水土保持動態(tài)監(jiān)測與管理

水土保持動態(tài)監(jiān)測與管理水土保持是建設(shè)生態(tài)環(huán)境、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和治理江河湖海的一項主要工作，已成為世界各國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。為了全面掌握水土保持工作的成效及動態(tài)變化很有必要對其進(jìn)行監(jiān)測。隨著遙感影像光譜分辨率、幾何分辨率的不斷提高和覆蓋時間周期化，以及3S(GIS、RS、GPS)集成技術(shù)的逐步成熟和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展，開展這一工作，在技術(shù)上已經(jīng)完全可行。水土保持監(jiān)測的作用可概括為以下五個方面：1、成為水土保持項目管理的重要手段通過監(jiān)測判斷水土保持治理是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，為完善、提高水土保持管理體系，提高水土保持管理水平奠定基礎(chǔ)。2、為項目建設(shè)提供基礎(chǔ)資料通過監(jiān)測建立本底信息庫，為水土保持及其他項目建設(shè)的評估、可行性研究、規(guī)劃、設(shè)計等提供基本資料。3、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(jìn)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。4、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。5、為水土保持宣傳提供新途徑通過動態(tài)監(jiān)測來科學(xué)地評價水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)的綜合效益，有助于水土保持在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。水土保持動態(tài)監(jiān)測（dynamicmonitoringofsoilandwaterconservation）的目的是及時、準(zhǔn)確、全面地反映水土保持生態(tài)建設(shè)情況、水土流失動態(tài)及其發(fā)展趨勢，既為水土流失防治、監(jiān)督和管理決策服務(wù)，又為國家生態(tài)建設(shè)提供依據(jù)。因此，監(jiān)測工作應(yīng)充分考慮服務(wù)對象對信息的需求和服務(wù)的有效性，并遵循以下原則：（一）規(guī)范性監(jiān)測方法、監(jiān)測方式和范圍的界定、指標(biāo)等必須統(tǒng)一，監(jiān)測的描述和表達(dá)等應(yīng)有全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測方法在同一水土流失類型區(qū)具有通用性。（二）綜合性針對不同的監(jiān)測對象，應(yīng)從自然、經(jīng)濟(jì)和社會等多方面選擇監(jiān)測指標(biāo)，從多個角度反映水土流失及其預(yù)防和治理狀況；在監(jiān)測方法上，既利用高新技術(shù)，也利用常規(guī)調(diào)查技術(shù)，互相補充，使監(jiān)測結(jié)果全面、完整。（三）動態(tài)性水土流失監(jiān)測應(yīng)定期或不定期進(jìn)行，可提供靜態(tài)和動態(tài)水土保持狀況。把各次監(jiān)測結(jié)果、各種專題研究和調(diào)查結(jié)果綜合分析，建立各監(jiān)測指標(biāo)的數(shù)量化模式，可實現(xiàn)預(yù)測、預(yù)報。（四）層次性宏觀、中觀和微觀監(jiān)測均涉及層次性問題。由于必要性和技術(shù)條件的影響，監(jiān)測可以在全地區(qū)、重點地區(qū)或典型樣點(某一流域或某個地塊)進(jìn)行。（一）監(jiān)測內(nèi)容《中華人民共和國水土保持法實施條例》規(guī)定：“國務(wù)院水行政主管部門和省、自治區(qū)、直轄市人民政府水行政主管部門應(yīng)當(dāng)定期分別公告水土保持監(jiān)測情況。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?！睋?jù)此，水土保持監(jiān)測內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個方面：1、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。因此，通過各種手段調(diào)查、分析、預(yù)測流域土壤侵蝕模數(shù)，不同地貌部位，不同土地利用狀況和人類活動等與水土流失的關(guān)系及其治理途徑是動態(tài)監(jiān)測的主要內(nèi)容。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(jì)、社會發(fā)展的影響等。水土流失因子監(jiān)測主要包括降雨和風(fēng)、地貌、地面組成物質(zhì)及其結(jié)構(gòu)、植被類型及覆蓋度、水土保持措施的數(shù)量和質(zhì)量。