水土保持动态监测与管理

第一节

水土保持动态监测的原则、内容和方法水土保持是建设生态环境、改善农业生产条件和治理江河湖海的一项主要工作，已成为世界各国可持续发展战略的重要组成部分。为了全面掌握水土保持工作的成效及动态变化很有必要对其进行监测。随着遥感影像光谱分辨率、几何分辨率的不断提高和覆盖时间周期化，以及3S(GIS、RS、GPS)集成技术的逐步成熟和计算机网络技术迅猛发展，开展这一工作，在技术上已经完全可行。一、水土保持监测的作用水土保持监测的作用可概括为以下五个方面：1、成为水土保持项目管理的重要手段通过监测判断水土保持治理是否符合标准，是否达到预期目标，为完善、提高水土保持管理体系，提高水土保持管理水平奠定基础。2、为项目建设提供基础资料通过监测建立本底信息库，为水土保持及其他项目建设的评估、可行性研究、规划、设计等提供基本资料。3、为水土保持评价和决策提供科学依据通过动态监测体系，可以客观、准确、及时地反映出不同治理措施及其配置的影响范围、效益和成果，为进一步开展全面治理工作提供科学的依据，可以少走弯路快见成效。4、为水土保持监督执法提供依据通过监测提供的数据，为水土保持执法公正、公开、科学、规范提供保证。5、为水土保持宣传提供新途径通过动态监测来科学地评价水土保持生态环境建设的综合效益，有助于水土保持在国民经济建设中发挥更大的作用。二、水土保持监测的原则

水土保持动态监测（dynamicmonitoringofsoilandwaterconservation）的目的是及时、准确、全面地反映水土保持生态建设情况、水土流失动态及其发展趋势，既为水土流失防治、监督和管理决策服务，又为国家生态建设提供依据。因此，监测工作应充分考虑服务对象对信息的需求和服务的有效性，并遵循以下原则：（一）规范性监测方法、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标准，监测方法在同一水土流失类型区具有通用性。（二）综合性针对不同的监测对象，应从自然、经济和社会等多方面选择监测指标，从多个角度反映水土流失及其预防和治理状况；在监测方法上，既利用高新技术，也利用常规调查技术，互相补充，使监测结果全面、完整。（三）动态性水土流失监测应定期或不定期进行，可提供静态和动态水土保持状况。把各次监测结果、各种专题研究和调查结果综合分析，建立各监测指标的数量化模式，可实现预测、预报。（四）层次性宏观、中观和微观监测均涉及层次性问题。由于必要性和技术条件的影响，监测可以在全地区、重点地区或典型样点(某一流域或某个地块)进行。三、水土保持监测的内容与方法（一）监测内容《中华人民共和国水土保持法实施条例》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：①水土流失面积、分布状况和流失程度；②水土流失造成的危害及其发展趋势；③水土流失防治情况及其效益。”据此，水土保持监测内容应包括以下几个方面：1、水土流失变化防止和控制水土流失是流域综合治理的重要内容。因此，通过各种手段调查、分析、预测流域土壤侵蚀模数，不同地貌部位，不同土地利用状况和人类活动等与水土流失的关系及其治理途径是动态监测的主要内容。水土流失状况包括土壤侵蚀类型、强度、水土流失程度、分布及其危害等，如水力、风力和冻融等侵蚀的面积、侵蚀模数和侵蚀量，河道泥沙、洪涝灾害，植被及生态环境变化，监测对象对周边地区经济、社会发展的影响等。水土流失因子监测主要包括降雨和风、地貌、地面组成物质及其结构、植被类型及覆盖度、水土保持措施的数量和质量。2、土地利用现状流域生态经济结构的合理性在很大程度上取决于农林牧副渔业生产的用地比例和投资，许多山丘区作物生长条件差，土地生产力低，人们为了生产足够的粮食便毁林开荒，任意扩大耕种面积，其结果是越垦越穷，越穷越垦，引起严重的水土流失和生态环境恶化。按照系统工程原理，对土地利用状况逐步进行调整、优化，有利于恢复生态平衡、保持水土和获取最大的整体效益，土地利用现状可以反映农林牧业用地比例的合理化程度。3、治理措施实施情况治理措施一般包括生物措施、工程措施和农业耕作措施，在生产实际中各种措施是互相结合，互相补充的。造林、种草面积或植被覆盖度、坡地梯田化面积、鱼鳞坑数量、谷坊和塘坝数量等，不仅反映了各种治理措施的实施状况，也反映了流域水土流失的综合治理和景观生态的改良程度。4、生产与收入变化区域生产水平的提高和收入的增加可以反映综合治理活动对经济子系统影响的大小，粮食产量、林果收入、木材蓄积量、畜牧业的增值和工副业的发展带来的经济效益，以及区域总产值、劳均纯收入的变化等，分别反映了种植业、林业、畜牧业和工副业在综合治理活动的作用下所发生的变化。5、群众物质和文化活动水平的变化情况监测项目包括人均生活水平、生活消费支出、食品、衣着、日用品、住房、燃料等物质生活消费和文娱、卫生、交通、邮电文化生活费用，以及人均口粮、人均居住面积、学龄儿童入学率、文化站数和人均寿命等。这些项目的变化反映了水土保持工作对社会子系统的影响程度和范围。（二）监测方法与技术

总体说来，水土流失监测要综合运用遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)技术，地面调查、专项试验和数理分析与预测、预报方法等。RS技术用于获取影响水土流失因素的信息，GPS技术主要用于确定和获得地理位置信息，GIS技术用于编辑、分析监测信息并对其进行管理。水土流失监测可以在三种空间尺度上进行，即：从地面、飞机以及卫星上实施监测。其监测的范围大小、时间频率以及用途分述如下：1、地面监测地面监测可以提供“地面-真实”测定结果，可以用来鉴定飞机、卫星提供的“遥感”数据的准确性，以及用来解释这些数据。地面监测范围主要包括小区或样地监测、空中和卫星等遥感监测的训练区监测等，比例尺一般为1∶10000。地面测量对只有从地面监测才能获得最好属性的对象特别适用。例如：土壤侵蚀模数、泥沙输移比以及其他许多环境属性。在地面监测时，要充分利用GPS定位技术，以便记录监测对象的位置属性，分析诸如位置、面积、长度、体积、等高线和坡度等。GPS技术可以帮助我们实现数据的快速采集、对象属性的实时分析等。2、航空监测结合地面观测，航空监测的数据可以用来校验卫星监测判读的正确性和判读精度等。航摄带宽随制图比例尺要求变化。比例尺一般为1∶10000-1∶100000，扫描宽度为2－10km。空中监测可以用来监测典型地区水土保持工程措施的分布及其数量、面积等。一般可以用于小流域(5－30km2)、中型流域(100—l000km2)的土地利用状况、植被覆盖、淤地坝、梯田等水土保持措施的状况。3、卫星监测利用卫星遥感技术，对大流域或大范围水土流失及其防治成果进行监测，与地面调查和航空遥感技术结合，可以判读植被覆盖、作物状况、地面组成物质区划等影响土壤侵蚀的因素，分析水土流失的分布、强度变化、治理面积等。卫星监测的最大优点是资料以很频繁的时间间隔重复，真正实现动态监测。综合运用多种监测技术和方法，可以实现下述4个方面的功能：一是快速清查宏观区域水土流失状况；二是定量检查、验收水土保持治理工程；三是实时分析监督执法对象的有关属性；四是预测、预报水土流失及其防治发展趋势。四、中国水土保持监测建设方向（一）初步建成全国水土保持监测网络与信息系统水土保持监测网络包括1个国家监测中心，7个流域监测中心站，31个省级监测总站，各省(自治区、直辖市)重点预防区、重点防护区和重点监督区监测分站，以及水土保持观测站(点)。（二）完善监测技术规程与规章技术规程包括水土流失监测技术规程、水土保持防治效益监测技术规程、水土保持数据规范等。规章主要包括水土保持监测网络管理条例、监测资质证书管理办法，以便职确定网络的组织管理、站点能和成果管理，保证监测人员持证上岗、确保监测成果的规范性和可靠性。（三）推广监测技术，培养监测技术队伍

