基于3S技术的水土保持及荒漠化防治策略

李晓霜

(济宁市水文中心，山东 济宁 272000)

在过去很长的一段时间里，我国饱受着水土流失和荒漠化所带来的负面影响。在此期间不可再生资源消耗严重，农林牧渔皆受到了不同的影响，并且我国地形地貌繁杂，不同地区的地质条件大不相同。面对此情况，仅仅加大人员勘察及资金供给，采用传统的修复方式见效甚微。值得庆幸的是，3S技术在原有的基础上不断成熟，给进行水土保持和荒漠化防治工作的人们带来了曙光。3S技术是由RS、GIS、 GPS组成，分别对应的就是遥感系统、地理信息系统和全球定位系统三种系统。在3S技术的基础上，通过其实时监控以及庞大的数据库等功能，形成科学治理体系。在不需大量人力的前提下，可精准定位发生水土流失及土地荒漠化的地点，并及时进行数据分析，为该地区制定有针对性的治理计划，从而使水土保持及荒漠化防治工作更加高效。

1 水土流失与荒漠化的现状

人为因素和自然因素是造成水土流失和土地荒漠化的两大主要“元凶”。在这其中相对于自然因素来说，人为因素所造成的影响更加明显。在相关文献资料中，我们可以得出一个结论——水土流失是一个相对缓慢的过程。人们过度开发土地，致使自然生态环境受到严重冲击，土壤养分流失，最终导致岩石裸露，可利用的土地资源和水资源逐渐减少。水土流失的类别大致分为三种：重力侵蚀、水力侵蚀、风力侵蚀[1]。土地荒漠化往往是发生在水土流失问题后，与水土流失程度息息相关。土地荒漠化问题在我国已经是老生常谈，尤其在欠发达地区，土地荒漠化已经很大程度上对当地的经济、农业等方面产生了负面影响，甚至已经有向外拓展趋势，产生了难以逆转的干扰[2]。

一般水力侵蚀较多的区域主要为高原与丘陵区域，地形普遍较陡，地表裸露，沟道凸出，由于区域内地形破碎，土地营养较少，土质更加稀松，导致植被覆盖程度差，土壤受到侵蚀的现象层出不穷。但是，就目前情况来看，水土流失主要以轻度流失为主，但是在各大平原，风蚀现象更加剧烈，荒漠化的现象逐渐加剧。一般情况下，水土流失与荒漠化是相辅相成的灾害，风与水属于相互交替进行的侵蚀灾害，平原中由于植被稀少，上半年受到风力侵蚀，下半年受到水力侵蚀，导致草原干旱，荒漠平原的生态较为脆弱，在现有的土地、牧场中，受到侵蚀的区域在三分之一左右。再加上人们对水土灾害与荒漠灾害的不重视，导致草原受到盲目的开采，过度放牧、只利用不治理，草原的面积正在逐渐减少，草原中的土地沙化、荒漠化现象严重，随着水环境的污染，水土流失现象的加剧，造成平原生态系统的损害，生物多样性正在逐渐减少，如果再不重视以上灾害，将会对平原造成不可磨灭的损失。

2 基于3S技术的水土保持策略研究

近两年，传统手段在解决水土保持工作方面无法取得显著的成效。而通过使用3S技术，在水土保持工作中，不但大大提升了工作效率，还与传统手段优势互补。

2.1 对地形地貌进行改造策略

水土流失现象是一个动态流失的现象，正确提取水土灾害的影响因子至关重要，本文将基于3S技术，具体论述水土保持的策略。通常情况下，3S技术会运用GIS的空间分析效果，并利用遥感影像技术深度分析区域灾害现状，提取区域内的有效信息，并进行有效信息的预处理，可以通过水土变化探究出不同区域内的水土资源情况，以及灾害的动态变化。其中遥感影像技术不同于卫星的数字产品，采用Landsat MSS，TM，以及ETM遥感影像，具有较高的空间分辨率，并可以同时采集两个场景下的遥感影像数据，利用土地资源的特点，采用不同波段对当地的植被进行分析，并根据遥感影像绘制出1∶10 000的地形图，用于校正差错坐标系。以山东省济宁市东部山区为例，东部地区是济宁市欠发达地区，土地稀少且生态较为脆弱，该地区气候多变，暴雨、大雨、大风是严重影响该地区水土状态的因素。运用上述方法绘制出济宁市东部山区内不同级别的风蚀面积如表1所示。

