【正文】 地理信息系統(tǒng)概念GIS硬件配置一般包括四個部分。其核心軟件通用GIS軟件有5個主要功能模塊：（1）數(shù)據(jù)輸入模塊。僅有系統(tǒng)軟硬件和數(shù)據(jù)還不能構(gòu)成完整的水土保持信息系統(tǒng)，還需要人進行系統(tǒng)組織、管理、維護和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴充完善、應(yīng)用程序開發(fā)，并靈活采用地理分析模型提取多種信息，為管理和決策服務(wù)。 建立水土保持GIS的執(zhí)行計劃，包括硬件、軟件的測試、購置、安裝和調(diào)試等，其中主要工作是測試。 原型化的設(shè)計方法原型化設(shè)計方法的特點是不需要一開始即清晰地描述一切，而是在明確任務(wù)后，在軟件的實現(xiàn)過程中逐步對系統(tǒng)進行定義和改造，直至系統(tǒng)完成。 用戶界面設(shè)計是一項重要而繁瑣的工作，有時要占系統(tǒng)研制工作量的一半以上。 上述界面各有優(yōu)缺點，好的系統(tǒng)應(yīng)提供各種界面，并隨時提供豐富的幫助信息。 可移植性是評價地理信息系統(tǒng)的一項重要指標(biāo)。圖幅接邊的中誤差＜。是指對同一現(xiàn)象或同類現(xiàn)象的表達的一致程度。不同系統(tǒng)格式轉(zhuǎn)換誤差：矢量柵格互換、三角網(wǎng)等值線互換數(shù)據(jù)存儲存數(shù)據(jù)精度不夠存檔數(shù)據(jù)除系統(tǒng)管理員、主管信息的負責(zé)人外，任何人不得動用，刪除、修改數(shù)據(jù)需專門人員進行處理。辦公自動化系統(tǒng)將實現(xiàn)對納入該系統(tǒng)中的各級水保管理部門的公文處理和傳遞電子化。項目管理由系統(tǒng)自動接收各水保項目的驗收申請報告，由相關(guān)部門主管人員從系統(tǒng)中調(diào)閱該項目規(guī)劃設(shè)計時規(guī)定的各種量化指標(biāo)，如林田草應(yīng)完成的治理面積、完成期限及效果等信息，組織驗收工作，并將驗收結(jié)果錄入系統(tǒng)。（4）各種圖片、圖像演示。數(shù)據(jù)傳輸與通信模塊數(shù)據(jù)傳輸與通信模塊用于在省網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測中心與國家、省其它廳局及地市級水保監(jiān)測系統(tǒng)之間傳輸各種數(shù)據(jù)，包括公文、項目規(guī)劃方案、各種水保監(jiān)測數(shù)據(jù)、水保治理信息、各種統(tǒng)計報表等，它們可以是文字或圖形、圖像信息等形式。圖107為流域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的典型配置圖。向用戶提供靈活方便的查詢檢索，統(tǒng)計計算和列表制圖的基本信息服務(wù)。主要功能有：等高線分析，透視圖分析，坡度、坡向分析，斷面圖分析，地形表面面積和挖填方體積計算。 級別，流域面積，溝壑密度，溝壑面積，溝道特征，溝長，平均溝深，平均溝寬，比降。針對水土保持的生產(chǎn)實踐采用多目標(biāo)規(guī)劃、專家規(guī)劃以及二者相結(jié)合的規(guī)劃方法等。一條規(guī)則由規(guī)則號、前提、結(jié)論、規(guī)則結(jié)束符等組成，一個規(guī)則文件可由若干條規(guī)則組成。（2）荒漠化防治工程。效益評價子系統(tǒng)要根據(jù)效益的特點進行設(shè)計和開發(fā)。　　一、遙感應(yīng)用于水土流失監(jiān)測與評估　　近年來，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，特別是高空間分辨率的遙感衛(wèi)星影像進入實用化階段，使得它在水土保持工作的規(guī)劃、治理、監(jiān)督等方面的應(yīng)用越來越得到重視，其宏觀、快速和客觀的優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮，已經(jīng)成為一個重要的水土流失監(jiān)測手段。三、效益評價子系統(tǒng)對于某一單一的措施來講，它必須和區(qū)域的土地類型、巖性、地形、氣候等條件相適宜，制定科學(xué)的工程標(biāo)準(zhǔn)、選擇合理的工程位置、保證優(yōu)良的工程質(zhì)量。