2、土地利用現(xiàn)狀流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的合理性在很大程度上取決于農(nóng)林牧副漁業(yè)生產(chǎn)的用地比例和投資，許多山丘區(qū)作物生長條件差，土地生產(chǎn)力低，人們?yōu)榱松a(chǎn)足夠的糧食便毀林開荒，任意擴(kuò)大耕種面積，其結(jié)果是越墾越窮，越窮越墾，引起嚴(yán)重的水土流失和生態(tài)環(huán)境惡化。按照系統(tǒng)工程原理，對土地利用狀況逐步進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，有利于恢復(fù)生態(tài)平衡、保持水土和獲取最大的整體效益，土地利用現(xiàn)狀可以反映農(nóng)林牧業(yè)用地比例的合理化程度。3、治理措施實施情況治理措施一般包括生物措施、工程措施和農(nóng)業(yè)耕作措施，在生產(chǎn)實際中各種措施是互相結(jié)合，互相補充的。造林、種草面積或植被覆蓋度、坡地梯田化面積、魚鱗坑數(shù)量、谷坊和塘壩數(shù)量等，不僅反映了各種治理措施的實施狀況，也反映了流域水土流失的綜合治理和景觀生態(tài)的改良程度。4、生產(chǎn)與收入變化區(qū)域生產(chǎn)水平的提高和收入的增加可以反映綜合治理活動對經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)影響的大小，糧食產(chǎn)量、林果收入、木材蓄積量、畜牧業(yè)的增值和工副業(yè)的發(fā)展帶來的經(jīng)濟(jì)效益，以及區(qū)域總產(chǎn)值、勞均純收入的變化等，分別反映了種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和工副業(yè)在綜合治理活動的作用下所發(fā)生的變化。5、群眾物質(zhì)和文化活動水平的變化情況監(jiān)測項目包括人均生活水平、生活消費支出、食品、衣著、日用品、住房、燃料等物質(zhì)生活消費和文娛、衛(wèi)生、交通、郵電文化生活費用，以及人均口糧、人均居住面積、學(xué)齡兒童入學(xué)率、文化站數(shù)和人均壽命等。這些項目的變化反映了水土保持工作對社會子系統(tǒng)的影響程度和范圍。（二）監(jiān)測方法與技術(shù)總體說來，水土流失監(jiān)測要綜合運用遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)，地面調(diào)查、專項試驗和數(shù)理分析與預(yù)測、預(yù)報方法等。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(jìn)行管理。水土流失監(jiān)測可以在三種空間尺度上進(jìn)行，即：從地面、飛機以及衛(wèi)星上實施監(jiān)測。其監(jiān)測的范圍大小、時間頻率以及用途分述如下：1、地面監(jiān)測地面監(jiān)測可以提供“地面-真實”測定結(jié)果，可以用來鑒定飛機、衛(wèi)星提供的“遙感”數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以及用來解釋這些數(shù)據(jù)。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。地面測量對只有從地面監(jiān)測才能獲得最好屬性的對象特別適用。例如：土壤侵蝕模數(shù)、泥沙輸移比以及其他許多環(huán)境屬性。在地面監(jiān)測時，要充分利用GPS定位技術(shù)，以便記錄監(jiān)測對象的位置屬性，分析諸如位置、面積、長度、體積、等高線和坡度等。GPS技術(shù)可以幫助我們實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速采集、對象屬性的實時分析等。2、航空監(jiān)測結(jié)合地面觀測，航空監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以用來校驗衛(wèi)星監(jiān)測判讀的正確性和判讀精度等。航攝帶寬隨制圖比例尺要求變化。比例尺一般為1∶10000-1∶100000，掃描寬度為2－10km。空中監(jiān)測可以用來監(jiān)測典型地區(qū)水土保持工程措施的分布及其數(shù)量、面積等。一般可以用于小流域(5－30km2)、中型流域(100—l000km2)的土地利用狀況、植被覆蓋、淤地壩、梯田等水土保持措施的狀況。3、衛(wèi)星監(jiān)測利用衛(wèi)星遙感技術(shù)，對大流域或大范圍水土流失及其防治成果進(jìn)行監(jiān)測，與地面調(diào)查和航空遙感技術(shù)結(jié)合，可以判讀植被覆蓋、作物狀況、地面組成物質(zhì)區(qū)劃等影響土壤侵蝕的因素，分析水土流失的分布、強度變化、治理面積等。衛(wèi)星監(jiān)測的最大優(yōu)點是資料以很頻繁的時間間隔重復(fù)，真正實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測。綜合運用多種監(jiān)測技術(shù)和方法，可以實現(xiàn)下述4個方面的功能：一是快速清查宏觀區(qū)域水土流失狀況；二是定量檢查、驗收水土保持治理工程；三是實時分析監(jiān)督執(zhí)法對象的有關(guān)屬性；四是預(yù)測、預(yù)報水土流失及其防治發(fā)展趨勢。