現(xiàn)代技術(shù)在水土保持動態(tài)監(jiān)測中的運用

陳澤銀

摘要：現(xiàn)代技術(shù)主要有3S集成技術(shù)、4D技術(shù)、智能化自動監(jiān)測技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、VR技術(shù)等，各項技術(shù)的綜合應(yīng)用可實現(xiàn)對水土保持的動態(tài)監(jiān)測，具有監(jiān)測空間更廣、數(shù)據(jù)信息更新及時、環(huán)境適應(yīng)性強、重復(fù)監(jiān)測周期短的優(yōu)勢?？蓪崿F(xiàn)對野外水土情況的快速目標鎖定，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)的相互配合，將監(jiān)測點中的水土保持情況以遠程監(jiān)控實時可視化管控。在計算機硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)配備齊全的前提下，可以在計算機桌面上動態(tài)監(jiān)測野外情況，其中無人機遙感技術(shù)可突破人類極限，自動完成環(huán)境條件惡劣流域的數(shù)據(jù)信息采集，有效提高了動態(tài)監(jiān)測自動化水平。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代技術(shù);水土保持;動態(tài)監(jiān)測

由于水土保持流域空間面積較大，人工野外監(jiān)測和調(diào)查難度較高，以往監(jiān)測方法消耗了大量的人力、物力、財力、資源等，監(jiān)測人員不但工作強度大，也無法實時監(jiān)測野外水土保持情況，野外調(diào)查往往困難重重，且精準度和效率均不高。而我國又是水土流失最為嚴重的國家之一，水土保持刻不容緩，現(xiàn)代化技術(shù)的廣泛運用提高了水土保持動態(tài)監(jiān)測水平，使監(jiān)測人員對水土流失的類型原因、程度范圍、分布特征、危害影響、保持措施等因素監(jiān)測和評估更加精準科學(xué)，是目前水土保持動態(tài)監(jiān)測的重要工具。

1.現(xiàn)代技術(shù)在水土保持動態(tài)監(jiān)測中的運用優(yōu)勢

1.1現(xiàn)代技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢

面對水土流失問題，動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)會提前分析降雨量、植被覆蓋情況、土壤條件等方面因素，運用現(xiàn)代技術(shù)繪制出矢量圖和光柵圖，在計算機桌面上完成對監(jiān)測區(qū)域的地圖繪制，并實時動態(tài)監(jiān)測野外水土流失實際情況，提前采取水土保持措施，預(yù)防水土流失問題，對不可抗拒的地震、臺風(fēng)、暴風(fēng)雨等惡劣自然災(zāi)害，也可在提前做好水土保持措施的基礎(chǔ)上減少生命財產(chǎn)損失，并有利于災(zāi)后重建的順利開展，借助現(xiàn)代技術(shù)使水土保持動態(tài)監(jiān)測直觀立體，可視化管理水平更高。

1.2現(xiàn)代技術(shù)的設(shè)備優(yōu)勢

現(xiàn)代技術(shù)的設(shè)備運用，打破了以往數(shù)據(jù)信息只能通過人工現(xiàn)場采集的落后監(jiān)測模式，設(shè)備更加智能化和自動化，通過遠程監(jiān)控就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的調(diào)用、審查、復(fù)審等環(huán)節(jié)，只要在計算機上建立模塊，并綜合應(yīng)用各種現(xiàn)代化技術(shù)，就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動分析和查錯。減少了野外作業(yè)的設(shè)備攜帶數(shù)量，設(shè)備越來越先進和重量減輕，便于攜帶和室內(nèi)外運用。例如：以往監(jiān)測人員需要攜帶大量的圖紙、GPS設(shè)備、羅盤、相機、望遠鏡、計算機等，現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用將諸多功能都集中在了平板電腦或者智能手機軟件中，省略了大部分設(shè)備單一使用步驟，緩解了監(jiān)測人員壓力，動態(tài)化監(jiān)測結(jié)果也更加精準。

2.現(xiàn)代技術(shù)在水土保持動態(tài)監(jiān)測中的運用

2.1現(xiàn)代3S集成技術(shù)的運用

現(xiàn)代3S集成技術(shù)主要包括衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS技術(shù)、地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)、遙感系統(tǒng)RS技術(shù)，通過和大數(shù)據(jù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等的有限結(jié)合，可實現(xiàn)水土保持動態(tài)監(jiān)測目標。不但提高了監(jiān)測水平，還能夠突破人類極限，完成以往無法監(jiān)測或者監(jiān)測困難的野外區(qū)域監(jiān)測。例如：運用無人機遙感技術(shù)進行野外監(jiān)測，可遠程操控無人機到達狹小或者范圍較廣的區(qū)域，通過無人機傳輸回的數(shù)據(jù)信息實時掌握野外全部水土保持情況，精準全面的繪制野外地形圖，并定期更新，以提升水土保持動態(tài)監(jiān)測的精準度、效率、自動化水平，節(jié)約監(jiān)測成本，降低人力、物力、資源的損耗。

