【正文】 配置圖監(jiān)測指標庫根據(jù)監(jiān)測的需要建立監(jiān)測指標庫，每項監(jiān)測指標以關鍵字與基礎信息庫連接，當選定某項監(jiān)測指標后，系統(tǒng)便打開與之相關的圖形庫與屬性庫?；A年份圖形與屬性庫系統(tǒng)默認狀態(tài)下是指上一年度的基本資料。如果需要每年進行對比，則人為指定自系統(tǒng)始建年份以后的任何一年，如果只監(jiān)測當年情況，則直接指向監(jiān)測年數(shù)據(jù)。監(jiān)測年份圖形與屬性庫資源管理子系統(tǒng)流域監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)測指標庫監(jiān)測模型庫監(jiān)測指標變化分析基礎年份圖形庫、數(shù)據(jù)庫監(jiān)測年份圖形庫、數(shù)據(jù)庫圖108 動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結構指監(jiān)測當年的數(shù)據(jù)，借助基礎信息管理子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理與整編。監(jiān)測模型庫模型庫包括人口預測模型、統(tǒng)計模型、灰色關聯(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)測指標變化分析利用監(jiān)測模型對比分析監(jiān)測年份與基礎年份各項監(jiān)測指標的變化情況，通過多年分析得到各項指標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。第四節(jié) 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，將流域內的各種資源與環(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。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。在此基礎上進行多因子的綜合分析、定量評價、多目標決策，為合理開發(fā)利用流域的自然資源提供強有力的工具，使水土保持管理建立在計算機化、模式化和科學化的水平上，為生產(chǎn)科研部門提供信息查詢檢索、區(qū)域分析和輔助決策服務。水土保持管理信息系統(tǒng)功能結構如圖109所示，包括許多子系統(tǒng)，這里介紹幾個基本子系統(tǒng)的結構與功能。一、基礎信息管理子系統(tǒng)基礎信息管理子系統(tǒng)主要是對區(qū)域資源環(huán)境、社會經(jīng)濟、人文歷史方面的基本信息進行管理，為其他子系統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)。因此，該模塊性能的好壞，直接影響到數(shù)據(jù)量的大小、計算機資源的利用率、運算速度的快慢、工作效率的高低和可操作性的強弱。（一）系統(tǒng)功能圖形圖像管理基礎地理信息系統(tǒng)的核心是一個地理數(shù)據(jù)庫，主要包括以下功能：文件管理、數(shù)據(jù)獲取、圖形編輯、建立拓撲關系、屬性數(shù)據(jù)輸入與編輯、地圖修飾、圖形幾何計算、圖形查詢與空間分析和圖形接邊處理。評價流域動態(tài)基礎數(shù)據(jù)庫效益用 戶水土保持管理信息系統(tǒng)3S工具綜合信息結果輸出匯 總 上 報臨時數(shù)據(jù)庫　　　　　　　　圖10－9 水土保持管理信息系統(tǒng)結構屬性數(shù)據(jù)管理屬性數(shù)據(jù)管理功能是為屬性數(shù)據(jù)的采集與編輯服務的，它是屬性數(shù)據(jù)存貯、分析、統(tǒng)計、屬性制圖等核心工具，也是整個系統(tǒng)的重要組成部分，需具備對數(shù)據(jù)庫結構操作、屬性數(shù)據(jù)內容操作、數(shù)據(jù)的邏輯運算、屬性數(shù)據(jù)的檢索、從屬性數(shù)據(jù)到圖形的查詢、屬性數(shù)據(jù)報表輸出等功能。屬性數(shù)據(jù)庫管理主要用來完成對屬性數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、各項評價與決策的指標數(shù)據(jù)進行管理。