域做综合效益评价，即综合效益指数计算。

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（三）结果生成与输出

效益评价的结果；一是生成结果图，包括效益分布图、对比直方图，图形生成后以信息管理子系统默认的格式保存文件；二是生成数据库，评价结果直接生成数据库文件或以文本文件进行保存。最后把上述评价结果文件，利用基础管理子系统中的输出功能进行整饰，然后以图形或表格的形式输出。

主 要 参 考 文 献

[1] 王礼先. 流域管理信息系统. 北京：中国林业出版社，1994

[2] 孙保平，史明昌. 区域治理与开发空间信息系统研究. 水土保持通报.1996，1 [3] 王礼先. 水土保持学. 北京：中国林业出版社，1995 [4] 王礼先. 流域管理学. 北京：中国林业出版社，1999

[5] 史明昌, 田玉柱. 水土保持监测框架的探讨. 见：全国第一届水土保持监测学术研讨会论文集. 北京：

中国水利水电出版社，2002:11-15

[6]寸建会, 杨康宁. 陕西省水土保持监测网络信息系统建设简介. 见：全国第一届水土保持监测学术研讨

会论文集. 北京：中国水利水电出版社，2002:56-66

[7]郭索彦, 蔡建勤, 李智广. 关于水土保持动态监测的总体设想. 见：全国第一届水土保持监测学术研讨

会论文集. 北京：中国水利水电出版社，2002:79-85

[8]许峰, 郭索彦, 蔡建勤. 水土保持监测历程、研究进展与前景. 见：全国第一届水土保持监测学术研讨

会论文集. 北京：中国水利水电出版社，2002:50-55

遥感技术应用于水土保持监测

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□ 郭玉涛 张生德

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

图1 多源遥感数据预处理及数据复合工作流程

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