第九章水土保持动态监测及管理_水土保持学

1、第九章第九章 水土保持动态监测与管理水土保持动态监测与管理第一节第一节 概述概述v一、水土保持监测的作用一、水土保持监测的作用v 1 1、水土保持项目管理的重要手段、水土保持项目管理的重要手段v 判断水土保持是否符合标准，是否达到预期目标。判断水土保持是否符合标准，是否达到预期目标。v 2 2、为项目建设提供基础资料、为项目建设提供基础资料v 建立本地信息库，为其他项目评估、科研、规划、建立本地信息库，为其他项目评估、科研、规划、 v 设计等提供资料。设计等提供资料。v v 3 3、为水土保持评价和决策提供科学依据、为水土保持评价和决策提供科学依据v 4 4、为水土保持监督执法提供依据、为水土

2、保持监督执法提供依据v 5 5、为水土保持宣传提供新途径、为水土保持宣传提供新途径v二、水土保持监测的原则二、水土保持监测的原则v 充分考虑服务对象对信息的需求和服务的有效性，充分考虑服务对象对信息的需求和服务的有效性，v 同时遵循：同时遵循：v 1 1、规范性、规范性v 监测方法、监测方式和范围的界定、指标等必须统一，监测方法、监测方式和范围的界定、指标等必须统一，监测的描述和表达等应有全国统一的标准。监测的描述和表达等应有全国统一的标准。 v 2 2、综合性、综合性v 指标的综合性指标的综合性( (自然、社会、经济等方面选指标自然、社会、经济等方面选指标) )、 v 监测方法的多样性（高新

3、技术结合常规方法）。监测方法的多样性（高新技术结合常规方法）。v 3 3、动态性、动态性v 4 4、层次性、层次性v 宏（全地区）、中（重点地区）、微观（典型样点）。宏（全地区）、中（重点地区）、微观（典型样点）。 v三、水土保持监测的内容三、水土保持监测的内容v 中华人民共和国水土保持法实施条例中华人民共和国水土保持法实施条例规定：国务规定：国务院水行政主管部门和省、自治区、直辖市人民政府水行政院水行政主管部门和省、自治区、直辖市人民政府水行政主管部门应当定期分别公告水土保持监测情况。公告应当主管部门应当定期分别公告水土保持监测情况。公告应当包括下列事项：包括下列事项：v 水土流失面积、分布

4、状况和流失程度；水土流失面积、分布状况和流失程度；v 水土流失造成的危害及其发展趋势；水土流失造成的危害及其发展趋势；v 水土流失防治情况及其效益。水土流失防治情况及其效益。v水土保持监测内容应包括：水土保持监测内容应包括：v 1 1、水土流失变化；、水土流失变化；v 2 2、土地利用现状；、土地利用现状；v 3 3、治理措施实施情况；、治理措施实施情况；v 4 4、生产与收入的变化；、生产与收入的变化；v 5 5、群众物质和文化活动水平的变化情况。、群众物质和文化活动水平的变化情况。v四、监测方法与技术四、监测方法与技术v 总体来说，要用到总体来说，要用到RSRS、GPSGPS、GISGIS

5、技术、地面调查、专技术、地面调查、专项试验和数理分析与预测、预报等方法。项试验和数理分析与预测、预报等方法。第二节第二节 水土流失预报水土流失预报v一、一、USLEUSLE（Universal Soil Loss EquationUniversal Soil Loss Equation，通用土壤流失，通用土壤流失 v 方程，方程，2020世纪世纪8080年代以前）年代以前）v A=RKLSCPA=RKLSCPv式中：式中：AA土壤流失量土壤流失量v RR降雨侵蚀力因子降雨侵蚀力因子v KK土壤可蚀性因子土壤可蚀性因子v LL坡长因子坡长因子v SS坡度因子坡度因子v CC耕作和管理因子耕作和管

6、理因子v PP辅助性保持措施因子辅助性保持措施因子 L. D. MeyerDr. W. H. WischmeierDeveloper of the Universal Soil Loss Equation, USLE M.J.M. RomkensDr. Nyle C. Brady (1 November 2004) Objectives of the USLEvTo provide a simple method of estimating annual soil lossvTo provide tools and guidelines of managing soil lossv优点：优点：