表1 区域内不同级别的风蚀面积

轻度风蚀状态下，地表呈现斑点状流沙，局部地段有流沙；中度风蚀状态下，流动沙丘成片状分布，旱作农地风蚀明显；强度风蚀状态为半固定沙丘；极强烈风蚀为流动沙丘；剧烈风蚀为大片流动沙丘。

在具体的工程方案制定时，需要根据所在区域的实际情况和地形地理位置而做综合考量，建造具有特异性的水土保持工程。一如既往单靠人工进行实地探访，这其中就会消耗大量的人力资源。不过若是采用遥感影像技术，建立相应的光谱图形，就可以依据光谱图形的变化进行分类，当然在此之前要进行拍摄辨识，如地形、植被等，让其内容更加精准。当前这种技术还可实现数据共享，提高了工作效率，还增强了数据的精准程度。此外，该技术降低人员的工作强度和主观意识偏差，为后续开展水土保持工作奠定基础[3]。

在进行建设沟道和坡面治理工程时，全球定位系统(GPS)就是一个很好的帮手。它可获得更加精准的时间信息、三维航速及三维位置。能够充分考虑小地形治理的难易程度，从而可以更加高效地做好山坡防护工作。地理信息系统(GIS)通过地理模型对数据信息进行动态分析，达到对地形地貌的有效改造。

2.2 增加土壤渗透率策略

增加土壤渗透率是水土保持的重要举措。通过各类蓄水和引水工程，将坡地径流和地下的潜流中蕴藏的水资源以及雪水和雨水进行充分拦截和储存。这其中可利用地理信息系统(GIS)，通过计算机程序完成以人力无法实现的地理分析工作。再通过将地面水流引入农田、林地和草地等地表系统，在其过程中增加人工干预，增加土壤中的水分含量。水土工程方案的主要目的不仅在于增加土壤渗透率还要能够蓄积大量的自然界水源，并且还能够降低水土流失的概率，对于水土保持工作大有裨益。随后通过全球定位系统(GPS)实时监控该区域，收集相关数据，为后期工作的进行积累经验。

增加土壤渗透率的同时，还对农业生产产生促进作用，增加了农作物的产量。这项措施不会造成对原地貌和生态环境的改变，在一定程度上还可以降低施工成本。本文通过3S技术采集土壤粒径图片，并运用数字图像处理技术分析土壤粒径，得出土壤粒径等级，如表2所示。

如表2所示，本文分别分析了低洼盐土、盐化淤土、沙质钙土、淡栗钙土、灰褐土、粗骨钙土、风沙土等土壤的粒径等级与质量分数，其中粒径等级在0～0.02区间内，分为3个等级，各个等级的质量分数均不相同，造成水土流失与荒漠化的程度也各不相同，质量分数较大的更容易出现水土流失现象与荒漠化现象，分析出土壤粒径后，可以对后续防治提供条件。

表2 土壤粒径等级类型及质量分数

2.3 对地表的原生河流进行拦蓄策略

该项策略需要注意合理科学地选择工程方案，在此过程中，发挥全球定位系统(GPS)在水土保持中的作用，因为它能够全天候、时效性的进行监控。其次对于地下水的引流和淤泥造田等水土保持工程采用3S技术，它易操作、观测便捷以及较强的抗干扰能力，减少了检测中相关设备的购置成本。降低自然灾害如泥石流等对人们的人身和财产造成伤害的可能性，此项策略还能够有效实现调节洪峰阶段的水流量，这在一定程度上还能降低当自然灾害发生时对房屋、农田的损害。这项策略还可达到降低沟床纵坡坡度的目的。对地表的原生河流进行拦蓄要充分发挥水土保持工程的作用，除了能够解决水土流失等自然现象外，还能全面提升水土保持工程的实际应用价值[4]。