（一）初步建成全國水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)包括1個國家監(jiān)測中心，7個流域監(jiān)測中心站，31個省級監(jiān)測總站，各省(自治區(qū)、直轄市)重點預(yù)防區(qū)、重點防護(hù)區(qū)和重點監(jiān)督區(qū)監(jiān)測分站，以及水土保持觀測站(點)。（二）完善監(jiān)測技術(shù)規(guī)程與規(guī)章技術(shù)規(guī)程包括水土流失監(jiān)測技術(shù)規(guī)程、水土保持防治效益監(jiān)測技術(shù)規(guī)程、水土保持?jǐn)?shù)據(jù)規(guī)范等。規(guī)章主要包括水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)管理條例、監(jiān)測資質(zhì)證書管理辦法，以便職確定網(wǎng)絡(luò)的組織管理、站點能和成果管理，保證監(jiān)測人員持證上崗、確保監(jiān)測成果的規(guī)范性和可靠性。（三）推廣監(jiān)測技術(shù)，培養(yǎng)監(jiān)測技術(shù)隊伍堅持不懈地試驗研究、推廣和應(yīng)用現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)，培訓(xùn)監(jiān)測技術(shù)人員，熟練掌握現(xiàn)代監(jiān)測設(shè)備操作和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，確保信息的準(zhǔn)確、快速和系統(tǒng)。（四）強化水土流失動態(tài)監(jiān)測水土流失動態(tài)監(jiān)測，堅持統(tǒng)籌全國、突出重點的原則，既掌握全國的總體狀況又熟悉重點地區(qū)、重點項目和典型對象的具體情況，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展和地區(qū)間的協(xié)調(diào)、平衡發(fā)展創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境。《全國生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃》提出的近期建設(shè)任務(wù)：1、建立全國土壤侵蝕背景值數(shù)據(jù)庫以全國土壤侵蝕遙感調(diào)查的土壤侵蝕及其因子數(shù)據(jù)為主，設(shè)計和建立全國土壤侵蝕背景值數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫包括土壤侵蝕、土地利用、基礎(chǔ)地理信息和水文泥沙等專題數(shù)據(jù)，以及有關(guān)的遙感影像。該數(shù)據(jù)庫的建成將為水土保持動態(tài)監(jiān)測奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2、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(hù)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(hù)措施，以及實施措施后產(chǎn)生的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益的消長情況。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)。重點項目主要包括貧困地區(qū)坡改梯、南方風(fēng)化花崗巖地區(qū)崩崗治理和黃土高原水土保持治溝骨干工程，主要監(jiān)測重點項目實施的措施及其效益情況。3、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)。開發(fā)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測，應(yīng)根據(jù)項目方案計劃如期進(jìn)行，監(jiān)測有關(guān)內(nèi)容并研究分析開發(fā)建設(shè)對項目建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū)環(huán)境造成的影響。監(jiān)測內(nèi)容包括：自然狀況，如地形、氣象、植被、地面物質(zhì)組成等；土地利用狀況；水土流失情況，包括擾動原地貌、損壞土地和植被面積，棄土、棄石和棄渣量，或開荒、毀林(草)面積等。4、重點流域或地區(qū)水土流失監(jiān)測重點流域或重點地區(qū)的監(jiān)測，將在常規(guī)監(jiān)測獲取典型地塊或小流域監(jiān)測數(shù)據(jù)的同時，建立整個監(jiān)測范圍內(nèi)影響水土流失因子動態(tài)變化的圖形庫、數(shù)據(jù)庫和水土保持知識庫，結(jié)合水文、泥沙和氣象監(jiān)測結(jié)果，綜合分析提供流域的泥沙來源和數(shù)量，為流域或地區(qū)群眾生產(chǎn)生活條件改善、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和治理提供決策信息。5、水土流失典型監(jiān)測水土流失典型監(jiān)測，主要指在不同水土流失類型區(qū)選擇有代表性的地點，設(shè)立監(jiān)測站點，定位觀測水土流失和水土保持治理效益，為建立土壤流失和治理效益預(yù)測模型提供準(zhǔn)確、系列化的數(shù)據(jù)。