1佳县水土保持预防监督站 陕西省榆林市 719299
2榆阳区水政水资源管理办公室 陕西省榆林市 719000
摘 要：文章概述了何为水土流失和荒漠化，并论述了3S技术的内容和相关定义、功能与原理，最终提出3S技术在水土保持管理中的应用，为我国的水土保持工作提供科学的参考。
关键词：3S技术；水土保持；荒漠化防治；应用
1 引言
随着我国人口数量的不断增长及经济的快速发展，生产建设项目迅速发展，给环境带来了一个相对棘手的难题，即水土流失。据统计，每年我国因为人类活动导致的水土流失面积达到1.5万平方千米，而每年的水土流失量更高达3亿吨，这给我国生态环境造成严重的破坏。为了响应我国生态文明社会建设和发展的号召，政府鼓励开展退耕还林工作，试图通过将部分耕地恢复成林地，减缓水土流失速度，保护生态环境。
2水土流失和荒漠化概述
水土流失是指在水力、风力、冻融等自然状态和人类活动干扰下，由于水流的作用，使土壤被侵蚀、搬运和沉淀以及水损失的过程。自然状态下的水土流失是一种自然的环境现状，是土壤在长时间的雨水冲刷作用下，地表土层出现流失现象，但是自然状态下的水土流失十分缓慢而且也不严重，属于一种另类的生态的平衡。但是人类活动对于地表植被的破坏力很大，使得水土流失速度加快，之前的平衡被打破，导致水土流失问题逐渐严重。日常所说的水土流失，基本都是人类活动导致的严重的水土流失，这种情况对环境的危害很大，而且需要及时的治理。对于水土流失的治理，主要包括以下几个方面：减少地表的不规则水流、降低水流速度；加强地表植被的覆盖，提高土壤的防流失能力；注意人类活动的破坏。另外在采取措施之前，需要对治理的地方进行深入的考察，进行现场勘查，保证提出的治理措施符合现场实际需求，而且不会对周围环境造成别的破坏。当然，在进行治理的时候还要重视预防的重要性，将预防和治理有机结合，这样可以降低水土流失的可能。
荒漠化是由于干旱少雨、植被破坏、大风吹蚀、流水侵蚀、土壤盐渍化等因素造成的大片土壤生产力下降或丧失的自然(非自然)现象。荒漠化以风沙活动为主要标志，是沙质地表条件受自然或人为因素的影响，出现风蚀、风积等地貌结构景观。我国荒漠化比较严重的区域主要是降雨较少以及地表植被破坏严重的地区，比如甘肃、新疆等地。近年来，由于气候条件的改变，我国的荒漠化趋势越来越严重，覆盖面积越来越大，给生产和生活带来不利的影响。而且荒漠化的出现代表土地退化，农作物生长减慢，且促进了水土流失的发生，严重影响了生态环境的发展。
3 3S技术的定义及功能
3.1定义
3S是遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）这三种技术名词中最后一个单词字头的统称。也就是说3S技术是涵盖遥感、地理信息系统以及全球定位系统在内的技术形式，是空间技术、传感技术、卫星定位、导航、计算机通讯技术等结合起来，对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
3.2功能
目前来看，3S技术已广泛应用在生产中的各个领域，逐渐成为获取和存储空间信息并对这些信息进行管理的重要手段。3S技术的应用，极大地减轻了人力的压力，而且增加了对空间信息获取的准确度和效率。以水土流失和荒漠化为例，通过3S技术可以对某个地区的水土保持情况进行探测和信息采集，实时监测这个地区的水土流失和荒漠化数据，为建立防止水土流失和荒漠化的模型提供数据支持，而且可以为实际开展的水土保持工作提供技术支持。3S技术是对水土流失和荒漠化治理的信息化建设，可以促进水土流失和荒漠化治理取得更有效的进展。
在实际运用中，3S技术中的遥感技术应用最频繁，用来远程获取土地上的信息，而且技术人员可以根据遥感数据转变成图像，从图像中量算某个地区的面积并进行分析，通过特殊的软件，还可以将数据转变成地形模型，帮助操作人员对本地区的水土流失情况进行分析。在运用时，很多人都实现将遥感数据分类，然后进行矢量分析得出矢量图形，最后在这个图形上进行面积计算。但需要注意的是，遥感技术需要联合全球定位系统使用，借助全球定位系统将收集遥感数据的区域限定在某个地区，或者收集整个地区的遥感数据。地理信息系统是对空间数据进行获取、编辑、查询和统计的系统，在收集数据和编辑数据方面有较大的优势。特别是在监测大面积的区域时，利用地理信息系统联合全球定位系统是获取相关数据的最快捷方式。而且遥感技术和地理信息系统各自监测获得的数据类型有所区别，因此在运用时需要联合起来，在全球定位系统的辅助下，获取某个地区的详细数据信息，这样才能建立比照现实一般无二的模型，帮助人们解决水土流失和荒漠化问题。