3 提出基于3S技术的荒漠化防治的相关策略

3S技术在荒漠化防治工作中，也同样举足轻重。尤其是将遥感技术(RS)和全球定位系统(GPS)并驾齐驱，相辅相成，充分提高荒漠化防治的工作效率。具体如何充分利用好该项技术，提高数据分析的精准性，并在此过程中制定出合理的措施。具体策略如下文所述。

3.1 种植防风固沙植物策略

在我国部分地区由于特殊原因荒漠化现象与其他地区相比较多。应用遥感技术(RS)通过对荒漠化进行实时检测可知，是由于天气原因，存在大量的沙化因素。经过3S技术对此进行数据分析、整合，为种植防风固沙植物提供参考。在风沙较大的地方覆盖致密物，在这其中使用遥感技术，可以使数据信息更加精准。在不同的地区可以选择种植不同的植物。例如人们往往选择在沙漠地区种植如乔木、灌木等植物。一般情况下，植物的防风性需要分析P值因子，其中P值因子在0～1的区间内，本文利用3S技术，将不同土地类型P值进行区分，结果如表3所示。

表3 不同土地类型的P值

如表3所示，在以上土地类型中，P值因子均保持在0～1区间，说明该地区用地较少，裸地较多，这也是本文采取种植防风固沙植物这项策略的主要原因。根据研究发现，绿色植物不仅可以抵御风沙尘土的侵袭，还能够有效降低土地荒漠化的范围，达到提高土壤中的水分和养分的含量。而在种植防风固沙植物时，往往都选择在其上盖上一层塑料薄膜，可以有效降低水分蒸发，延缓土地沙化情况。当然种植防风固沙植物需要一段时间后才能初见成效，但通过这些植物的种植，在荒漠化地区与非荒漠化地区形成一道天然屏障，也是一项可以延缓荒漠化蔓延的重要举措。而采用3S技术对后期防治工作开展提供了重要保障。而且不会造成资源的浪费，这在一定程度上也会促进国家经济的发展。

3.2 实施退耕还林工程策略

在荒漠化治理过程中，经常会出现让人始料未及的情况，尤其我国地貌复杂，某些荒漠化区域由于位置偏僻无法得到及时处理。这就需要我们在实行退耕还林工程时要有针对性进行策略的实施。因为人为原因和自然原因相互作用造成的土地资源肥沃力下降，最终导致土地荒漠化。由于频繁地使用土地种植农作物，随着时间的推移，土地养分流失，潜在的荒漠化面积逐渐增大，只会使后续的治理难度相应加大，再加上信息无法得到及时更新。在此情况下，首先利用3S技术对济宁市东部地区进行全面性勘测及数据分析，计算出适合该地区的最佳方案，为接下来实施退耕还林工程奠定基础。先将人为因素解决，向当地农民和牧民积极推进环保耕作方式，有计划，有步骤地进行退耕还林工作，最终达到荒漠化防治的目的。

3.3 采用科技防治策略

采用科技防治策略是我们进行荒漠化防治的利器。通过先进技术的支持，结合当前的治理效果和多年累积下来的治理经验，搭配先进的技术手段就能使荒漠化防治工作达到事半功倍的效果。

我们可以利用3S技术，形成科学的管理体系。再结合不同的气候条件，运用3S技术所具备的优势，例如提高数据的全面性、精准性等特点，探查农作物的生长特性，并根据农作物的特点，进行节水灌溉。运用科技手段不但弥补传统方法中的短板，还能科学设置种植区域，为荒漠化防治工作提供重要的技术保障[5]。通过全球定位系统(GPS)实时检测，可以最大限度地提升土地资源检测效果。遥感技术可将荒漠化土地的实际情况，以图绘的方式呈现，因此可降低人员的工作强度和主观意识偏差。

4 结 语

本文论述的主要内容是在采用3S技术的基础上对水土保持和荒漠化防治工作提出更加具有可行性的策略。通过对3S技术的深入探究，得出进行水土保持及荒漠化防治工作时，要做到最大限度发挥3S技术的优势，并与水利工程相结合。最终实现水土保持及荒漠化防治的目标。