坚持不懈地试验研究、推广和应用现代监测技术，培训监测技术人员，熟练掌握现代监测设备操作和数据分析技术，确保信息的准确、快速和系统。（四）强化水土流失动态监测水土流失动态监测，坚持统筹全国、突出重点的原则，既掌握全国的总体状况又熟悉重点地区、重点项目和典型对象的具体情况，为国家经济建设的稳定、持续发展和地区间的协调、平衡发展创造良好的生态环境。《全国生态环境建设规划》提出的近期建设任务：1、建立全国土壤侵蚀背景值数据库以全国土壤侵蚀遥感调查的土壤侵蚀及其因子数据为主，设计和建立全国土壤侵蚀背景值数据库。该数据库包括土壤侵蚀、土地利用、基础地理信息和水文泥沙等专题数据，以及有关的遥感影像。该数据库的建成将为水土保持动态监测奠定数据基础。2、跟踪监测重点区域和重点项目实施效应重点区指重点预防保护区、重点监督管理区和重点治理区，效应监测主要是指实施的生物、工程和预防保护措施，以及实施措施后产生的生态和经济效益的消长情况。监测重点区跟踪监测的内容包括：实施的各类防治措施、措施实施后控制水土流失、改善生态环境和群众生产条件与生活水平等效应。重点项目主要包括贫困地区坡改梯、南方风化花岗岩地区崩岗治理和黄土高原水土保持治沟骨干工程，主要监测重点项目实施的措施及其效益情况。3、重点开发建设项目区水土流失监测重点开发建设项目区是指大型资源开发、城市建设、道路、水利水电等一切可能在较大范围内扰动自然环境、引起水土流失的建设开发区。开发建设项目水土保持监测，应根据项目方案计划如期进行，监测有关内容并研究分析开发建设对项目建设区和直接影响区环境造成的影响。监测内容包括：自然状况，如地形、气象、植被、地面物质组成等；土地利用状况；水土流失情况，包括扰动原地貌、损坏土地和植被面积，弃土、弃石和弃渣量，或开荒、毁林(草)面积等。4、重点流域或地区水土流失监测重点流域或重点地区的监测，将在常规监测获取典型地块或小流域监测数据的同时，建立整个监测范围内影响水土流失因子动态变化的图形库、数据库和水土保持知识库，结合水文、泥沙和气象监测结果，综合分析提供大江大河流域的泥沙来源和数量，为流域或地区群众生产生活条件改善、生态环境建设和大江大河治理提供决策信息。5、水土流失典型监测水土流失典型监测，主要指在不同水土流失类型区选择有代表性的地点，设立监测站点，定位观测水土流失和水土保持治理效益，为建立土壤流失和治理效益预测模型提供准确、系列化的数据。五、开发水土流失预报模型以水土保持监测网络的地面观测数据为基础，并利用人工降雨试验方法获取的有关参数，借鉴国外成功的模型，开发不同尺度的水土流失模型，包括坡面土壤流失量模型、小流域水土流失模型和区域水土流失趋势预测模型。有了水土流失预测模型，就可以指导农业耕作、牧业经营、区域开发和水土保持措施设计，就可以有效控制人为水土流失，改善生产条件、建设生态环境。第二节

水土保持信息系统概述现代水土保持动态监测与管理是在地理信息系统（geographicalinformationsystem，简称GIS）支持下，综合应用科学技术的最新成果和管理经验，把大量单一分散的数据资料变成活的综合的信息资源，向用户提供灵活方便的查询检索，统计计算和列表制图的基本信息服务。在此基础上进行多因子的综合分析、定量评价、多目标决策，为合理开发利用流域的自然资源提供强有力的工具，使流域的管理建立在计算机化、模式化和科学化的水平上，为区域分析、辅助决策与资源的保护、改良和合理利用服务。一、地理信息系统基本概念地理信息系统是伴随计算机科学、信息科学和地球科学发展起来的一门高技术的交叉学科，被广泛地应用于资源调查、环境评估、区域发展规划、公共设施管理和交通安全等领域。（一）信息与数据信息（information）是事物或现象特性的表征。由于每种事物或现象都带有区别于其它事物或现象的特性，它们的存在必然是通过其特性表现出来。比如，一个建筑物是通过它的形状、大小、色调等特性表现它的存在。我们的视觉“捕捉”到这一物体的光学特性，便判断出这一物体是建筑物，从而得到建筑物坐落在这里的信息。信息是客观存在的，它不随主观意志而转移，我们不可能制造信息，改造信息，只能认识信息。信息可以传播，传播以后自身并不损失与消耗。

信息是通过信号或讯号、符号等人们可以认识的载体或媒介来传播，比如光、电、生物、声等不同形式的信号、化学现象、语言文字等被人们所认识并在人们中传播。信息本身不能改造，但是它的载体是可以改造且变换的，所有科学采集某个信息的过程就是实现这一改造与变换的过程。它将各种物质存在以及它的变化信息通过光、电、声、化学、力学等手段加以探测，并将其载体——某种信号加以放大、转换、记录，最后被人们所接收。有许多信息由于条件的限制，一部分人暂时认识不到，但它仍然客观存在，另一部分人或人们将来可以认识它们。数据（data）是信息（information）的表达形式或称载体，而信息则是数据的内容，数据可以被转换为不同的形式，这种转化并不影响信息的本质。只有当数据被处理、加工或解译后才产生信息，才有意义。地理信息系统中从数据的准备、输入，到数据的管理、处理、分析和成果的输出过程是信息被加工、处理和流动的过程。（二）地理信息地理信息（geographicinformation）是关于地理圈（大气、生物、土壤、岩石、水）或地理环境中固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的信息。水土保持信息是地理信息的重要内容之一。地理信息的空间性是区别于其它信息（如工业统计、人口普查）的根本标志。空间性（spatiality）是指地理信息的定位意义，地理信息是地理实体（entity）所具有的。地理实体的位置可以按照经纬网或一定的坐标网来标定。地理信息具有多维结构的特征，专题地图如地貌形态、水土保持措施、土壤侵蚀类型、水土流失强度等地理信息，它们都可通过叠置在二维平面上的第三维特征来表示。专题特征之间的联系通过公共的地理基础数据（地理实体）来实现。地形图的数学基础提供了公共的地理基础数据。因此，地图数据（特别是各种专题地图）是GIS的主要信息源。地理信息具有动态变化的特征，从沙漠化、水土流失的循序渐进到森林火灾、洪水的急速突变，都反映了地理信息随时间变化的特点。而地图数据反映了地表客观物体某一时刻的静态特征或规律，要反映地理信息的时序性，就必须利用遥感技术及时对其更新和利用科学的手段进行预测。（三）地理信息系统概念地理信息系统（GIS）是在计算机硬件和软件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。GIS采集、存贮、管理、处理和综合分析地理信息，并输出数据和提供图形服务。地理信息系统（GIS）是计算机科学、制图学、地理科学等多学科交叉的产物，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析的方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地学研究和与地学有关的决策服务的技术系统，它具有①具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性；②以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，可产生高层次的地理信息；③由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息。计算机系统的支持是GIS的重要特征，使GIS得以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析等特征。二、水土保持信息系统的构成一个典型的水土保持信息系统由4部分构成，即硬件系统、软件系统、空间数据和系统管理操作人员，可综合表示为图10—l。（一）硬件系统计算机硬件是计算机系统中实际物理装置的总称，是GIS的物理外壳，系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，受硬件指标的支持或制约。GIS硬件配置一般包括四个部分。1、计算机主机工作站、微机、便携式计算机；2、数据输入设备数字化仪、图像扫描仪、手写笔、光笔、键盘、通讯端口等；3、数据存储设备光盘刻录机、磁带机、光盘塔、活动硬盘、磁盘阵列等；4、数据输出设备：图形终端、绘图仪、打印机和硬拷贝机等。（二）软件系统软件系统是指水土保持GIS运行所必需的各种程序，通常包括3个层次的软件。

1、计算机系统软件

由计算机厂家提供的、为用户开发和使用计算机提供方便的程序系统，有操作系统、汇编程序、编译程序、诊断程序、库程序以及各种维护使用手册、程序说明等，是GIS日常工作所必需的。2、水土保持GIS软件和其他支撑软件