其中，專家知識以規(guī)則文件來存放。二、規(guī)劃子系統(tǒng) 次生林面積，次生林樹種，樹種平均高，樹種平均胸徑，郁閉度，人工喬木林面積、樹種、林齡、平均高、胸徑、郁閉度，灌木林面積、樹種、覆蓋度，天然草地面積、草種、覆蓋度，改良草地面積、草種、覆蓋度，人工草地面積、草種、覆蓋度。它不但具備數(shù)據(jù)庫的基本功能，還提供屬性數(shù)據(jù)和圖形圖像的接口。監(jiān)測模型庫模型庫包括人口預(yù)測模型、統(tǒng)計模型、灰色關(guān)聯(lián)分析模型、層次分析模型、主成分分析模型、土壤侵蝕模型等，用戶根據(jù)監(jiān)測的對象自由選擇模型。監(jiān)測的任務(wù)是記錄、收集資料，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對某些因子的變化規(guī)律作定量預(yù)報，以描述該因子反映的區(qū)域發(fā)展趨勢和可能結(jié)果。同時可借助網(wǎng)絡(luò)功能便捷地上報和檢索。（2）項目規(guī)劃方案演示。該模塊為領(lǐng)導(dǎo)們提供對擬定項目進行批示、簽署意見的功能，同時系統(tǒng)將自動記錄審批單位、審批人、審批時間等信息。（3）監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢。水土保持信息發(fā)布 來對于屬性數(shù)據(jù)，指無遺漏又無重復(fù)地正確表示出各類屬性編碼。； 水土保持信息系統(tǒng)的各種職能指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)是系統(tǒng)效率的反映。 表格式界面是將用戶的選擇和需回答的問題列于屏幕，由用戶填表式回答，可與菜單式界面配合使用。特別是在微型計算機上研制的系統(tǒng)，算法設(shè)計更為關(guān)鍵。 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，更接近于面向問題而不是對程序的描述，軟件設(shè)計帶有智能化的性質(zhì)，更便于程序設(shè)計人員與應(yīng)用人員的交流，尤其是在地理信息系統(tǒng)的智能化和專家系統(tǒng)技術(shù)不斷提高的形勢下，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計是更有效的途徑。這種形式既可簡單明了地描繪軟件系統(tǒng)的全貌，便于程序編制的高效正確；同時又是一個程序修改完善、移植交流的工具。實驗階段不僅要進一步測試各部分的工作性能，同時還要測試各部分之間數(shù)據(jù)傳送性能、處理速度和精度，保證所建立的系統(tǒng)正常工作，各部分運行狀況良好。如果估算的結(jié)果令人滿意，則進行后繼工作。一般要盡量避免中間文件的建立，減少文件掃描的遍數(shù)，并盡量采用優(yōu)化的數(shù)據(jù)處理算法。部門管理者、工作人員對建立水土保持GIS的支持情況,有多少人力可用于GIS系統(tǒng)，其中有多少人員需培訓(xùn)等；組織部門所能給予的當(dāng)前的投資額及將來維護GIS的逐年投資額等。系統(tǒng)分析階段的需求功能分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析和數(shù)據(jù)流分析是系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。不同用途的水土保持GIS其空間數(shù)據(jù)的種類、精度都是不同的，但基本上都包括三種互相聯(lián)系的特征：（5）用戶接口模塊。水土保持GIS軟件和其他支撐軟件　　 （一）硬件系統(tǒng)地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)提供了公共的地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。有許多信息由于條件的限制，一部分人暫時認識不到，但它仍然客觀存在，另一部分人或人們將來可以認識它們。地理信息系統(tǒng)是伴隨計算機科學(xué)、信息科學(xué)和地球科學(xué)發(fā)展起來的一門高技術(shù)的交叉學(xué)科，被廣泛地應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、公共設(shè)施管理和交通安全等領(lǐng)域。