以水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的地面觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并利用人工降雨試驗方法獲取的有關(guān)參數(shù)，借鑒國外成功的模型，開發(fā)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區(qū)域水土流失趨勢預(yù)測模型。有了水土流失預(yù)測模型，就可以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)耕作、牧業(yè)經(jīng)營、區(qū)域開發(fā)和水土保持措施設(shè)計，就可以有效控制人為水土流失，改善生產(chǎn)條件、建設(shè)生態(tài)環(huán)境?，F(xiàn)代水土保持動態(tài)監(jiān)測與管理是在地理信息系統(tǒng)（geographicalinformationsystem，簡稱GIS）支持下，綜合應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的最新成果和管理經(jīng)驗，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(wù)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多因子的綜合分析、定量評價、多目標(biāo)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，使流域的管理建立在計算機化、模式化和科學(xué)化的水平上，為區(qū)域分析、輔助決策與資源的保護(hù)、改良和合理利用服務(wù)。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。（一）信息與數(shù)據(jù)信息（information）是事物或現(xiàn)象特性的表征。由于每種事物或現(xiàn)象都帶有區(qū)別于其它事物或現(xiàn)象的特性，它們的存在必然是通過其特性表現(xiàn)出來。比如，一個建筑物是通過它的形狀、大小、色調(diào)等特性表現(xiàn)它的存在。我們的視覺“捕捉”到這一物體的光學(xué)特性，便判斷出這一物體是建筑物，從而得到建筑物坐落在這里的信息。信息是客觀存在的，它不隨主觀意志而轉(zhuǎn)移，我們不可能制造信息，改造信息，只能認(rèn)識信息。信息可以傳播，傳播以后自身并不損失與消耗。信息是通過信號或訊號、符號等人們可以認(rèn)識的載體或媒介來傳播，比如光、電、生物、聲等不同形式的信號、化學(xué)現(xiàn)象、語言文字等被人們所認(rèn)識并在人們中傳播。信息本身不能改造，但是它的載體是可以改造且變換的，所有科學(xué)采集某個信息的過程就是實現(xiàn)這一改造與變換的過程。它將各種物質(zhì)存在以及它的變化信息通過光、電、聲、化學(xué)、力學(xué)等手段加以探測，并將其載體——某種信號加以放大、轉(zhuǎn)換、記錄，最后被人們所接收。有許多信息由于條件的限制，一部分人暫時認(rèn)識不到，但它仍然客觀存在，另一部分人或人們將來可以認(rèn)識它們。數(shù)據(jù)（data）是信息（information）的表達(dá)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)。只有當(dāng)數(shù)據(jù)被處理、加工或解譯后才產(chǎn)生信息，才有意義。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。（二）地理信息地理信息（geographicinformation）是關(guān)于地理圈（大氣、生物、土壤、巖石、水）或地理環(huán)境中固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的信息。水土保持信息是地理信息的重要內(nèi)容之一。地理信息的空間性是區(qū)別于其它信息（如工業(yè)統(tǒng)計、人口普查）的根本標(biāo)志?？臻g性（spatiality）是指地理信息的定位意義，地理信息是地理實體（entity）所具有的。地理實體的位置可以按照經(jīng)緯網(wǎng)或一定的坐標(biāo)網(wǎng)來標(biāo)定。地理信息具有多維結(jié)構(gòu)的特征，專題地圖如地貌形態(tài)、水土保持措施、土壤侵蝕類型、水土流失強度等地理信息，它們都可通過疊置在二維平面上的第三維特征來表示。專題特征之間的聯(lián)系通過公共的地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（地理實體）來實現(xiàn)。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)。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。地理信息具有動態(tài)變化的特征，從沙漠化、水土流失的循序漸進(jìn)到森林火災(zāi)、洪水的急速突變，都反映了地理信息隨時間變化的特點。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(jìn)行預(yù)測。