由通用GIS软件和数据库管理软件、计算机图形软件包、CAD、图像处理软件等组成。其核心软件通用GIS软件有5个主要功能模块：（1）数据输入模块。将系统外部的原始数据，包括遥感影像数据、专业图件数据、测绘调查数据、文档资料数据以及各数据库数据及网上数据，传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为便于系统处理的内部格式。（2）数据存储与管理模块。数据存储和数据库管理涉及地理元素(表示地表物体的点、线、面)的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织等。空间数据库的操作包括数据格式的选择和转换，数据的连接、查询、提取等。（3）数据分析与处理模块。指对图件及其属性数据进行分析运算和指标量测，在这种操作中，输入的是图件，分析计算后生成的也是图件，在空间定位上仍与输入的图件一致，称为函数转换。空间函数转换分为基于点或象元的空间函数，如算术运算、逻辑运算或聚类分析等；基于区域、图斑或图例单位的空间函数，如叠加分类、区域形状量测等；基于邻域的空间函数，如像元连通性、扩散、最短路径搜索等。量测包括对面积、长度、体积、空间方位、空间变化等指标的计算。函数转换还包括错误改正、格式变换和预处理。（4）数据输出与显示模块。输出与显示是指将系统内的原始数据或经过系统分析、转换、重新组织的数据提交给用户，如以地图、表格、数字或曲线的形式表示于某种介质上，或采用CRT(CathodeRayTube)显示器、胶片拷贝、点阵打印机、笔式绘图仪等输出，也可以将结果数据记录于磁存储介质设备或通过通讯线路传输到用户的其他计算机系统中。（5）用户接口模块。用于接收用户的指令、程序或数据，是用户和系统交互的工具，主要包括用户界面、程序接口与数据接口。系统通过菜单方式或解释命令方式接收用户的输入,并随时向用户提供系统运行和操作帮助信息，使系统成为人机交互的开放式系统。

3、应用分析程序

是系统开发人员或用户根据水土保持专题或区域分析模型编制的用于某种特定应用任务的程序，是系统功能的扩充与延伸。应用程序作用于水土保持专题数据或区域数据，构成水土保持GIS的具体内容和核心，是真正用于水土保持分析的部分，也是从空间数据中提取水土保持信息的关键。用户进行系统开发的大部分工作是开发应用程序，而应用程序的水平在很大程度上决定系统的实用性、优劣和成败。（三）水土保持空间数据水土保持空间数据是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，可以是图形、图像、文字、表格和数字等，由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他通讯系统输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。不同用途的水土保持GIS其空间数据的种类、精度都是不同的，但基本上都包括三种互相联系的特征：

1、已知坐标系中的位置

即几何坐标，标识地理实体在某个已知坐标系中的空间位置，可以是经纬度、平面直角坐标、极坐标，也可以是矩阵的行、列数等。

2、实体间的空间相关性

即拓扑关系，表示点、线、面实体之间的空间联系，如网络结点与网络线之间的枢纽关系，边界线与面实体之间的构成关系等。空间拓扑关系对于地理空间数据的编码、录入、格式转换、存储管理、查询检索和模型分析都有重要意义，是地理信息系统的特色之一。

3、与与几何位置置无关的属属性

属性是是与水土保保持实体相相联系的水水土保持变变量，分为为定性和定定量两种，前前者包括名名称、类型型、特性等等，后者包包括数量和和等级。定定性描述的的属性如岩岩石类型、土土壤种类、土土地利用类类型、行政政区划等，定定量的属性性如面积、长长度、土地地等级、人人口数量、降降雨量、河河流长度、水水土流失量量等。非几几何属性一一般是经过过抽象的概概念，通过过分类、命命名、量算算、统计得得到。任何何地理实体体至少有一一个属性，而而地理信息息系统的分分析、检索索和表示主主要是通过过属性的操操作运算实实现的。因因此，属性性的分类系系统、量算算指标对系系统的功能能有较大的的影响。

水土保保持信息系系统特殊的的空间数据据模型决定定了水土保保持信息系系统特殊的的空间数据据结构和特特殊的数据据编码，也也决定了水水土保持信信息系统具具有特色的的空间数据据管理方法法和系统空空间数据分分析功能，成成为水土保保持动态监监测与管理理的重要工工具。（四）系统开发发、管理与与使用人员员

人是是GIS中的重要要构成因素素。水土保保持信息系系统从其设设计、建立立、运行到到维护的整整个生命周周期，处处处都离不开开人的作用用。仅有系系统软硬件件和数据还还不能构成成完整的水水土保持信信息系统，还还需要人进进行系统组组织、管理理、维护和和数据更新新、系统扩扩充完善、应应用程序开开发，并灵灵活采用地地理分析模模型提取多多种信息，为为管理和决决策服务。三、水土保持信信息系统设设计与建立立（一）水土保持持信息系统统设计思想想

水土保保持GIS的开发建建设和应用用是一项系系统工程，涉涉及到系统统的最优设设计、最优优控制运行行、最优管管理，以及及人力、财财力、物力力资源的合合理投入、配配置和组织织等诸多复复杂问题。需需要运用系系统工程的的原理和方方法，结合合空间信息息系统的特特点实施建建设。因此此，在建立立GIS过程中确确定应用目目标是什么么，选用哪哪些数据源源，以及数数据的质量量、精度如如何等一系系列重大问问题是至关关重要的，这这直接关系系到系统的的有效性和和实用性。GIS工程的成成败及效益益，取决于于GIS工程的总总体规划和和设计、技技术力量的的组织、工工程的建设设实施和数数据源的组组织。水土保持持信息系统统的开发研研究分为四四个阶段：：系统分析析、系统设设计、系统统实施、系系统评价及及维护。系系统分析阶阶段的需求求功能分析析、数据结结构分析和和数据流分分析是系统统设计的依依据。系统统分析阶段段的工作是是要解决“做什么”的问题，它它的核心是是对水土保保持信息系系统进行逻逻辑分析、解解决需求功功能的逻辑辑关系及数数据支持系系统的结构构，以及数数据与需求求功能之间间的关系等等问题；系系统设计阶阶段的核心心工作是要要解决“怎么做”的问题，研研究系统由由逻辑设计计向物理设设计的过渡渡，为系统统实施奠定定基础。（二）系统建立立过程用户需求数据来源系统设计系统运行数据转换系统检验投入产出研究执行计划实验计划可行性研究用户需求数据来源系统设计系统运行数据转换系统检验投入产出研究执行计划实验计划可行性研究组织数据库硬件要求软件要求政策因素法律因素图10—2水土保持信息系统建立过程1、可行性性研究可行性研究主要要是进行大大量的现状状调查，在在调查的基基础上论证证水土保持持GIS的自动化化程度、涉涉及的技术术范围、投投资数量以以及可能收收到的效益益等。经过过论证后确确定系统的的目的、任任务及GIS的起始点点。这一阶阶段的工作作主要包括括：（1）用户需求调查查。是指调调查本部门门或其他有有关部门对对水土保持持GIS系统的信信息需求情情况，在目目前和将来来发展业务务上需要些些什么信息息，完成本本部门专业业活动所需需要的数据据和所采用用的处理手手段，以及及为改善本本部门工作作进行了哪哪些实践活活动等。（2）确定系统目的的和任务。一般来讲，水土保持信息系统应具有四个方面的任务：空间信息管理与制图；空间指标量算；空间分析与综合评价；空间过程模拟。（3）数据源调查和和评估。调调查了解用用户需求的的信息后，应应进一步掌掌握数据情情况。分析析研究什么么样的数据据能变换成成所需要的的信息，这这些数据中中哪些已经经收集齐全全，哪些不不全，然后后对现有数数据形式、精精度、流通通程度等作作进一步分分析，并确确定它们的的可用性和和所缺数据据的收集方方法等。（4）评价水土保持持信息系统统的年处理理工作量、数数据库结构构和大小、服服务范围、输输出形式和和质量等。（5）系统的支持状状况。部门门管理者、工工作人员对对建立水土土保持GIS的支持情情况,有多少人人力可用于于GIS系统，其其中有多少少人员需培培训等；组组织部门所所能给予的的当前的投投资额及将将来维护GIS的逐年投投资额等。根据上述调查结果确定水土保持GIS的可行性及水土保持GIS的结构形式和规模，估算建立水土保持GIS所需投资和人员编制等。可行性分析就是根据社会、经济和技术条件，确定系统开发的必要性和可能性，主要进行效益分析、经费估算、进度预测、技术水平的支持能力、有关部门的支持程度等分析。