7、v 形式简单，方便使用。形式简单，方便使用。v不足：不足：v 数据来自落基山脉以东；数据来自落基山脉以东；v 适用于缓坡地；适用于缓坡地；v 适用土壤是以蒙脱石为主要粘土矿物的土壤；适用土壤是以蒙脱石为主要粘土矿物的土壤；v 未考虑径流因素；未考虑径流因素；v 因子交互作用被忽略，如坡长与降雨等。因子交互作用被忽略，如坡长与降雨等。v2020世纪世纪7070年代后修改形成了年代后修改形成了RUSLERUSLE。 v二、二、WEPPWEPP模型（模型（Water Erosion Prediction ProjectWater Erosion Prediction Project，水蚀，水蚀 v

8、预报计划）预报计划）v 最新的预报模型；最新的预报模型；v 有坡面、流域和网络版。有坡面、流域和网络版。v 优点：是过程模型；优点：是过程模型；v 可以估算侵蚀的时空分布。可以估算侵蚀的时空分布。v 不足：复杂！不足：复杂！v v WEPP WEPP可以预报每天或每次的降雨、入渗、地面径流过程可以预报每天或每次的降雨、入渗、地面径流过程产生的侵蚀和泥沙过程状况，还可以计算日、月、年平均径产生的侵蚀和泥沙过程状况，还可以计算日、月、年平均径流、泥沙运移状况等等。流、泥沙运移状况等等。v三、中国土壤侵蚀模型的研究概况三、中国土壤侵蚀模型的研究概况v 1 1、基于、基于USLEUSLE建立坡面土壤侵

9、蚀预报模型建立坡面土壤侵蚀预报模型v A=RKLSBET A=RKLSBET （CSLECSLE）v B B、E E、T T分别为水土保持生物、工程和耕作措施因子。分别为水土保持生物、工程和耕作措施因子。v 2 2、陡坡地土壤侵蚀预报模型、陡坡地土壤侵蚀预报模型v 以江忠善为代表，建立了模型。以江忠善为代表，建立了模型。v 3 3、坡面水蚀物理过程模型、坡面水蚀物理过程模型v 第三节第三节 水土保持信息系统概述水土保持信息系统概述v一、构成一、构成v 四部分：硬件系统、软件系统、空间数据和管理操作人四部分：硬件系统、软件系统、空间数据和管理操作人员。员。v 水土保持空间数据水土保持空间数据：v

10、 指以地球表面空间位置为参照的与水土保持有关的自然、指以地球表面空间位置为参照的与水土保持有关的自然、社会和人文景观数据。社会和人文景观数据。v包含三种互相联系的特征：包含三种互相联系的特征：v 已知坐标系中的位置；已知坐标系中的位置；v 实体间的空间相关性（拓扑关系）；实体间的空间相关性（拓扑关系）；v 与几何位置无关的属性。与几何位置无关的属性。 v二、水土保持信息系统的设计与建立二、水土保持信息系统的设计与建立v 1 1、设计思想、设计思想v 运用系统工程的原理和方法，结合空间信息系统的特运用系统工程的原理和方法，结合空间信息系统的特点实施建设。点实施建设。v 2 2、建立过程、建立过程

11、v 可行性研究可行性研究v用户需求调查、确定系统的目标和任务、数据源调查用户需求调查、确定系统的目标和任务、数据源调查和评估、系统处理工作量、数据库结构和大小、服务范围、和评估、系统处理工作量、数据库结构和大小、服务范围、输出形式和质量、系统的支持情况等。输出形式和质量、系统的支持情况等。v 系统设计系统设计v 功能设计：应有的空间操作功能；功能设计：应有的空间操作功能；v 数据设计：分类、编码、存储和管理；数据设计：分类、编码、存储和管理；v 应用设计：系统建模和产品的输出。应用设计：系统建模和产品的输出。v 建立系统的实施计划建立系统的实施计划 v 系统实验系统实验v 系统运行系统运行v3