（三）地理信息系統(tǒng)概念地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計算機硬件和軟件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供對規(guī)劃、管理、決策和研究所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。GIS采集、存貯、管理、處理和綜合分析地理信息，并輸出數(shù)據(jù)和提供圖形服務(wù)。地理信息系統(tǒng)（GIS）是計算機科學(xué)、制圖學(xué)、地理科學(xué)等多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用地理模型分析的方法，適時提供多種空間的和動態(tài)的地理信息，為地學(xué)研究和與地學(xué)有關(guān)的決策服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)，它具有①具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力，具有空間性和動態(tài)性；②以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測能力，可產(chǎn)生高層次的地理信息；③由計算機系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息。計算機系統(tǒng)的支持是GIS的重要特征，使GIS得以快速、精確、綜合地對復(fù)雜的地理系統(tǒng)進(jìn)行空間定位和過程動態(tài)分析等特征。一個典型的水土保持信息系統(tǒng)由4部分構(gòu)成，即硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理操作人員，可綜合表示為圖10—l。（一）硬件系統(tǒng)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。GIS硬件配置一般包括四個部分。1、計算機主機工作站、微機、便攜式計算機；2、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備數(shù)字化儀、圖像掃描儀、手寫筆、光筆、鍵盤、通訊端口等；3、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備光盤刻錄機、磁帶機、光盤塔、活動硬盤、磁盤陣列等；4、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備：圖形終端、繪圖儀、打印機和硬拷貝機等。（二）軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)是指水土保持GIS運行所必需的各種程序，通常包括3個層次的軟件。1、計算機系統(tǒng)軟件由計算機廠家提供的、為用戶開發(fā)和使用計算機提供方便的程序系統(tǒng)，有操作系統(tǒng)、匯編程序、編譯程序、診斷程序、庫程序以及各種維護(hù)使用手冊、程序說明等，是GIS日常工作所必需的。2、水土保持GIS軟件和其他支撐軟件由通用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。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。將系統(tǒng)外部的原始數(shù)據(jù)，包括遙感影像數(shù)據(jù)、專業(yè)圖件數(shù)據(jù)、測繪調(diào)查數(shù)據(jù)、文檔資料數(shù)據(jù)以及各數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)及網(wǎng)上數(shù)據(jù)，傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，并將這些數(shù)據(jù)從外部格式轉(zhuǎn)換為便于系統(tǒng)處理的內(nèi)部格式。（2）數(shù)據(jù)存儲與管理模塊。數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)庫管理涉及地理元素(表示地表物體的點、線、面)的位置、連接關(guān)系及屬性數(shù)據(jù)如何構(gòu)造和組織等?？臻g數(shù)據(jù)庫的操作包括數(shù)據(jù)格式的選擇和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)的連接、查詢、提取等。（3）數(shù)據(jù)分析與處理模塊。指對圖件及其屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運算和指標(biāo)量測，在這種操作中，輸入的是圖件，分析計算后生成的也是圖件，在空間定位上仍與輸入的圖件一致，稱為函數(shù)轉(zhuǎn)換?？臻g函數(shù)轉(zhuǎn)換分為基于點或象元的空間函數(shù)，如算術(shù)運算、邏輯運算或聚類分析等；基于區(qū)域、圖斑或圖例單位的空間函數(shù)，如疊加分類、區(qū)域形狀量測等；基于鄰域的空間函數(shù)，如像元連通性、擴(kuò)散、最短路徑搜索等。