2、系系统设计系统设设计的任务务是将系统统分析阶段段提出的逻逻辑模型转转化为相应应的物理模模型。其设设计的内容容随系统的的目标、数数据的性质质和系统的的不同而有有很大的差差异。一般般而言，首首先应根据据系统研制制的目标，确确定系统必必须具备的的空间操作作功能，称称为功能设设计；其次次是数据分分类和编码码，完成空空间数据的的存储和管管理，称为为数据设计计；最后是是系统的建建模和产品品的输出，称称为应用设设计。系统统设计是地地理信息系系统整个研研制工作的的核心。不不但要完成成逻辑模型型所规定的的任务，而而且要使所所设计的系系统达到优优化。所谓谓优化，就就是选择最最优方案，使使地理信息息系统具有有运行效率率高、控制制性能好和和可变性强强等特点。要要提高系统统的运行效效率。一般般要尽量避避免中间文文件的建立立，减少文文件扫描的的遍数，并并尽量采用用优化的数数据处理算算法。为增增强系统的的控制能力力，要拟定定对数字和和字符出错错时的校验验方法；在在使用数据据文件时、要要设置口令令，防止数数据泄密和和被非法修修改，保证证只能通过过特定的通通道存取数数据。为了了提高系统统的可变性性，最有效效的方法是是采用模块块化的方法法，即先将将整个系统统看成一个个模块，然然后按功能能逐步分解解为若干个个第一层模模块、第二二层模块等等等。一个个模块只执执行一种功功能，一个个功能只用用一个模块块来实现，这这样设计出出来的系统统才能做到到可变性好好和具有生生命力。

功能设设计又称为为系统的总总体设计，它它的主要任任务是根据据系统研制制的目标来来规划系统统的规模和和确定系统统的各个组组成部分，并并说明它们们在整个系系统中的作作用与相互互关系，以以及确定系系统的硬件件配置，规规定系统采采用的合适适技术规范范，以保证证系统总体体目标的实实现。因此此系统设计计包括：数数据库设计计、硬件配配置与选购购和软件设设计等。

3、建建立系统的的实施计划划

系统设设计完成后后，把所估估算的硬件件和软件的的总投资、人人员培训投投资及数据据采集投资资等作为建建立水土保保持GIS的投资额额，同时估估计若干年年后能收到到的经济效效益，这是是投入产出出估算。如如果估算的的结果令人人满意，则则进行后继继工作。

建立水水土保持GIS的执行计计划，包括括硬件、软软件的测试试、购置、安安装和调试试等，其中中主要工作作是测试。测测试工作一一般按标准准测试工作作模式，进进行较详细细的测试。该该模式的主主要特点是是：硬件提提供者要回回答一系列列问题，例例如，要完完成某某操操作或运算算可能否?需要多少少时间?有无某某某功能等，同同时用图件件或数据证证实他的硬硬、软件能能完成用户户提出的操操作任务，或或者直接在在计算机上上演示。测测试工作可可详可简，当当用户已掌掌握某些必必须满足的的系统标准准时，可以以集中测试试作为评判判标准的各各项指标能能否达到要要求，否则则逐项测试试工作过程程的各个部部分。测试试工作完成成后，确定定购置硬件件的类型，经经安装调试试后，编制制实验计划划，进行试试验。

4、系系统实验

结合用用户要求完完成的任务务，选择小小块实验区区(或者用模模拟数据)对系统的的各个部分分、各种功功能进行全全面试验。实实验阶段不不仅要进一一步测试各各部分的工工作性能，同同时还要测测试各部分分之间数据据传送性能能、处理速速度和精度度，保证所所建立的系系统正常工工作，各部部分运行状状况良好。如如果发现不不正常状况况，应查清清问题的原原因，通知知硬件或软软件提供者者进行适当当处理。

5、系系统运行

当水土土保持信息息系统对用用户的决策策过程不断断提供支持持的时候，已已经建立的的系统会不不断膨胀，并并不断地被被更新和增增加。几年年以后，系系统的周期期将又从头头开始，这这时的新系系统将提供供更新的、增增强的或附附加的能力力。实践证证实，许多多水土保持持地理信息息系统是随随着用户发发现它们能能做什么而而被扩充的的。新技术术与新方法法的引入、不不断地进行行教育与培培训等是整整个系统生生命周期中中必不可少少的组成部部分。（三）水土保持持信息系统统的软件设设计软件设设计是将所所要编制的的程序表达达为一种书书面形式。这这种形式既既可简单明明了地描绘绘软件系统统的全貌，便便于程序编编制的高效效正确；同同时又是一一个程序修修改完善、移移植交流的的工具。软软件设计必必须根据建建立水土保保持GIS的目的、任任务和今后后的研究方方向进行，使使通用的GIS软件工具具系统具有有适应性强强、易掌握握、便于推推广和应用用开发、汉汉化等特点点。

1、结结构化的设设计方法

结构化化的程序设设计方法是是软件发展展早期形成成的，设计计工作侧重重于软件结结构本身，力力图通过以以下三种准准则，清晰晰地描述软软件系统，并并用于程序序编制，其其过程形式式是：①分清任务务的执行顺顺序；②明确任务务执行条件件和分支，即“如果……则……否则”结构；③重复执行某项任务直到定义的条件满足为止。

结构化化程序设计计中最重要要也是最流流行的方法法是自顶向向下逐步精精化的顺序序设计方法法也称HIPOO(HieerarcchyPPlusInpuutPrrocesssinggOuttput))法。它将将系统描述述分为若干干层次，最最高层次描描述系统的的总功能，其其他层次则则一层比一一层更加精精细、更加加具体地描描述系统的的功能，直直到分解为为程序设计计语言的语语句。HIPO图可分为3个基本层层次：①直观目录录：用尽可可能扼要的的方式，说说明问题的的所有功能能和主要联联系，是解解释系统的的索引；②概要图：：简要地表表示主要功功能的输人人、输出和和分析处理理内容，用用符号和文文字表示每每个功能中中处理活动动之间的关关系；③详细图：：详细地用用接近编制制程序的结结构描述每每个功能，使使用必要的的图表和文文字说明，再再向下则可可进入程序序框图。

结构化化软件设计计的特点是是软件结构构描述比较较清晰，便便于掌握系系统全貌，也也可逐步细细化为程序序语句，是是十分有效效的系统设设计方法。

2、面面向对象的的软件设计计方法

面向对对象的设计计方法是近近年来发展展起来的一一种新的程程序设计技技术，其基基本思想是是将软件系系统所面对对的问题，按按其自然属属性进行分分割，按人人们通常的的思维方式式进行描述述，建立每每个对象的的模型和联联系，设计计尽可能直直接、自然然地表现问问题求解的的软件，整整个软件系系统只由对对象组成，对对象间联系系通过信息息进行。用用类和继承承描述对象象，并建立立求解模型型，描述软软件系统。对对象是事物物的抽象单单位，具有有内部状态态、性质、知知识和处理理能力，通通过消息传传递与其它它对象相联联系，是构构成系统的的元素。信信息是请求求对象执行行某一处理理或回答某某些信息的的指令流，用用以统一数数据层和控控制层为不不同层次，这这种层次结结构具有继继承性。

面向对对象的设计计方法，更更接近于面面向问题而而不是对程程序的描述述，软件设设计带有智智能化的性性质，更便便于程序设设计人员与与应用人员员的交流，尤尤其是在地地理信息系系统的智能能化和专家家系统技术术不断提高高的形势下下，面向对对象的程序序设计是更更有效的途途径。

3、原原型化的设设计方法原型化设计方法法的特点是是不需要一一开始即清清晰地描述述一切，而而是在明确确任务后，在在软件的实实现过程中中逐步对系系统进行定定义和改造造，直至系系统完成。这这种方法尽尽管带有一一定的盲目目性，但对对于非专业业人员和小小规模系统统设计来说说更为实用用，而且有有些探索性性的系统，并并不可能一一开始就取取得完整的的认识，许许多专门化化的系统，也也不一定需需要十分复复杂的设计计。这种设设计方法，一一开始就针针对具体目目标开始工工作，一边边工作一边边完成系统统的定义，并并通过一定定的总结和和调整补偿偿系统设计计的不足，是是一种动态态的设计技技术。原型化设计方法法的步骤是是：①识别基本本要求，做做出基本设设想；②开发工作作模型，提提出宏观控控制模型；；③程序编制制和模型修修正：通过过软件编制制，不断发发现技术上上的扩大点点，并通过过与用户的的交流取得得对系统要要求和开发发潜力的新新的认识，调调整系统方方案；④原型设计计完成，根根据一定标标准判断用用户需求是是否已被体体现，从而而决定系统统是继续改改进还是终终止。