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。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。DEM數(shù)據(jù)簡單，便于管理，但其內插過程將損失高程精度，僅適合于中小流域DEM的構建。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)合分析應用。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。圖形輸出功能包括點、線、面等不同類型圖層的疊合，圖例標注，比例尺標注，文字注記，注記符號的制作及其在圖中的旋轉、移動、縮放、變形等圖幅修飾功能；打印預覽(模擬輸出)功能；輸出操作等。（二）基礎信息庫 通過數(shù)據(jù)采集、編輯處理和編碼，最終建立基礎信息庫，為流域評價、規(guī)劃、效益分析、動態(tài)監(jiān)測等提供基礎數(shù)據(jù)?；A信息庫內容主要包括區(qū)域自然資源、環(huán)境質量、社會經(jīng)濟、人口狀況、生產(chǎn)和生活方面的指標與數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫結構如下：綜合治理立地因子數(shù)據(jù) 地塊編號，地貌部位．現(xiàn)狀，海拔，坡向，面積，基巖種類，土壤種類，土層厚度，植被組成，林草覆蓋率類型，侵蝕程度，侵蝕面積，年平均侵蝕量。水土保持工程措施數(shù)據(jù) 旱井數(shù)量，旱井容積，澇池數(shù)量，澇池容積，塘壩數(shù)量，塘壩容積，水渠總長，谷坊，攔沙壩，魚鱗坑數(shù)量，魚鱗坑面積，水平梯田，坡式梯田，水平溝。林業(yè)、牧業(yè)措施現(xiàn)狀數(shù)據(jù) 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。社會經(jīng)濟數(shù)據(jù) 年度，鄉(xiāng)名，村名，面積，戶數(shù)，人口，勞力,人口密度，人均總土地，人均耕地。溝道主要特征數(shù)據(jù) 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。土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù) 鄉(xiāng)名，村名，面積，耕地，林地，園地，草地，居民區(qū)，工礦，交通，水域，特用地，未用地。林業(yè)現(xiàn)狀數(shù)據(jù) 鄉(xiāng)名，村名，防護林，用材林，經(jīng)濟林，薪炭林，果園。牧業(yè)現(xiàn)狀數(shù)據(jù) 鄉(xiāng)名，村名，大牲畜，豬、羊、家禽，家畜，蜂，蠶。副業(yè)現(xiàn)狀數(shù)據(jù) 鄉(xiāng)名，村名，編織，加工，采集，捕獵，其他?；南诸悢?shù)據(jù) 鄉(xiāng)名，村名，荒溪流域編號，泥石流、洪水災害，最大降雨量，溝道縱坡，產(chǎn)沙量，堵塞可能性，透水性，綜合指數(shù)，荒溪類型。上述指標作為水土保持的基礎數(shù)據(jù)，系統(tǒng)允許用戶修改指標數(shù)據(jù)庫的各項內容或增加新的指標，從而靈活地為規(guī)劃提供參數(shù)，提高系統(tǒng)的實用性，滿足不同用戶的需要。二、規(guī)劃子系統(tǒng) 水土保持規(guī)劃從內容來看主要包括土地利用規(guī)劃、水土保持規(guī)劃與工程布局設計等。針對水土保持的生產(chǎn)實踐采用多目標規(guī)劃、專家規(guī)劃以及二者相結合的規(guī)劃方法等。（一）多目標規(guī)劃 多目標規(guī)劃方法是土地規(guī)劃中常用到的一種方法。解決的問題就是根據(jù)資源條件、經(jīng)濟條件、發(fā)展目標等確定合理的土地利用比例，實現(xiàn)產(chǎn)值或產(chǎn)量等最大、環(huán)境持續(xù)發(fā)展的目標；同時，通過靈敏度分析，確定滿足最優(yōu)解的不同土地利用類型的允許范圍。