12、 3、软件设计、软件设计v4 4、用户界面设计、用户界面设计v5 5、系统评价、系统评价v 从技术和经济两方面对设计的系统进行评价。从技术和经济两方面对设计的系统进行评价。v 系统效率系统效率v 可靠性可靠性v 可扩展性可扩展性v 可移植性可移植性v 系统效益系统效益v三、系统数据库建立三、系统数据库建立v 1 1、源数据的获取与预处理、源数据的获取与预处理v 2 2、数据录入、数据录入v 3 3、数据质量控制与评价、数据质量控制与评价v 质量衡量准则质量衡量准则v 准确性：测量值与真值的接近程度；准确性：测量值与真值的接近程度；v 正确性：无遗漏无重复正确表示各类属性的编码正确性：无遗漏无重

13、复正确表示各类属性的编码; ;v v完整性：具有同一准确度和精度的数据在类型上和完整性：具有同一准确度和精度的数据在类型上和v 特定空间范围内完整的程度；特定空间范围内完整的程度；v一致性：同一或同类现象表达的一致程度；一致性：同一或同类现象表达的一致程度；v现势性：数据反映客观现象目前状况的程度。现势性：数据反映客观现象目前状况的程度。v 数据误差来源分析数据误差来源分析v 数据误差通常是一个累积的量。数据误差通常是一个累积的量。v 采集、加工、存档。采集、加工、存档。v来源主要有：来源主要有：v 数据收集：测量、遥感和地图数据等；数据收集：测量、遥感和地图数据等；v 数据输入：数字化和数据

14、格式转换；数据输入：数字化和数据格式转换；v v数据存储：存储数据精度不够和空间精度不够；数据存储：存储数据精度不够和空间精度不够；v数据处理：分类间隔不合理，多层叠加误差传播，比数据处理：分类间隔不合理，多层叠加误差传播，比v 例尺太小等；例尺太小等；v数据输出：设备输出精度低和媒介不稳定；数据输出：设备输出精度低和媒介不稳定；v数据使用：对数据所包含信息的误解和使用不当。数据使用：对数据所包含信息的误解和使用不当。v v 数据质量控制技术数据质量控制技术v 前期的误差控制：采集过程的误差控制；前期的误差控制：采集过程的误差控制；v 后期的误差处理：对空间数据的采点误差和属性数后期的误差处理

15、：对空间数据的采点误差和属性数 v 据的输入错误进行检查，针对不据的输入错误进行检查，针对不v 同情况进行误差处理。同情况进行误差处理。v 数据质量评价数据质量评价v 依据准则进行评价。依据准则进行评价。v4 4、数据维护、数据维护v 第四节第四节 水土保持动态监测信息系统水土保持动态监测信息系统v一、水土保持监测网络信息系统一、水土保持监测网络信息系统v 建立一个以建立一个以GISGIS为平台的实用化的信息管理系统，为为平台的实用化的信息管理系统，为有关部门提供数据统计、信息管理、规划设计的决策支持有关部门提供数据统计、信息管理、规划设计的决策支持工具。工具。v 1 1、系统组成（以省级网络

16、为例）、系统组成（以省级网络为例）v 省、地、市三级网络。省、地、市三级网络。v v2 2、系统功能、系统功能v 监测信息综合处理；监测信息综合处理；v 项目管理；项目管理；v 会议演示；会议演示；v 监督执法管理；监督执法管理；v 规划辅助设计；规划辅助设计；v 数据传输与通信模块。数据传输与通信模块。v v二、水土保持动态监测信息子系统二、水土保持动态监测信息子系统v 在在GISGIS支持下，利用遥感、遥测信息，定位、定量、支持下，利用遥感、遥测信息，定位、定量、动态地监测和分析区域水土保持及其资源环境变化规律。动态地监测和分析区域水土保持及其资源环境变化规律。v 1 1、建立系统的几个主

17、要技术指标、建立系统的几个主要技术指标v 监测范围；监测范围；v 指标的更新周期（一般为指标的更新周期（一般为1 1年）；年）；v 点网的布设；点网的布设；v 网络系统的建立。网络系统的建立。v v2 2、系统设计、系统设计v3 3、系统的基本结构、系统的基本结构v 监测指标库；监测指标库；v 基础年图形和属性库；基础年图形和属性库；v 监测年份图形和属性库；监测年份图形和属性库；v 监测模型库；监测模型库；v 监测指标变化分析。监测指标变化分析。 第五节第五节 水土保持管理信息系统水土保持管理信息系统v 利用计算机技术，将流域内各种资源与环境的信息按利用计算机技术，将流域内各种资源与环境的信息按空间分布进行存储管理，