软件设设计的方法法很多，各各有特点，在在具体工作作中需灵活活地选择或或结合各种种方法作出出最有效、最最佳方案的的设计。4、程序编制软件设计完成后后，进入程程序编制阶阶段，主要要任务是设设计具体算算法和编程程。水土保保持信息系系统所采用用的算法多多来自计算算机图形学学、计算机机图像处理理、计算机机辅助地图图制图等,需经改造造使之适合合于地理信信息系统的的数据结构构。特别是是必须具有有属性和拓拓扑的意义义，增加了了算法的复复杂性，因因为不仅要要求有图形形意义上的的运算，还还要具有属属性和图形形要素之间间的逻辑运运算。另外外，由于地地学要素数数量众多、极极其复杂，地地学任务要要求较高，给给算法构造造带来一定定的难度。特特别是在微微型计算机机上研制的的系统，算算法设计更更为关键。（四）用户界面面设计

用户界界面设计是是一项重要要而繁琐的的工作，有有时要占系系统研制工工作量的一一半以上。用用户界面的的好坏，既既影响到系系统的形象象和直观水水平，又决决定了是否否可被用户户接受，用用户是否能能够正确深深入地使用用系统功能能，因此是是十分重要要的。主要要的用户界界面有三类类。

1、菜菜单式界面面

菜单式式界面将系系统功能按按层次全部部列于屏幕幕上，由用用户用键盘盘、鼠标器器、光笔等等选择其中中某项功能能执行。菜菜单界面的的优点是易易于学习掌掌握，使用用简单，层层次清晰，不不需大量的的记忆，特特别是对于于汉字系统统，可将菜菜单内容用用汉字列出出，通过菜菜单选择，不不需再键人人汉字执行行，极为方方便。缺点点是比较死死板，只能能层层深入入，且无法法进行批处处理作业。

2、命命令式界面面

命令式式界面是以以几个有意意义或无意意义的字符符调用功能能模块的方方式。其优优点是灵活活，可直接接调用任何何功能模块块，又可组组成复杂的的调用。更更重要的是是可以组织织成批处理理文件，进进行批处理理作业，不不需用户在在机前等待待逐个调用用系统功能能。缺点是是不易记，且且不易全面面掌握，特特别是命令令难以用汉汉字构成，反反之全用英英文又会给给不熟悉英英文的用户户带来更大大的困难。

3、表表格式界面面

表格式式界面是将将用户的选选择和需回回答的问题题列于屏幕幕，由用户户填表式回回答，可与与菜单式界界面配合使使用。

上述界界面各有优优缺点，好好的系统应应提供各种种界面，并并随时提供供丰富的帮帮助信息。（五）水土保持持信息系统统评价

所谓系系统评价，是是指从技术术和经济两两方面，对对所设计的的地理信息息系统进行行评定。评评价方法是是将运行着着的系统与与预期目标标进行比较较，考察是是否达到了了系统设计计时所预定定的效果。

1、系系统效率

水土保保持信息系系统的各种种职能指标标、技术指指标和经济济指标是系系统效率的的反映。例例如系统能能否及时地地向用户提提供有用信信息，所提提供信息的的地理精度度和几何精精度如何，系系统操作是是否方便，系系统出错如如何，以及及资源的使使用效率如如何等等。2、系统可靠性

系统可可靠性是指指系统在运运行时的稳稳定性，要要求很少发发生事故，即即使发生事事故也能很很快修复。可可靠性还包包括系统有有关的数据据文件和程程序是否妥妥善保存，系系统是否有有后备体系系等。

3、可可扩展性

一个系系统建成后后，要使在在现行系统统上不做大大改动或不不影响整个个系统结构构，就可在在现行系统统上增加功功能模块，这这就必须在在系统设计计时留有接接口；否则则，当数据据量增加或或功能增加加时，系统统就要推倒倒重来，这这就是一个个没有生命命力的系统统。

4、可可移植性

可移植植性是评价价地理信息息系统的一一项重要指指标。一个个有价值的的地理信息息系统的软软件和数据据库，不仅仅在于它自自身结构的的合理，而而且在于它它对环境的的适应能力力，即它不不仅能在一一台机器上上使用，而而且能在其其他型号设设备上使用用。要做到到这一点，系系统必须按按国家规范范标准设计计，包括数数据表示、专专业分类、编编码标准、记记录格式等等，都要按按照统一的的规定，以以保证软件件和数据的的匹配、交交换和共享享。

5、系系统的效益益系统的效益包括括经济效益益和社会效效益。GIS应用的经经济效益主主要产生于于促进生产产力与产值值的提高，减减少盲目投投资，减轻轻灾害损失失等方面。目目前地理信信息系统还还处于发展展阶段，由由它产生的的经济效益益相对来说说不太显著著，可着重重从社会效效益上进行行评价，例例如信息共共享的效果果，数据采采集和处理理的自动化化水平，地地学综合分分析能力，系系统智能化化技术的发发展，系统统决策的定定量化和科科学化，系系统应用的的模型化，系系统解决新新课题的能能力，以及及劳动强度度的减轻，工工作时间的的缩短，技技术智能的的提高等等等。从总的的来看，信信息系统的的经济效益益是在长时时间逐渐体体现出来的的，随着新新课题的不不断解决，经经济效益也也就不断提提高。四、系统数据库库建立水土保保持信息系系统软件设设计编制完完成后，就就可以进入入系统数据据库的建立立阶段。系系统数据库库的建立过过程如图10-3所示。据预处理空间数据输入编辑质量检查质量检查属性数据输入编辑据预处理空间数据输入编辑质量检查质量检查属性数据输入编辑汇总统计不合格合格合格不合格不合格图10-3数据库建立工作流程示意图（一）源数据获获取与预处处理水水土保持信信息系统中中的数据通通常用三种种方法采集集：调查法法、测量法法和GPS方法。为了了提高数据据采集精度度、速度，减减少图形数数字化过程程中、属性性数据输入入过程中的的错漏，需需要对原始始图件和数数据进行核核查和处理理，使其符符合系统软软件对数据据录入的要要求。1、检检核图形几几何位置

原图中中图斑几何何图形不闭闭合处加辅辅助线闭合合；标出图图上不太明明显的两条条线的交点点；标明两两条线状地地物之间没没有结点，但但宽度不同同的地方，以以便图形数数字化时，作作为两条弧弧段输入；；两条线状状地物并列列，标明以以哪条线为为地类边界界，并加辅辅助线闭合合图斑。2、检检核属性数数据错误

原图中中存在的遗遗漏、错码码问题处理理。例如，给给没有图斑斑号的图斑斑增加图斑斑号。若在在一个行政政单元内，存存在地类号号不同，而而图斑号相相同的图斑斑，修改其其中一个图图斑的图斑斑号。

标明行行政单元编编码，特别别是特殊地地的行政单单元编码。例例如，飞地地的所在行行政单元和和所属行政政单元是不不一样的。

标明每每段线状地地物宽度。

如果使使用扫描仪仪数字化方方式，也要要对原始材材料进行预预处理。例例如，将地地图中的各各种色彩不不同的地类类先分色，复复制在透明明聚酯薄膜膜上，然后后再进行扫扫描。（二）数据录入入1、空间数据的数数字化过程程源数据获取并得得到预处理理后，即可可进行图件件数字化。数字化通常有两种方式：一是矢量数据的矢量跟踪，二是使用扫描数字化方式。

手扶跟跟踪式数字字化方式是是最常用的的一种方式式，它是用用数字化仪仪跟踪地图图上的各种种地理特征征，以获取取x,y坐标。扫扫描数字化化是使用扫扫描仪将整整幅地图扫扫描成图像像以后，再再进行矢量量转换的方方法。在进进行数据数数字化之前前，需要考考虑几个方方面：1）建立数数字化数据据输入的方方法和步骤骤，进行人人员的培训训，使录入入人员的数数据输入方方法一致；；2）建立和和实施数据据质量控制制的原则标标准；3）建立一一个实施进进度和预算算评估的跟跟踪系统；；4）设立合合理的容差值；容容差对数据据库的精度度有很大影影响。