功能設計多目標規(guī)劃的步驟是選擇決策變量、建立目標函數(shù)、建立約束方程、求解方程、影子價格計算和靈敏度分析等，系統(tǒng)根據(jù)這一步驟設計相應的模型功能，并把規(guī)劃結果選擇的變量返回到土地現(xiàn)狀圖上，自動生成規(guī)劃圖。（二）專家規(guī)劃生成規(guī)劃圖及數(shù)據(jù)庫打開數(shù)據(jù)庫文件打開圖形文件規(guī)則指針定位到一號規(guī)則屬性指針定位到第一記錄提示規(guī)則不完備規(guī)則結束否打開規(guī)則文件規(guī)則號與規(guī) 則數(shù)比較規(guī)則指針指向下一規(guī)則否否是規(guī)則匹配運算屬性與規(guī)則是否匹配屬性指針是否到最后一條記錄是是屬性指針指向下一記錄規(guī)則匹配結束圖1010 專家規(guī)劃模型流程專家決策模型以地塊為單元，以土地類型、土地適宜性、生產(chǎn)管理可操作性等為主要依據(jù)，通過專家分析確定土地的利用方式。專家決策模型的構造專家決策模型的核心是專家知識規(guī)則，通過專家對土地利用情況按地塊逐個判別分析，確定土地未來的使用方案，最后合并同類圖斑，統(tǒng)計規(guī)劃后各類土地的面積。其中，專家知識以規(guī)則文件來存放。專家決策過程可用圖1010表示?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＜乙?guī)則表達方式專家規(guī)則是專家決策模型中知識的表達形式，知識表達方法借鑒了專家系統(tǒng)中產(chǎn)生式規(guī)則(production rule)的形式，即：if…then…的形式。該模型利用關系運算符、邏輯運算符把參與運算的指標體系聯(lián)結為規(guī)則。一條規(guī)則由規(guī)則號、前提、結論、規(guī)則結束符等組成，一個規(guī)則文件可由若干條規(guī)則組成。每條規(guī)則按優(yōu)先級順序存放，在規(guī)則與事實匹配時可以減少運算時間。為了增強系統(tǒng)的可操作性，適合我國文字特點，規(guī)則采用可讀的漢字來描述。專家規(guī)則編輯為使專家規(guī)則能夠按一定格式存放，需要設置規(guī)劃編輯器。它編輯包括規(guī)則文件的建立、規(guī)則修改、規(guī)則存貯、規(guī)則保密等功能。其中，為使系統(tǒng)適用于不同流域，用戶可以針對特定流域修改系統(tǒng)規(guī)則。流域規(guī)劃圖生成與輸出由于規(guī)劃是在最小圖斑圖上進行的，所以只要把規(guī)劃結果按原圖斑進行索引就生成了流域規(guī)劃圖；同時，把結果合并生成數(shù)據(jù)庫。把上述規(guī)劃結果文件，利用基礎信息管理子系統(tǒng)中的輸出功能進行整飾，然后以圖形或表格的形式輸出到打印機和繪圖儀上。（三）工程設計系統(tǒng) 這里所說的工程設計是一組相互關聯(lián)的措施體系。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，制定科學的工程標準、選擇合理的工程位置、保證優(yōu)良的工程質量。從整個措施體系來講，水土保持工程措施設計要以流域為單元設計對象，各項措施有機地結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，因害設防，同時還要注重發(fā)揮措施的綜合經(jīng)濟效益。工程類型設計工程設計系統(tǒng)按水土保持的生產(chǎn)實際初步確定如下類型：（1）水土保持工程。小型水庫、塘壩、谷坊、梯田、水平溝、水平階、魚鱗坑。（2）荒漠化防治工程。草方格、擋風墻等。（3）農(nóng)田水利工程。灌溉渠系、排水渠系、噴灌系統(tǒng)或滴灌系統(tǒng)、機井、揚水站。（4）防護林體系工程。水源涵養(yǎng)林、防護用材林、薪炭林、庫壩防護林、經(jīng)濟林、梯田地埂防護林、分水嶺防護林、牧草場防護林、農(nóng)田防護林、固沙防沙林、河道護岸林、工礦區(qū)專項防護林、溝頭防護林、溝坡防護林、護路林。 （5）牧草場工程。輪牧放牧場、天然草場改良、人工草地。 （6）生態(tài)農(nóng)業(yè)工程。水土保持耕作、農(nóng)林復合系統(tǒng)、水產(chǎn)農(nóng)林系統(tǒng)、農(nóng)牧復合系統(tǒng)、林牧復合系統(tǒng)、農(nóng)林牧復合系統(tǒng)。 （7）道路工程。道路等級設計、道路橋梁、道路轉彎、道路防沖排水。工程措施體系布局采用專家規(guī)劃模型，即根據(jù)不同的地貌類型、地貌部位、土壤類型、坡度、利用現(xiàn)狀、侵蝕類型、侵蝕強度、侵蝕階段等在流域內布設與之相適應的水土保持措施。工程措施體系布局模型與流域專家規(guī)劃模型在形式上完全相同，只是在內容上有所區(qū)別。工程類型索引與工程布局圖生成功能要想使措施體系成為水土保持系統(tǒng)的有機組成部分，就必須把措施類型與空間位置連接起來，這種連接橋梁就是措施類型的工程編號。以措施類型的工程編號為傳遞參數(shù)，使措施與規(guī)劃建立索引關系，這樣系統(tǒng)就可以對具體措施進行查詢、檢索和統(tǒng)計分析。這種設計的結果可以直接生成流域水土流失防治措施布局圖和對應的屬性庫。結果輸出功能結果輸出包括工程布局圖輸出和統(tǒng)計結果報表輸出。工程圖輸出通過2種途徑實現(xiàn)，一是在工程規(guī)劃模塊中設計輸出功能；另一途徑是把圖形結構轉換，利用基礎信息管理子系統(tǒng)的圖形輸出功能來完成。三、效益評價子系統(tǒng) 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。效益評價子系統(tǒng)要根據(jù)效益的特點進行設計和開發(fā)。（一）數(shù)據(jù)流程 效益評價子系統(tǒng)利用基礎信息管理子系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，提取評價指標，經(jīng)過效益評價模型運算得到評價的各項結果。（二）結構與功能效益評價包括兩部分功能，一是利用評價模型計算單項效益指標值，另一是根據(jù)單項指標對流域做綜合效益評價，即綜合效益指數(shù)計算。（三）結果生成與輸出 效益評價的結果；一是生成結果圖，包括效益分布圖、對比直方圖，圖形生成后以信息管理子系統(tǒng)默認的格式保存文件；二是生成數(shù)據(jù)庫，評價結果直接生成數(shù)據(jù)庫文件或以文本文件進行保存。最后把上述評價結果文件，利用基礎管理子系統(tǒng)中的輸出功能進行整飾，然后以圖形或表格的形式輸出。主 要 參 考 文 獻[1] 王禮先. 流域管理信息系統(tǒng). 北京：中國林業(yè)出版社，1994[2] 孫保平，史明昌. 區(qū)域治理與開發(fā)空間信息系統(tǒng)研究. ，1[3] 王禮先. 水土保持學. 北京：中國林業(yè)出版社，1995[4] 王禮先. 流域管理學. 北京：中國林業(yè)出版社，1999[5] 史明昌, 田玉柱. 水土保持監(jiān)測框架的探討. 見：全國第一屆水土保持監(jiān)測學術研討會論文集. 北京：中國水利水電出版社，2002:1115[6]寸建會, 楊康寧. 陜西省水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡信息系統(tǒng)建設簡介. 見：全國第一屆水土保持監(jiān)測學術研討會論文集. 北京：中國水利水電出版社，2002:5666[7]郭索彥, 蔡建勤, 李智廣. 關于水土保持動態(tài)監(jiān)測的總體設想. 見：全國第一屆水土保持監(jiān)測學術研討會論文集. 北京：中國水利水電出版社，2002:7985[8]許峰, 郭索彥, 蔡建勤. 水土保持監(jiān)測歷程、研究進展與前景. 見：全國第一屆水土保持監(jiān)測學術研討會論文集. 北京：中國水利水電出版社，2002:5055遙感技術應用于水土保持監(jiān)測□ 郭玉濤 張生德　　隨著遙感影像資源的豐富和處理技術的日益提高，遙感影像覆蓋面廣、周期快、分辨率高和信息量豐富等特點使得遙感技術在水土保持監(jiān)測領域發(fā)揮越來越大的作用?！　∫?、遙感應用于水土流失監(jiān)測與評估　　近年來，隨著遙感技術的發(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。　　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。氣象衛(wèi)星影像具有時間分辨率高、監(jiān)測范圍大和數(shù)據(jù)處理費用低等特點，但它的空間分辨率低，像元所反映的信息具有較大的地域