跟蹤監(jiān)測重點區(qū)域和重點項目實施效應(yīng)重點區(qū)指重點預(yù)防保護區(qū)、重點監(jiān)督管理區(qū)和重點治理區(qū)，效應(yīng)監(jiān)測主要是指實施的生物、工程和預(yù)防保護措施，以及實施措施后產(chǎn)生的生態(tài)和經(jīng)濟效益的消長情況。四、中國水土保持監(jiān)測建設(shè)方向（一）初步建成全國水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)RS技術(shù)用于獲取影響水土流失因素的信息，GPS技術(shù)主要用于確定和獲得地理位置信息，GIS技術(shù)用于編輯、分析監(jiān)測信息并對其進行管理。公告應(yīng)當(dāng)包括下列事項：①水土流失面積、分布狀況和流失程度；②水土流失造成的危害及其發(fā)展趨勢；③水土流失防治情況及其效益。為水土保持評價和決策提供科學(xué)依據(jù)通過動態(tài)監(jiān)測體系，可以客觀、準(zhǔn)確、及時地反映出不同治理措施及其配置的影響范圍、效益和成果，為進一步開展全面治理工作提供科學(xué)的依據(jù)，可以少走彎路快見成效。為水土保持監(jiān)督執(zhí)法提供依據(jù)通過監(jiān)測提供的數(shù)據(jù)，為水土保持執(zhí)法公正、公開、科學(xué)、規(guī)范提供保證?！睋?jù)此，水土保持監(jiān)測內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個方面：水土流失變化防止和控制水土流失是流域綜合治理的重要內(nèi)容。水土流失監(jiān)測可以在三種空間尺度上進行，即：從地面、飛機以及衛(wèi)星上實施監(jiān)測。 監(jiān)測重點區(qū)跟蹤監(jiān)測的內(nèi)容包括：實施的各類防治措施、措施實施后控制水土流失、改善生態(tài)環(huán)境和群眾生產(chǎn)條件與生活水平等效應(yīng)。（一）信息與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（data）是信息（information）的表達形式或稱載體，而信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容，數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)換為不同的形式，這種轉(zhuǎn)化并不影響信息的本質(zhì)。因此，地圖數(shù)據(jù)（特別是各種專題地圖）是GIS的主要信息源。用于接收用戶的指令、程序或數(shù)據(jù)，是用戶和系統(tǒng)交互的工具，主要包括用戶界面、程序接口與數(shù)據(jù)接口。系統(tǒng)分析階段的工作是要解決“做什么”的問題，它的核心是對水土保持信息系統(tǒng)進行邏輯分析、解決需求功能的邏輯關(guān)系及數(shù)據(jù)支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以及數(shù)據(jù)與需求功能之間的關(guān)系等問題；系統(tǒng)設(shè)計階段的核心工作是要解決“怎么做”的問題，研究系統(tǒng)由邏輯設(shè)計向物理設(shè)計的過渡，為系統(tǒng)實施奠定基礎(chǔ)。根據(jù)上述調(diào)查結(jié)果確定水土保持GIS的可行性及水土保持GIS的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)模，估算建立水土保持GIS所需投資和人員編制等。為增強系統(tǒng)的控制能力，要擬定對數(shù)字和字符出錯時的校驗方法；在使用數(shù)據(jù)文件時、要設(shè)置口令，防止數(shù)據(jù)泄密和被非法修改，保證只能通過特定的通道存取數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)不正常狀況，應(yīng)查清問題的原因，通知硬件或軟件提供者進行適當(dāng)處理。軟件設(shè)計必須根據(jù)建立水土保持GIS的目的、任務(wù)和今后的研究方向進行，使通用的GIS軟件工具系統(tǒng)具有適應(yīng)性強、易掌握、便于推廣和應(yīng)用開發(fā)、漢化等特點。