由于我我国目前对对数字化的的精度没有有统一的标标准，对空空间数据数数字化的基基本要求是是：

（1）控控制点精度度控制：输输入图幅4个控制点点的经纬度度，通过坐坐标变换(高斯—克里格投投影变换)，将经纬纬度坐标转转换成大地地实际坐标标，控制点点采点误差差RMS≤0.2mm(实地距离)；

（2）正正确定义地地物特征的的属性：有有些地物特特征的属性性为一对多多的关系，例例如，土地地详查中某某条线状地地物既是农农村道路，又又是地类边边界和村界界。数字化化前，正确确定义线状状地物要素素属性后，只只数字化一一次，每个个属性放在在各个图层层中，不会会出现“双眼皮”的现象。

（3）采采点精度控控制：图形形数字化严严格按照原原图地物要要素位置，图图面采点的的精度要求求要符合各各种标准的的规定。例例如，对线线状要素位位移误差＜＜±0.2mmm，点状状要素位移移误差＜±0.1mmm；

（4）接接边：相邻邻图幅接边边弥合值要要符合各种种标准的规规定。图幅幅接边的中中误差＜00.75mmm。对于于没有弥合合的线段，在在误差范围围内对照原原图进行手手工的线段段弥合。2、属性数据的录录入属性数据的输入入方法通常常有四种：：①键盘键入入法：在空空间数据输输入完成后后，进行属属性数据的的输入；②②使用计算算机智能化化扫描字符符识别技术术；③在空间数数据数字化化或矢量化化的过程中中赋值；④④人工编辑辑：使用一一些分析方方法进行自自动赋值。（三）数据质量量控制和评评价

数据质质量问题是是关系到数数据库建设设成败和数数据能否有有效应用的的重要问题题。1、数据质量衡量量准则水土保持信息系系统数据包包括空间数数据和属性性数据，通通常衡量数数据库的数数据质量主主要是检测测其空间数数据的准确确性、属性性数据的正正确性、数数据的完整整性、一致致性和现势势性。（1）准确性。即测测量值与真真值之间的的接近程度度，可用误误差来衡量量。对于空空间坐标数数据，即在在规定的精精度范围内内，数据库库必须能够够正确表示示点、线、面面所在位置置的坐标。（2）正确性。对于于属性数据据，指无遗遗漏又无重重复地正确确表示出各各类属性编编码。（3）完整性。指具具有同一准准确度和精精度的数据据在类型上上和特定空空间范围内内完整的程程度。（4）一致性。是指指对同一现现象或同类类现象的表表达的一致致程度。（5）现势性。指数数据反映客客观现象目目前状况的的程度。例例如，图件件中土地变变更的图斑斑、线状地地物、零星星地物的空空间位置和和属性数据据与时间的的一致性。2、数据误差来源源分析数据的误差大小小通常是一一个累积的的量。数据据从最初采采集，经加加工最后到到存档及使使用，每一一步都可能能产生误差差。如果了了解不同处处理阶段数数据误差的的特点，在在每步数据据处理过程程中都能做做质量检查查和控制，则则可以将误误差降低至至最小的程程度，保证证数据的质质量。误差差分为系统统误差和偶偶然误差两两种，系统统误差一经经发现易于于纠正，而而偶然误差差则一般只只能逐一纠纠正，或采采取不同处处理手段以以降低偶然然误差产生生的概率。水水土保持管管理信息系系统数据误误差的主要要来源如表表10-1。表10-1数数据的主要要误差来源源数据处理过程误

差

来

源数据搜集野外测量误差：：仪器误差差、记录误误差

遥感数据误差：：辐射和几几何纠正误误差、信息息提取误差差

地图数据误差：：原始数据据误差、坐坐标转换、制制图综合及及印刷等误误差数据输入数字化误差：仪仪器误差、操操作误差

不同系统格式转转换误差：：矢量-栅格互换换、三角网网-等值线互互换数据存储存数据精度不够够

空间精度不够：：网格或图图像太大、地地图最小制制图单元太太大数据处理分类间隔不合理理

多层数据叠合引引起的误差差传播：插插值误差、多多源数据综综合分析误误差

比例尺太小引起起的误差数据输出输出设备不精确确引起的误误差

输出的媒介不稳稳定造成的的误差数据使用对数据所包含的的信息的误误解

对数据信息使用用不当3、数据质量控制制技术数据库数据质量量控制包含含前期的误误差控制和和后期的误误差处理。数数据采集的的前期控制制是指在整整个空间数数据和属性性数据采集集过程中，进进行过程分分解，每个个具体操作作制定数据据质量控制制措施，这这些措施具具有预防和和处理误差差的双重功功效。

数据质质量控制的的后期处理理主要是对对空间数据据的采点偶偶然误差和和属性数据据的输入错错误进行检检查，针对对不同的情情况，采用用不同的方方法：拓扑扑生成法、蒙蒙透法、人人工检核法法、编码有有效字位检检核法、面面积汇总检检核法、专专项检核法法。4、数据质量评价价数据质量直接影影响到数据据应用的经经济效益和和社会效益益，数据质质量评价的的内容主要要是评价数数据的完整整性、正确确性、一致致性、准确确性和现势势性。（四）数据维护护

数据是是任何信息息系统的生生命线，因因此要注意意数据的维维护和管理理。对于日日常数据管管理时，所所有进入系系统内的数数据必须在在当日内备备份，拷贝贝到专用软软盘内存档档，软盘统统一编号，每每周清理一一次。存档档数据除系系统管理员员、主管信信息的负责责人外，任任何人不得得动用，删删除、修改改数据需专专门人员进进行处理。运行在监测管理理部门内部部计算机网网络上的数数据要由系系统管理员员进行授权权管理，向向有关处室室开放，这这些部门可可以查询、打打印等，但但不能更改改数据。第三节

水土土保持动态态监测信息息系统一、水土保持监监测网络信信息系统近年来随着遥感感、地理信信息系统及及全球定位位系统等空空间技术的的快速发展展和实用化化，使得建建立一个以以空间技术术和计算机机网络与通通信技术相相结合的水水土保持监监测地理信信息系统，对对水土流失失进行动态态监测、预预测预报、快快速调查，实实现水土保保持工作的的可视化信信息管理和和科学决策策成为可能能。下面以以省级水土土保持监测测网络信息息系统为例例，说明水水土保持监监测信息系系统的功能能和建设。（一）总体目标标建立一个以地理理信息系统统(GISS)为平台的的实用化的的信息管理理系统，为为各级水土土保持管理理部门及科科研设计单单位提供数数据统计、信信息管理、规规划设计及及决策支持持工具。具具体体现在在以下几个个方面：1、多种水保数据据的集成与与高效处理理系统将对各种水水保数据(包括空间间数据和属属性数据)进行采集集、收集、汇汇总并进行行快速、高高效和标准准化的处理理和管理。2、实现水保信息息的网络化化传输和共共享建成以省水土保保持局为中中心，各地地市为分中中心，县区区为基层的的水保信息息网络，利利用通信网网络实现各各级部门之之间的水保保信息传输输、交流和和共享。3、为水土保持工工作的管理理提供服务务系统将集成各种种有关水土土保持的政政策、法规规和详实的的数据，使使管理部门门能够及时时准确地掌掌握水土流流失情况、水水土保持和和治理情况况、治理项项目实施情情况，为治治理工作提提供可靠的的信息支持持。4、水土保持决策策支持与规规划设计依据管理的需要要灵活，提提取相关数数据，结合合专家系统统技术和会会议演示手手段为水土土保持宏观观决策、水水土流失动动态监测、治治理效益评评价分析、水水土保持工工作立项评评估、项目目规划和预预测提供准准确的信息息和科学依依据，为水水土保持项项目提供宏宏观的规划划和施工设设计。5、水土保持信息息发布系统将将在完善动动态监测网网络系统、确确保水保信信息的规范范性和权威威性的基础础上定期发发布水土流流失和水土土保持的基基本数据和和信息，目目的是扩大大对外宣传传，增强全全民水保意意识。6、办公自动化系统将实现对纳纳入该系统统中的各级级水保管理理部门的公公文处理和和传递电子子化。使办办公效率高高效化、无无纸化。（二）系统组成成省级水保监测网网络信息系系统由省级级监测网络络系统、地地市级监测测网络系统统、县区监监测网络系系统三大部部分组成，如如图10-4所示。省级监测网络系统计算机网络系统应用软件系统省级监测网络系统计算机网络系统应用软件系统地市级监测网络系统计算机网络系统应用软件系统县区级监测网络系统计算机网络系统