43S技术在荒漠化防治与水土保持方面的运用
水土保持和荒漠化防治工作具有重要的现实意义，不仅是生产生活的需求，也是保护生态环境的需要。而且水土流失和荒漠化一直是我国进行环境治理的重要任务，特别是近年来，我国多地区的气候相比过去发生一定的变化，水土流失和荒漠化情况严重，对生态环境造成更加严重的破坏。考虑到可持续发展理念，以及国家对于产业结构的调整和对农业、林业、畜牧业、水产业发展的重视，需要重视开展水土流失和荒漠化的治理工作。但目前来看，水土流失和荒漠化的治理工作是一项长期的工作，需要国家和群众坚持进行才能取得应有的效果，而且当前采取的治理措施还存在较多的不足和缺陷，导致治理水平较低，治理效果不明显，因此需要结合先进的科学技术进行辅助，这样才能提升治理成效。
4.1GIS技术的应用
GIS技术近年来的应用比较广泛，其是以地理空间的数据信息作为基础，利用独特的地理模型分析方法，为某个地区建立模拟模型，可以为相关技术人员提供实施的动态空间信息，是研究地理问题的重要技术支持。GIS技术的核心是模型分析法，也就是收集某个地区的全面的地理信息，按照一定的比例制作成模型，使工作人员能够借助这个模型对该地区进行分析，为做出地理决策和进行地理研究做出贡献。GIS技术可以帮助工作人员分析某个地区的区域空间信息和各个要素信息，
GIS技术在水土流失和荒漠化治理中的应用是以建立水土流失和荒漠化信息系统为基础的，这个系统是在一定区域内（全国、某省、某市、某县等）收集本地区的水土流失信息和荒漠化信息，建立相应的数据库，结合GIS技术和其他信息技术等建立的GIS的应用系统。该系统的应用实现了地理分析的专业化和自动化，可实时反映水土流失和荒漠化的情况，从而为治理工作做出决策奠定数据基础。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该系统的源数据包括本地区的基础数据，土壤条件、气候条件、人类活动、植被、动物等；还有图形数据，地形图、植被分布图、流域图等；其他数据，包括GPS数据和遥感数据、卫星图像等。
4.2 RS技术的应用
RS技术是基于电磁波理论，应用特殊的传感仪器对远距离目标所辐射和反射产生的电磁波信息进行收集、处理，形成图像，从而对地面目标进行探测和识别的技术。RS技术主要包括地面信息的获取、传输、存储和处理等环节，被广泛用于军事侦察、军事测绘、海洋监视和气象观测、地球资源普查、植被分类、土地利用规划、农作物病虫害和作物产量调查、环境污染监测、海洋研制、地震监测等方面。
RS技术在水土流失和土地荒漠化治理中的应用，与进行实际环境监测和调查的本质一样，是利用多时相的摄像技术，提升对地面信息的监测准确度。因为多时相的摄像技术可以对不同地形和不同植被条件的土地进行光谱变化的图形成像，然后经过对类内综合差和光谱发射率的不同的对比，对图像进行组合和分类。对于RS技术的应用来说，需要提升遥感分类的准确度，进而降低其他物体治理时带来的干扰。进行水土流失和荒漠化情况监测时，主要是利用RS技术根据光谱特性分析卫星拍摄照片和航拍图像，并参考对成像地区实际情况的了解进行验证对比，最终形成有效的防治图。
4.3 GPS技术的应用
GPS在我们生活的方方面面都得到了应用，如车载导航、手机地图等，能为各类用户提供高精度的三维坐标和具体位置，具有全球性、全天候和连续性的特点。GPS技术能够适应各种地形，简洁方便。GPS定位以GPS卫星和用户接收天线之间的距离为基本观测量，用卫星瞬时坐标确定用户天线相对应的位置，实质是空间距离后方交会。GPS应用时差观测原理，通过测量GPS信号从卫星传播到用户接收器的时间差来计算距离。
在水土流失和荒漠化治理中运用GPS技术，主要是借助其在全球范围内的卫星定位和导航系统，为治理工作提供详尽且准确的监测数据。最关键的是，GPS技术能够进行实时定位，也就是说它可以为监测工作提供实时的监测信息，在出现突然的水土流失或荒漠面积扩大的问题，GPS技术可以第一时间监测到，并传送给3S技术控制中心进行分析，安排人员进行现场勘查。GPS技术具有高精度和多功能的优点，除了水土流失和荒漠化的相关信息，还能监测车辆过往信息和人类活动信息，方便分析人类活动对于水土流失和荒漠化的影响。而且GPS技术可以提供三维航速和三维位置信息，保密性强，抗干扰能力强，可以减少监测工作时对设备的购置，降低工作成本。
5水土保持管理领域中3S技术的发展前景