量測包括對面積、長度、體積、空間方位、空間變化等指標(biāo)的計算。函數(shù)轉(zhuǎn)換還包括錯誤改正、格式變換和預(yù)處理。（4）數(shù)據(jù)輸出與顯示模塊。輸出與顯示是指將系統(tǒng)內(nèi)的原始數(shù)據(jù)或經(jīng)過系統(tǒng)分析、轉(zhuǎn)換、重新組織的數(shù)據(jù)提交給用戶，如以地圖、表格、數(shù)字或曲線的形式表示于某種介質(zhì)上，或采用CRT(CathodeRayTube)顯示器、膠片拷貝、點陣打印機、筆式繪圖儀等輸出，也可以將結(jié)果數(shù)據(jù)記錄于磁存儲介質(zhì)設(shè)備或通過通訊線路傳輸?shù)接脩舻钠渌嬎銠C系統(tǒng)中。（5）用戶接口模塊。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)通過菜單方式或解釋命令方式接收用戶的輸入,并隨時向用戶提供系統(tǒng)運行和操作幫助信息，使系統(tǒng)成為人機交互的開放式系統(tǒng)。3、應(yīng)用分析程序是系統(tǒng)開發(fā)人員或用戶根據(jù)水土保持專題或區(qū)域分析模型編制的用于某種特定應(yīng)用任務(wù)的程序，是系統(tǒng)功能的擴(kuò)充與延伸。應(yīng)用程序作用于水土保持專題數(shù)據(jù)或區(qū)域數(shù)據(jù)，構(gòu)成水土保持GIS的具體內(nèi)容和核心，是真正用于水土保持分析的部分，也是從空間數(shù)據(jù)中提取水土保持信息的關(guān)鍵。用戶進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的大部分工作是開發(fā)應(yīng)用程序，而應(yīng)用程序的水平在很大程度上決定系統(tǒng)的實用性、優(yōu)劣和成敗。（三）水土保持空間數(shù)據(jù)水土保持空間數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置為參照的與水土保持有關(guān)的自然、社會和人文景觀數(shù)據(jù)，可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等，由系統(tǒng)的建立者通過數(shù)字化儀、掃描儀、鍵盤、磁帶機或其他通訊系統(tǒng)輸入GIS，是系統(tǒng)程序作用的對象，是GIS所表達(dá)的現(xiàn)實世界經(jīng)過模型抽象的實質(zhì)性內(nèi)容。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：1、已知坐標(biāo)系中的位置即幾何坐標(biāo)，標(biāo)識地理實體在某個已知坐標(biāo)系中的空間位置，可以是經(jīng)緯度、平面直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)，也可以是矩陣的行、列數(shù)等。2、實體間的空間相關(guān)性即拓?fù)潢P(guān)系，表示點、線、面實體之間的空間聯(lián)系，如網(wǎng)絡(luò)結(jié)點與網(wǎng)絡(luò)線之間的樞紐關(guān)系，邊界線與面實體之間的構(gòu)成關(guān)系等?？臻g拓?fù)潢P(guān)系對于地理空間數(shù)據(jù)的編碼、錄入、格式轉(zhuǎn)換、存儲管理、查詢檢索和模型分析都有重要意義，是地理信息系統(tǒng)的特色之一。3、與幾何位置無關(guān)的屬性屬性是與水土保持實體相聯(lián)系的水土保持變量，分為定性和定量兩種，前者包括名稱、類型、特性等，后者包括數(shù)量和等級。定性描述的屬性如巖石類型、土壤種類、土地利用類型、行政區(qū)劃等，定量的屬性如面積、長度、土地等級、人口數(shù)量、降雨量、河流長度、水土流失量等。非幾何屬性一般是經(jīng)過抽象的概念，通過分類、命名、量算、統(tǒng)計得到。任何地理實體至少有一個屬性，而地理信息系統(tǒng)的分析、檢索和表示主要是通過屬性的操作運算實現(xiàn)的。因此，屬性的分類系統(tǒng)、量算指標(biāo)對系統(tǒng)的功能有較大的影響。水土保持信息系統(tǒng)特殊的空間數(shù)據(jù)模型決定了水土保持信息系統(tǒng)特殊的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和特殊的數(shù)據(jù)編碼，也決定了水土保持信息系統(tǒng)具有特色的空間數(shù)據(jù)管理方法和系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)分析功能，成為水土保持動態(tài)監(jiān)測與管理的重要工具。（四）系統(tǒng)開發(fā)、管理與使用人員人是GIS中的重要構(gòu)成因素。水土保持信息系統(tǒng)從其設(shè)計、建立、運行到維護(hù)的整個生命周期，處處都離不開人的作用。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(jìn)行系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)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)。