（四）用戶界面設(shè)計 例如系統(tǒng)能否及時地向用戶提供有用信息，所提供信息的地理精度和幾何精度如何，系統(tǒng)操作是否方便，系統(tǒng)出錯如何，以及資源的使用效率如何等等。 可移植性 水土保持信息系統(tǒng)軟件設(shè)計編制完成后，就可以進入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立階段。 標(biāo)明每段線狀地物寬度。（3）完整性。 源數(shù)據(jù)搜集野外測量誤差：儀器誤差、記錄誤差系統(tǒng)提供按時間、項目、監(jiān)測流域、監(jiān)測類型等條件，對全省范圍內(nèi)的水保監(jiān)測信息進行綜合查詢(包括屬性數(shù)據(jù)的查詢和可視化的空間數(shù)據(jù)查詢)，以滿足各職能部門水保業(yè)的需求。（4）項目實施動態(tài)管理。提供對需要立項的水保治理項目從被治理區(qū)域的現(xiàn)狀分析、治理手段、預(yù)期目標(biāo)、效益分析、投資情況等方面，利用各種專題圖、圖像、表格、文字等手段進行綜合演示，使與會者直觀、全面地了解待治理項目實施的可能性和必要性；對巳確定項目的方案進行技術(shù)論證和研討，使與會者可以清楚、直觀地了解到項目治理前后的變化過程。（2）工程輔助設(shè)計。區(qū)域水土保持動態(tài)監(jiān)測的程序如圖106所示。監(jiān)測指標(biāo)變化分析利用監(jiān)測模型對比分析監(jiān)測年份與基礎(chǔ)年份各項監(jiān)測指標(biāo)的變化情況，通過多年分析得到各項指標(biāo)的時間序列變化情況，這種變化可以通過曲線圖、直方圖等形式表示出來。數(shù)字地形模型空間起伏連續(xù)變化的數(shù)字表示稱數(shù)字高程模型(DEM)，有3種主要形式，包括格網(wǎng)(DEM)、不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)、以及由兩者混合組成的DEM。社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)專家決策過程可用圖1010表示。從整個措施體系來講，水土保持工程措施設(shè)計要以流域為單元設(shè)計對象，各項措施有機地結(jié)合成一個綜合防護體系，從坡面到溝道，從上游到下游，因地制宜，因害設(shè)防，同時還要注重發(fā)揮措施的綜合經(jīng)濟效益。　　1．遙感資料的選取　　水土流失的發(fā)生與發(fā)展是一個時空變化的過程，它的監(jiān)測與評估需要根據(jù)不同的目的而采用不同的尺度。 區(qū)域水土保持的效益一般分為經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益3個方面，實際上這種治理效益具有綜合性、持續(xù)性、階段性、隨機性和區(qū)域性等特點，各項效益之間相互影響、相互作用、相互滲透。水土保持耕作、農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)、水產(chǎn)農(nóng)林系統(tǒng)、農(nóng)牧復(fù)合系統(tǒng)、林牧復(fù)合系統(tǒng)、農(nóng)林牧復(fù)合系統(tǒng)。小型水庫、塘壩、谷坊、梯田、水平溝、水平階、魚鱗坑。該模型利用關(guān)系運算符、邏輯運算符把參與運算的指標(biāo)體系聯(lián)結(jié)為規(guī)則。 水土保持規(guī)劃從內(nèi)容來看主要包括土地利用規(guī)劃、水土保持規(guī)劃與工程布局設(shè)計等。溝道主要特征數(shù)據(jù)TIN直接利用原始高程取樣點重建表面，它能充分利用地貌特征點、線，較好地表達復(fù)雜地形，但其存貯量大，不便于大規(guī)模規(guī)范管理，并難以與GIS的圖形矢量或柵格數(shù)據(jù)以及遙感影像數(shù)據(jù)進行聯(lián)合分析應(yīng)用。 水土保持管理信息系統(tǒng)水土保持管理信息系統(tǒng)就是利用計算機技術(shù)，將流域內(nèi)的各種資源與環(huán)境信息按空間分布進行存貯管理，把大量單一分散的數(shù)據(jù)資料變成活的綜合的信息資源。（二）監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括硬件設(shè)備和處理軟件，現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)為流域動態(tài)監(jiān)測提供了自動化監(jiān)測的可行方案。