2.2現(xiàn)代4D技術(shù)的運用

現(xiàn)代4D技術(shù)主要指DLG（數(shù)字線劃圖）、DOM（數(shù)字正射影像）、DEM（數(shù)字高程模型）、DRG（數(shù)字柵格地圖），在3D技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了時間和空間的有效結(jié)合，廣泛應(yīng)用與地理信息GIS領(lǐng)域，在3S技術(shù)的基礎(chǔ)上加以細化，精準度高更新速度快，具有成本低廉效率高的優(yōu)勢。4D技術(shù)能夠精準高效的提供野外地形和土壤的實際地表數(shù)據(jù)信息，當水土發(fā)生流失或者變化時，能動態(tài)監(jiān)測變化的數(shù)據(jù)信息，為土壤侵蝕預(yù)測和流域治理等水土保持決策提供科學(xué)依據(jù)。例如：監(jiān)測人員在黃土高原水土流失嚴重區(qū)域構(gòu)建了4D技術(shù)流域空間，以動態(tài)監(jiān)測不同地貌和生態(tài)類型下的水土保持情況，數(shù)據(jù)框架試驗研究表明，4D技術(shù)的運用為提高動態(tài)監(jiān)測效率和精度、精簡動態(tài)監(jiān)測環(huán)節(jié)等開辟出了一條新的現(xiàn)代化技術(shù)道路。

2.3智能化自動監(jiān)測技術(shù)的運用

人工智能技術(shù)的應(yīng)用有效提高了動態(tài)監(jiān)測的自動化水平，使野外監(jiān)測點中的降雨情況、徑流狀態(tài)、泥沙和土壤水分流失情況等自動完成數(shù)據(jù)信息采集、傳輸、存儲、處理、分析等，不但提高了工作效率減少數(shù)據(jù)信息誤差，也使動態(tài)監(jiān)測水平有效提升，更加精準科學(xué)，避免了人工操作失誤或者監(jiān)測不及時影響水土保持效果，提高了水土保持動態(tài)監(jiān)測的抗風(fēng)險能力。特別是在需要連續(xù)監(jiān)測和艱苦環(huán)境條件下監(jiān)測的情況發(fā)生時，人工智能的自動化監(jiān)測有效緩解了人工操作壓力，可勝任多項人工無法短時間內(nèi)完成的高強度工作，大幅度提高了動態(tài)監(jiān)測的質(zhì)量和效率。

2.4三維激光掃描技術(shù)和VR技術(shù)的運用

三維激光掃描技術(shù)利用激光和相機捕獲地圖坐標和圖像信息，通過高精度的立體掃描大面積采集空間三維數(shù)據(jù)信息，可有效擴展和補充傳統(tǒng)監(jiān)測方法的不足，提高動態(tài)監(jiān)測效率和精度。例如：三維激光掃描技術(shù)可以運用到野外水土保持的動態(tài)監(jiān)測中，采集水土流失強度和空間范圍、土地流失土方量、水土保持面積和相關(guān)參數(shù)等數(shù)據(jù)信息，能夠直觀的動態(tài)監(jiān)測到水土坡面各監(jiān)測點輕微地形變化，高精度的傳送水土坡面細溝侵蝕過程的全部數(shù)據(jù)信息，侵蝕量的平均精度可達96.85%，相比于以往落后的監(jiān)測方法，其精準度更高誤差明顯縮小。VR技術(shù)又稱虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過在計算機桌面上綜合操作計算機技術(shù)、電子信息、仿真技術(shù)模擬虛擬環(huán)境，生成交互式的線上三維環(huán)境，為動態(tài)監(jiān)測提供沉浸感、交互感、想象感、自主感等，使動態(tài)監(jiān)測更直觀立體。

結(jié)語：水土保持監(jiān)測關(guān)乎民生民情，在人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境保護的當下，水土流失和土壤侵蝕等問題引起了社會的高度關(guān)注，水土保持相關(guān)技術(shù)人員致力于新理念、新技術(shù)、新方法的創(chuàng)新研發(fā)，以提升水土保持水平?，F(xiàn)代技術(shù)的廣泛運用實現(xiàn)了實時動態(tài)監(jiān)測目標，有效提高了野外監(jiān)測的自動化水平，使監(jiān)測人員在室內(nèi)就可以完成對水土保持的動態(tài)監(jiān)測和遠程管控。就目前各類現(xiàn)代化技術(shù)運用情況而言，大多處于初步探索階段，仍需相關(guān)技術(shù)人員不斷突破技術(shù)困難，解決技術(shù)性問題的同時提高動態(tài)監(jiān)測質(zhì)量和效率。

參考文獻

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