水土保持地面监测方法

一、水土保持监测工作的重要性 

　　一些开发建设单位和个人，为了降低工程建设的成本，在建设过程中不重视水土保持或者没有采取相应的水土保持措施，破坏地貌植被，造成大面积的植被破坏和水土流失。水土保持监测是提高水土保持现代化水平的基础。是确立水土保持决策的基本依据。我国是世界上水土流失最严重的国家之一，水土流失成因复杂、面广量大、危害严重，对经济社会发展和国家生态安全以及群众生产、生活影响极大。及时、全面、准确地了解和掌握全国水土流失程度和生态环境状况，科学评价水土保持生态建设成效至关重要。如何准确掌握水土流失的地区分布以及产生的危害和严重后果，是涉及到民族生存发展的大事。所有这些，只有通过科学的监测才能掌握，才能做出正确的判断和决策。因此做好水土保持监测预报工作极其重要。

二、监测的目的和任务

　　（一）以预防为主、全面规划、综合防治、加强管理为方针。
　　（二）把事后治理转变为事前预防，把建设扰动转变为建设保护。为水土流失防治效果进行分析，为开发建设项目管理进行提供依据。
　　（三）从工程建设的工艺流程和施工组织上避免可能产生的水土流失。对水土保持措施数量和质量进行观测和评价，为水土保持设施管护提供依据。
　　（四）从源头上控制（或扭转）生态环境恶化的可能（趋势）。对水土流失动态实施监测和分析，为水土流失防治提供依据。

三、水土保持监测的方法

　　（一）调查监测
　　调查监测是指定期采取全线路调查的方式，通过现场实地勘测，采用GPS定位仪结合地形图、全站仪、测高仪、尺具、照相机等测量仪器，按照不同的扰动类型进行调查，记录每个扰动类型区的基本特征及水土保持措施的实施情况。
　　调查、巡查监测具有成本低、速度快、容易掌握的特点，适合于大多数指标的监测。适合采用调查、巡查监测的指标主要有：
　　1、项目区地形地貌、河流水系、植被、气候、土壤等水土流失影响因子。
　　2、项目挖方、填方数量，工程取土、弃土、弃石、弃渣的数量、位置。
　　3、工程损坏水土保持设施的数量，新增水土保持设施的数量和质量，生物措施的种类、成活率、保存率、覆盖度，防护工程的稳定性、完好程度和运行情况。
　　4、水土流失对周边地区造成的危害及发展趋势。
　　5、 对于已开工的项目，项目区水土流失背景状况、从开工到开始监测这一段时间的水土流失只有通过调查才能获得。地面监测法主要监测水土流失量，通过在地面设置相应的观测设施，通过定期和不定期的观测来获得有关数据。适宜的地面监测方法有小区观测法、桩钉法、侵蚀沟体积量测法和量水堰法等。
　　（二）地面定位观测
　　对不同地表扰动方式的侵蚀强度监测，采用地面观测方法。如径流小区量测法、测钎观测小区法、插桩法、植被样地、设置河道取样点等，同时记录降雨的各相关要素。对于收集到的土样和水样采用室内试验进行处理，测量图样的容量、含水量和水样的体积、含沙量，从而得到降雨产生的悬移质、推移质的量。地面定位观测主要是监测典型坡面的水土流失量和水土保持措施的防治效益。

便携式径流小区

水土流失监测测钎

　　（三）遥感监测
　　遥感监测是利用遥感系统（RS）、全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）三者结合来进行监测。定期购买本区域符合解译要求的不同时段的卫星遥感影像，使用GPS仪进行野外实地调查。建立影像解译标志，室内在GIS平台上对影像进行解译处理，得出地形地貌及地面因子变化情况。
　　遥感技术在水土保持上的应用很广泛。例如，开展水土保持调查、土壤侵蚀普查等工作。随着遥感技术的发展，遥感影像的分辨率从几公里、几十米、几米、几分米到几厘米，形成影像金字塔，能满足不同监测对象需要。同时，遥感影像的价格也在不断降低。因此，利用遥感技术，可以大大提高开发建设项目水土保持监测的精度和效率。针对不同的开发建设项目使用的遥感信息源有一定差异，对于线性工程，一般线路较长，可以采用2.5～5m 分辨率的卫星影像。对于点状工程，面积较小，采用 1 m 左右分辨率的卫星影像，面积较大的可以采用2 m 左右的卫星影像。尤其针对已经开展建设的开发建设项目，利用遥感存档数据，采取遥感资料与实地调查相结合的方法，确定项目区施工前原地貌的水土流失形式、水土流失面积、水土流失强度、水土流失分布等。
　　遥感监测的主要技术路线是：影像购置（尽量使用存档影像），以监测区地形图及区域的 DEM 为基础，利用遥感影像处理软件对影像进行纠正、调色等处理；通过外业调查，建立影像与实地的解译标志；依据解译标志针对影像提取土地利用及植被覆盖度信息，并建立相关矢量图层；利用 DEM 数据根据栅格数据空间分析获得坡度信息，并生成坡度矢量图层；结合土壤侵蚀分级指标，在已有三类信息的基础上，进行矢量图层叠加，并计算各划分单元的土壤侵蚀强度分级，统计各级土壤侵蚀面积，同时统计得到各类土地利用面积。
　　（四）GPS定位技术监测
　　1、GPS定位技术已广泛应用于水土保持工程建设、水土流失监测和生态建设项目，取得了明显效果。但是，在开发建设项目水土保持监测中的应用尚处于探索阶段，通过挖掘 GPS定位技术潜力，可以应用于开发建设项目水土流失面积、弃土弃渣量、水土流失速度等方面的监测。
　　（1）面积监测。应用 GPS中的 RTK技术，一台基站架设在某已知点或明显地物点上，该作业点尽量设在作业区的中心位置。用流动站跟踪地类边界线，经室内处理，可得到精度比较高的地类三维现状图，计算面积，定期监测，将得到面积的变化量。一般地，利用手持 GPS也可完成面积测量，而且，操作相当方便，只是精度相对较低。
　　（2）体积监测。将弃土弃渣区按一定网格划分，网格密度视精度要求而定，用 GPS 精确测量各网格交点的坐标，用计算机编辑生成数字地面模型，就可计算出精度比较高的体积量。水土流失速度监测：通过监测区域内由于水土流失引起的侵蚀沟的变化监测侵蚀速度。用 GPS的 RTK实时动态定位技术，把GPS的基站放在已建立控制网的某已知点上，流动站沿侵蚀沟连续采集点的坐标，绘制出三维曲线。定期监测并比较变化情况。若用计算机处理，可以求得比较准确的变化量。
　　2、GPS全球定位技术是目前最理想的空间对地，空间对空间，地对空间的定位技术系统。GPS 定位的特点：
　　（1）全球地面连续覆盖，从而保障全球、全天候连续、实时动态导航、定位。
　　（2）功能多，精度高，可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维航速和时间信息。
　　（3）实时定位速度快，可在1s内完成。
　　（4）抗干扰性能好，保密性强。操作简单，观测简便。
　　（5）两观测点间不需通视。据有关部门实际测算，GPS 卫星定位技术比常规大地测量技术至少要节省70 %的外业费用。