在3S技术中心，GIS技术对于数据处理比较有优势，而RS技术对于数据获取比较有优势，将两者的获取数据能力和分析处理数据能力相结合，再加上GPS技术的定位和导航等功能，形成一个综合体系，可以实现对水土保持管理信息调查的高精度以及对管理情况的及时更新。
5.1调查水土资源
随着RS技术分辨率的提高，已经逐渐成为3S技术的主要信息来源，通过特殊的技术手段收集地面地表的数据信息，而GIS作为组织方式，利用GPS对野外进行调查，比如借助GPS的定位特点以及RS的地物特征点，在水土流失严重区域用GPS技术进行侵蚀区域的详细采集，然后利用GIS技术将获得的采集信息中图斑的侵蚀类型进行分类判断，使用计算机技术自动读取，这样就算完成遥感调查土壤的侵蚀情况，最后可以将调查结果运用到规划水土保持工作或公告水土流失的情况。对于小流域，在借助GPS技术的前提下，科学选取合适的范围，利用低空无人驾驶飞机、定位摄像机、遥测遥控设备以及扫描仪等设备，对择定范围进行测量，并通过GIS技术进行内业处理，结合图形信息和图像处理系统，实现实时监测小规模水土流失的动态情况，验收评估水土保持措施的成果。借助3S技术，基本可以实现对所有区域的水土资源调查，特别是通过对3S技术的控制，可以实现对某个水土流失或荒漠化严重地区的水土资源重点调查，从而帮助水土管理部门掌握这个地区的水土情况，为开展水土保持工作奠定数据基础。
5.2辅助规划
因为借助3S技术可以实现大部分地区的水土资源监测以及土壤信息等，因此在进行水土保持管理工作时，借助3S技术所获取的信息，可以辅助工作人员进行管理规划，规划如何具体开展和实施水土保持操作。比如说，在运用3s 技术对小流域进行综合治理的过程中，其底图为借助RS技术获取的遥感图像，然后借助GPS技术进行这个小流域的地形控制点测量，从而生成该小流域的三维地形图，之后借助GIS技术在地形图的基础上，结合工作人员的实地勘查工作成果，研发出设计模块和制图模块，或者直接创造一个三维模型，这样用来进行小流域治理的规划设计工作。最后通过覆盖全国的网络技术，可以将有关信息传递给相邻的流域，形成综合所有流域的图形信息以及汇总数据统计等工作，从整体上规划水土保持工作的开展，避免出现这个流域治理好那个流域又水土流失严重的情况，这样能促使水土保持工作的进度更加快速和有效，形成长效的水土保持管理机制。
5.3成果验收和执法监督
除了对水土资源的调查和统计以及对水土保持规划的支持，利用3S技术还可以实现对水土保持工作成果的验收和监督。主要是借助GPS技术和RS技术，远程监控实施水土保持措施地区的实施效果。比如说在采取退耕还林还草措施之后，一定时间后可以借助RS技术远程监控的林地和草地的分布情况，并与本地区过去的数据进行对比，分析退耕还林还草工作的效果。也可以实现新建高标准基本农田面积对比情况，特别是在国家划定生态红线之后，可以借助RS技术监督是否有人浑水摸鱼或胡乱开垦耕地的情况。鉴于GPS技术的存在，在进行土地规划时，可以保证规划成果不会出现重复，这样方便工作人员一次性了解所有水土保持成果。另外，3S技术也可以用来监测正在开发或已经开发的会对水土造成威胁的项目，比如一些地区建设的湿地公园、森林公园等项目，可以使用3S技术实时监测项目开展过程中对地表的扰动情况，这样可以及时监测土壤的侵蚀程度和水土破坏情况；而且对于已开始的水土保持项目，也可以借助3S技术进行监测，监测已采取的措施取得的治理成果；对于乱砍乱伐、开荒毁林的情况也能借助3S技术进行监测，并及时通知相关部门进行处理，保护水土资源。
6结语
近年来，随着科学技术的进步，3S 技术被广泛应用到我国的荒漠化防治和水土流失治理过程中，为我国的生态环境保护做出了不可替代的贡献。鉴于对生态环境的重视，以及大自然对人类发展的好重要性，在未来时期，3S 技术将会得到更加广泛深入的应用，该技术本身也将得到不断地完善和改进。在当前来看，3S技术中的每一门技术都对水土流失和荒漠化的治理有所贡献，大大减轻了人力的压力，同时也提高了治理效果。3S技术在水土保持管理中的应用包括全面细致调查水土资源、辅助水土保持规划、进行成果验收和实施监督等，经应用取得了良好效果。
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论文作者:张备战,谢海军
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/14
标签：技术论文; 水土保持论文; 数据论文; 遥感论文; 信息论文; 水土论文; 地区论文; 《科技新时代》2018年9期论文;