同時可借助網(wǎng)絡(luò)功能便捷地上報和檢索。系統(tǒng)根據(jù)項目規(guī)劃設(shè)計方案和目前治理情況，利用數(shù)據(jù)、文字、各種專題圖、實拍圖片、圖像等對正在實施的水保治理項目的進度進行對比匯報、演示，從而調(diào)整項目的實施進度、投資比例、完成周期，實現(xiàn)對項目的科學(xué)化管理。（5）項目驗收管理。系統(tǒng)可根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)對監(jiān)測內(nèi)容設(shè)置報警數(shù)值，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)越過報警數(shù)值時，系統(tǒng)將自動發(fā)布報警信息，以供領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)部門及時處理。 系統(tǒng)將在完善動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、確保水保信息的規(guī)范性和權(quán)威性的基礎(chǔ)上定期發(fā)布水土流失和水土保持的基本數(shù)據(jù)和信息，目的是擴大對外宣傳，增強全民水保意識。對于日常數(shù)據(jù)管理時，所有進入系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)必須在當(dāng)日內(nèi)備份，拷貝到專用軟盤內(nèi)存檔，軟盤統(tǒng)一編號，每周清理一次。地圖數(shù)據(jù)誤差：原始數(shù)據(jù)誤差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、制圖綜合及印刷等誤差數(shù)據(jù)輸入數(shù)字化誤差：儀器誤差、操作誤差（4）一致性。 （4）接邊：相鄰圖幅接邊彌合值要符合各種標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 檢核屬性數(shù)據(jù)錯誤　　　　　　　?。ㄒ唬┰磾?shù)據(jù)獲取與預(yù)處理命令式界面一個模塊只執(zhí)行一種功能，一個功能只用一個模塊來實現(xiàn)，這樣設(shè)計出來的系統(tǒng)才能做到可變性好和具有生命力。水土保持信息系統(tǒng)從其設(shè)計、建立、運行到維護的整個生命周期，處處都離不開人的作用。 已知坐標(biāo)系中的位置 由通用GIS軟件和數(shù)據(jù)庫管理軟件、計算機圖形軟件包、CAD、圖像處理軟件等組成。 計算機硬件是計算機系統(tǒng)中實際物理裝置的總稱，是GIS的物理外殼，系統(tǒng)的規(guī)模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至軟件都與硬件有極大的關(guān)系，受硬件指標(biāo)的支持或制約。而地圖數(shù)據(jù)反映了地表客觀物體某一時刻的靜態(tài)特征或規(guī)律，要反映地理信息的時序性，就必須利用遙感技術(shù)及時對其更新和利用科學(xué)的手段進行預(yù)測。地理信息系統(tǒng)中從數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、輸入，到數(shù)據(jù)的管理、處理、分析和成果的輸出過程是信息被加工、處理和流動的過程。重點開發(fā)建設(shè)項目區(qū)水土流失監(jiān)測重點開發(fā)建設(shè)項目區(qū)是指大型資源開發(fā)、城市建設(shè)、道路、水利水電等一切可能在較大范圍內(nèi)擾動自然環(huán)境、引起水土流失的建設(shè)開發(fā)區(qū)。（二）完善監(jiān)測技術(shù)規(guī)程與規(guī)章地面監(jiān)測范圍主要包括小區(qū)或樣地監(jiān)測、空中和衛(wèi)星等遙感監(jiān)測的訓(xùn)練區(qū)監(jiān)測等，比例尺一般為1∶10000。水土流失狀況包括土壤侵蝕類型、強度、水土流失程度、分布及其危害等，如水力、風(fēng)力和凍融等侵蝕的面積、侵蝕模數(shù)和侵蝕量，河道泥沙、洪澇災(zāi)害，植被及生態(tài)環(huán)境變化，監(jiān)測對象對周邊地區(qū)經(jīng)濟、