应用软件系统

图10-4

系统组(三）系统组网方方案省级水土保持监监测网络信信息系统是是国家水保保持监测网网的接入点点，该网络络不仅要收收集、汇总总全省各地地市水土保保持及防治治的各种信信息，而且且还应在Intrranett环境下，提提供WWW、FTP、TELNNET等服务。省省水保局的的行政结构构为三级，根根据其行政政结构和业业务特点，可可将省水保保监测网络络设计为三三层网络结结构：省局局网络中心心、地市级级网络及县县区级网络络。各网络络节点在Winddows98，Winddows22000或WinddowsNT操作系统统支持下，依依赖网络的的ORACCE数据库的的海量数据据服务功能能，运行“水土保持持监测网络络信息系统统”应用软件件，完成各各种系统设设计的功能能。数据库库实行分级级管理，即即省网络中中心管理县县级网络以以上各种水水保数据，地地市网络管管理所辖区区域乡镇以以上各种水水保数据，各(县)区管理行政村以上各种水保数据，也可通过网络远程检索、查询所需的分级管理数据。（四）系统功能能

水土保持监测网网络信息系系统的功能能主要有：：管理区监监测网点的的监测信息息和水土保保持统计信信息，向各各级领导提提供查询、演演示，为水水土保持规规划与工程程项目设计计提供辅助助设计和决决策手段，通通过联网的的文件、档档案管理改改进各级业业务部门的的办公自动动化水平，配配合网络通通信设施提提供数据传传输和远程程通信能力力，网上Web信息发布布以改善水水土保持工工作的公众众形象，提提高国民的的水土保持持意识，与与严密的网网络管理制制度相结合合的系统维维护功能。省级水土保持监监测网络信信息系统功功能结构见见图10-5。1、水土保持监测测信息综合合处理水保监测信息综综合处理系系统是要完完成对全省省辖区内各各不同水土土流失分区区的各监测测站点的监监测数据(包括GPS定位、测测量，航拍拍照片，卫卫星遥感图图像)的收集、解解译、汇总总、统计、查查询及对重重点监测数数据的报警警，使省、地地、县水保保业务部门门中各职能能部门及时时、准确地地掌握水保保监测信息息的动态与与变化。（1）监测数据汇总总处理。省省局网络中中心系统按按照定期或或随时的约约定接收由由各地、市市级监测网网络系统发发送来的水水保监测信信息(这些信息息是由各基基层区、县县的水保监监测站收集集并经过地地市级监测测系统处理理、汇总后后的信息)，并通过过系统将所所接收到的的全省水保保监测信息息进行汇总总与分类，形形成水土保保持重点治治理区、预预防保护区区、重点监监督区的监监测信息数数据库，为为监测数据据的统计分分析、查询询、报警以以及各项水水保业务所所需的各种种专题图、规规划设计提提供完整、准准确可靠的的信息源。

（2）监测数据统计计、分析。系系统可提供供按行政区区域、项目目流域和某某时段来进进行水保监监测数据的的统计、分分析工作，以以形成满足足各职能部部门所需的的各种报表表和图形。同同时系统还还可以对行行政区域、项项目流域中中不同时段段的监测数数据进行比比较，从而而得出项目目实施过程程中的治理理效益或水水土流失的的变化态势势等动态信信息。（3）监测数据查询询。系统提提供按时间间、项目、监监测流域、监监测类型等等条件，对对全省范围围内的水保保监测信息息进行综合合查询(包括属性性数据的查查询和可视视化的空间间数据查询询)，以满足足各职能部部门水保业业的需求。（4）监测报警处理理。系统可可根据经验验数据对监监测内容设设置报警数数值，当监监测数据越越过报警数数值时，系系统将自动动发布报警警信息，以以供领导及及有关部门门及时处理理。2、项目管理

对水保保项目的前前期规划、审审批、实施施、验收及及项目质量量的动态数数据进行管管理，包括括重点治理理项目、重重点小流域域治理项目目、示范区区项目、监监护区治理理项目等。可可以分年度度、季度、月月对项目实实施情况进进行统计、分分析，对已已完成工程程计划的项项目下拨后后期施工款款，对没有有完成计划划的项目做做出相应处处理，并对对已验收项项目完成归归档和上报报。（1）项目综合统计计管理。项项目综合统统计管理的的主要目的的是对所有有的水保项项目建立项项目档案，记记录项目的的类型、名名称、编号号、实施周周期、负责责部门、投投资金额、项项目进度状状态、治理理面积等信信息，以便便随时查阅阅项目基本本情况，了了解各项目目的进展。（2）项目计划管理理。项目计计划管理的的目的主要要是对全省省水保项目目的总体发发展规划、中中长期规划划和年度实实施计划进进行统一管管理。从项项目的规模模、数量、投投资额、实实施计划、实实施区域等等方面进行行计划的录录制工作，并并可对已制制定的计划划进行各种种查询。（3）项目审批管理理。项目审审批管理是是对拟定立立项的项目目进行审批批管理。该该模块为领领导们提供供对拟定项项目进行批批示、签署署意见的功功能，同时时系统将自自动记录审审批单位、审审批人、审审批时间等等信息。（4）项目实施动态态管理。项项目实施动动态管理是是对正在进进行中的项项目，从投投资、项目目治理情况况等实施动动态管理。（5）项目验收管理理。由系统统自动接收收各水保项项目的验收收申请报告告，由相关关部门主管管人员从系系统中调阅阅该项目规规划设计时时规定的各各种量化指指标，如林林田草应完完成的治理理面积、完完成期限及及效果等信信息，组织织验收工作作，并将验验收结果录录入系统。（6）项目综合查询询管理。系系统提供对对立项项目目的项目名名称、类型型、完成情情况、投资资完成情况况、所属地地域、项目目周期等主主要信息进进行各种查查询，以便便各级领导导全面了解解项目的基基本情况、进进展情况、投投资情况、完完成情况等等。3、会议演示

建立一一个以计算算机来控制制投影设备备的会议室室，与水保保监测网络络相连，可可以从水保保监测数据据库中提取取各种文字字、数据、图图片甚至视视频信息，能能够召开工工作安排、汇汇报和讲座座等会议。可可以及时、准准确地掌握握这些水保保信息的变变化，为组组织、管理理、安排水水土保持工工作提供科科学有效的的手段。如如果资金充充足亦能够够实现跨地地区的视频频会议。（1）水保监测信息息分析。对对系统内的的各类水保保监测数据据进行汇总总、统计，形形成各种趋趋势图。利利用趋势图图形象地显显示出以下下水保监测测信息的动动态变化情情况：包括括社会环境境情况、自自然环境情情况、侵蚀蚀等级、水水土流失情情况、水土土流失灾害害情况、水水土保持措措施及质量量动态变化化情况、水水土保持效效益监测数数据、气象象水文数据据等。（2）项目规划方案案演示。提提供对需要要立项的水水保治理项项目从被治治理区域的的现状分析析、治理手手段、预期期目标、效效益分析、投投资情况等等方面，利利用各种专专题图、图图像、表格格、文字等等手段进行行综合演示示，使与会会者直观、全全面地了解解待治理项项目实施的的可能性和和必要性；；对巳确定定项目的方方案进行技技术论证和和研讨，使使与会者可可以清楚、直直观地了解解到项目治治理前后的的变化过程程。（3）项目治理完成成情况演示示。系统根根据项目规规划设计方方案和目前前治理情况况，利用数数据、文字字、各种专专题图、实实拍图片、图图像等对正正在实施的的水保治理理项目的进进度进行对对比汇报、演演示，从而而调整项目目的实施进进度、投资资比例、完完成周期，实实现对项目目的科学化化管理。（4）各种图片、图图像演示。系系统支持MAPIINFO或ARCIINFO、POWEERPOIINT、AUTOOCAD、遥感解解译图形等等辅助软件件提供的图图片的动态态演示，实实现对实拍拍数字照片片、影像等等图像的播播放。4、监督、执法管管理（1）开发建设项目目管理。水水保业务部部门依据水水土保持的的法律、法法规等对在在生产建设设活动中产产生(或可能产产生)的水土流流失进行全全过程的监监督管理。包包括“水土保持持申报表”的录入、查查询、打印印；对申报报单位(个人)逐个登记记，提供查查询、打印印功能；录录入“水土保持持方案报告告书(表)”审批专家家组信息及及评审意见见，录入颁颁发“水土保持持方案合格格证”的记录和和两费征缴缴记录；录录入监督检检查意见及及年检记录录；录入“水土保持持设施竣工工验收报告告书”和检验数数据、验收收意见及颁颁发“水土保持持设施验收收合格证”的记录等等，并提供供查询、打打印功能。（2）水土保持执法法管理。执执法过程包包括录入受受理的案件件，是否立立案的理由由及审查是是否立案的的时间、审审查人员等等信息；对对确定立案案的案件要要录入“立案报告告表”；立案后后进行全面面调查过程程中要录入入现场勘验验笔录、调调查笔录、调调查报告书书；录入案案件处理的的执法文书书及其送达达信息；录录入复议案案件的行政政复议决定定书和行政政执行申请请书；以及及结案的结结案报告书书，并提供供统计和查查询。（3）编制水土保持持治理方案案资格管理理。设计单单位向省水水保局提交交领取“编制开发发建设项目目水土保持持方案资格格证书”的书面申申请，省水水保局根据据《编制开开发建设项项目水土保保持方案资资格证书管管理办法》对对各申报单单位进行审审查，对符符合发证条条件的单位位在文件批批复后颁发发相应等级级的“编制开发发建设项目目水土保持持方案资格格证书”。对全省省水保方案案审批专家家、全省水水保方案编编制人才、水水保方案编编制资格证证持证单位位进行查询询、统计。5、规划辅助设计计（1）小流域综合治治理规划辅辅助设计。根根据中华人人民共和国国国家标准准《水土保保持综合治治理规划通通则》(GB／T157772-11995))，结合本本地区水土土保持工作作的实际使使用需要，本本应用系统统利用GIS作为用户户操作平台台，以勘测测、调绘(包括GPS测量)地块(图斑)的属性、图图形数据为为基础单元元，以行政政村的水土土保持治理理调查、勘勘测数据为为骨干，经经过统计、分分析、计算算、图形处处理，人机机交互确定定规划判定定准则，直直观可视地地做出小流流域水土保保持综合治治理规划。同同时可借助助网络功能能便捷地上上报和检索索。（2）工程辅助设计计。按照有有关水土保保持工程设设计技术规规范和积累累的工程设设计、施工工经验总结结成为设计计模型，在在用GPS或其它方方式测量、定定位地理信信息后，用用户能人机机交互完成成工程设计计，并通过过一体化的的数据库管管理实现工工程用图的的计算机辅辅助绘制。同同时可借助助网络功能能便捷地上上报和检索索。6、数据传输与通通信模块数据传输与通信信模块用于于在省网络络监测中心心与国家、省省其它厅局局及地市级级水保监测测系统之间间传输各种种数据，包包括公文、项项目规划方方案、各种种水保监测测数据、水水保治理信信息、各种种统计报表表等，它们们可以是文文字或图形形、图像信信息等形式式。在传输输过程中系系统自动实实现网络连连接，对数数据进行分分类打包、校校验、压缩缩、解压等等，传输完完成后，自自动断开连连接，整个个过程操作作简单明了了。系统可可实现下面面数据的传传输：包括括公文，项项目规划设设计方案、水水保监测信信息、图形形、图像、水水保治理信信息、各种种统计报表表等。此外还有基于WWeb信息发布布与查询、办办公自动化化、系统维维护与档案案管理等功功能与模块块。二、水土保持动动态监测信信息子系统统水土保持动态监监测信息子子系统(dynaamicaalmoonitooringginfformaationnsysstemforsoillanddwattercconseervattion))是在地理理信息系统统(GISS)支持下，利利用遥感、遥遥测信息，定定位、定量量、动态地地监测和分分析区域水水土保持及及其资源环环境的变化化规律。动动态监测的的关键是对对流域空间间数据库的的实时动态态更新以及及对自然景景观变化的的动态监测测，动态监监测信息系系统是对区区域各观测测年份各因因子进行采采集、存贮贮、管理、分分析、检测测随时间的的动态变化化，并采用用系统分析析模型探索索小流域动动态变化规规律，且为为水土保持持治理决策策服务的计计算机软件件系统，对对水土流失失治理有重重要意义。（一）监测方法法及其程序序监测系统是建立立在一定的的硬件设备备和软件系系统下的。系系统建立包包括以下几几方面的技技术指标：：1、监测范围指地域范围和空空间范围。2、监测指标的更更新周期一般以1年为11个周期，不不同年份的的监测数据据存入不同同的文件中中，多年监监测数据形形成动态序序列。3、监测点网的布布设选择有代表性、均均匀分布的的地点作为为野外监测测点，同时时考虑建站站的地质、气气候等条件件及投资的的可行性。4、网络系统的建建立为使观测自动化化、数据传传输自动化化、加快速速度，应建建立监测网网络系统。监测区域生态经经济和社会会系统的基基本方法包包括田间实实验、室内内分析、野野外观测、遥遥感影像解解译、调查查访问和查查阅资料。监监测的任务务是记录、收收集资料，并并根据监测测结果对某某些因子的的变化规律律作定量预预报，以描描述该因子子反映的区区域发展趋趋势和可能能结果。区区域水土保保持动态监监测的程序序如图10-6所示。（二）监测系统统设计监测网络系统包包括硬件设设备和处理理软件，现现代计算机机网络为流流域动态监监测提供了了自动化监监测的可行行方案。图图10-7为流域动动态监测系系统的典型型配置图。（三）监测系统统基本功能能监测是是利用基础础年份的数数据与监测测年份的数数据进行对对比，分析析监测指标标的变化情情况。指标标的获取可可以通过基基础信息管管理子系统统中的RS、GPS手段，变变化规律明明显的指标标可以通过过模型来计计算。监测测系统的结结构如图10-8。图10图10—7为流域动态监测系统的典型配置图资源管理子系统资源管理子系统流域监测子系统监测指标库监测模型库监测指标变化分析基础年份图形库、数据库监测年份图形库、数据库图10-8

动态监测系统结构1、监测指标库根据监测的需要要建立监测测指标库，每每项监测指指标以关键键字与基础础信息库连连接，当选选定某项监监测指标后后，系统便便打开与之之相关的图图形库与属属性库。2、基础年份图形形与属性库库系统默认状态下下是指上一一年度的基基本资料。如如果需要每每年进行对对比，则人人为指定自自系统始建建年份以后后的任何一一年，如果果只监测当当年情况，则则直接指向向监测年数数据。3、监测年份图形形与属性库库指监测当年的数数据，借助助基础信息息管理子系系统进行数数据处理与与整编。4、监测模型库模型库包括人口口预测模型型、统计模模型、灰色色关联分析析模型、层层次分析模模型、主成成分分析模模型、土壤壤侵蚀模型型等，用户户根据监测测的对象自自由选择模模型。5、监测指标变化化分析利用监测模型对对比分析监监测年份与与基础年份份各项监测测指标的变变化情况，通通过多年分分析得到各各项指标的的时间序列列变化情况况，这种变变化可以通通过曲线图图、直方图图等形式表表示出来。第四节

水土土保持管理理信息系统统水土保持管理信信息系统就就是利用计计算机技术术，将流域域内的各种种资源与环环境信息按按空间分布布进行存贮贮管理，把把大量单一一分散的数数据资料变变成活的综综合的信息息资源。向向用户提供供灵活方便便的查询检检索，统计计计算和列列表制图的的基本信息息服务。在在此基础上上进行多因因子的综合合分析、定定量评价、多多目标决策策，为合理理开发利用用流域的自自然资源提提供强有力力的工具，使使水土保持持管理建立立在计算机机化、模式式化和科学学化的水平平上，为生生产科研部部门提供信信息查询检检索、区域域分析和辅辅助决策服服务。水土土保持管理理信息系统统功能结构构如图100-9所示示，包括许许多子系统统，