三、水土保持信息系統(tǒng)設(shè)計與建立水土保持GIS的開發(fā)建設(shè)和應(yīng)用是一項系統(tǒng)工程，涉及到系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計、最等一系列重大問題是至關(guān)重要的，這直接關(guān)系），↓↓可行性研究主要是進(jìn)行大量的現(xiàn)狀調(diào)查，在調(diào)的、任務(wù)及GIS的起始點。這一階段的工作主要包括：（1）用戶需求調(diào)查。是指調(diào)查本部門或其他有關(guān)部門對水土保持GIS系統(tǒng)的信息據(jù)和所采用的處理手段，以及為改善本部門工作進(jìn)行了（3）數(shù)據(jù)源調(diào)查和評估。調(diào)查了解用戶需求的（4）評價水土保持信息系統(tǒng)的年處理工作（5）系統(tǒng)的支持狀況。部門管理者、工作額及將來維護(hù)GIS的逐年投資額等。根據(jù)上述調(diào)查結(jié)果確定水土保持GIS的分析、經(jīng)費估算、進(jìn)度預(yù)測、技術(shù)水平的支持能力、有關(guān)部門的功能設(shè)計又稱為系統(tǒng)的總體設(shè)計，它的主要任務(wù)系統(tǒng)的規(guī)模和確定系統(tǒng)的各個組成部分，并說明它們在整個系統(tǒng)中的作用與相互關(guān)系，系統(tǒng)設(shè)計完成后，把所估算的硬件和軟件的總的主要特點是：硬件提供者要回答一系列問題，例如，要完成某某操需要多少時間?有無某某功能等，同時用圖件或數(shù)據(jù)證實他的硬、軟結(jié)合用戶要求完成的任務(wù)，選擇小塊實驗區(qū)(或軟件設(shè)計是將所要編制的程序表達(dá)為一種書面流的工具。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(jìn)行，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中最重要也是最流行的方法結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計的特點是軟件結(jié)構(gòu)描述比較面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法是近年來發(fā)展起來的一種新的程序某些信息的指令流，用以統(tǒng)一數(shù)據(jù)層和控制層為不同層次，這種層面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，更接近于面向問題而不是對程序化和專家系統(tǒng)技術(shù)不斷提高的形勢下，面向?qū)ο蟮某踢^一定的總結(jié)和調(diào)整補償系統(tǒng)設(shè)計的不足，是一出宏觀控制模型；③程序編制和模型修正：通過軟件編制，不斷發(fā)現(xiàn)技術(shù)上的擴(kuò)大點，軟件設(shè)計的方法很多，各有特點，在具體工作中需造帶來一定的難度。特別是在微型計算機上研制的系統(tǒng)，是否能夠正確深入地使用系統(tǒng)功能，因此是十分重要的。主菜單式界面將系統(tǒng)功能按層次全部列于屏幕上，由用戶用命令式界面是以幾個有意義或無意義的字符調(diào)用功能模塊的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(jì)指標(biāo)是系統(tǒng)效率的反映。統(tǒng)操作是否方便，系統(tǒng)出錯如何，以及資源的系統(tǒng)可靠性是指系統(tǒng)在運行時的穩(wěn)定性，要求一個系統(tǒng)建成后，要使在現(xiàn)行系統(tǒng)上不做大改動功能增加時，系統(tǒng)就要推倒重來，這就是一個沒可移植性是評價地理信息系統(tǒng)的一項重要指標(biāo)。一個效益是在長時間逐漸體現(xiàn)出來的，隨著新課題的不斷解決，經(jīng)濟(jì)水土保持信息系統(tǒng)軟件設(shè)計編制完成后，就可以進(jìn)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立階段。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立過程如圖10-3所示。↓水土保持信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通常用三種方法采集：調(diào)查法、測量法和GPS方法。為了提高數(shù)據(jù)采集精度、速度，減少圖形數(shù)字化過程中、屬性數(shù)據(jù)輸入過程中的錯漏，需要對原始圖件和數(shù)據(jù)進(jìn)行核查和處理，使其符合系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)錄入的要求。1、檢核圖形幾何位置原圖中圖斑幾何圖形不閉合處加輔助線閉合；標(biāo)出圖上不太明顯的兩條線的交點；標(biāo)明兩條線狀地物之間沒有結(jié)點，但寬度不同的地方，以便圖形數(shù)字化時，作為兩條弧段輸入；兩條線狀地物并列，標(biāo)明以哪條線為地類邊界，并加輔助線閉合圖斑。2、檢核屬性數(shù)據(jù)錯誤原圖中存在的遺漏、錯碼問題處理。例如，給沒有圖斑號的圖斑增加圖斑號。若在一個行政單元內(nèi)，存在地類號不同，而圖斑號相同的圖斑，修改其中一個圖斑的圖斑號。標(biāo)明行政單元編碼，特別是特殊地的行政單元編碼。例如，飛地的所在行政單元和所屬行政單元是不一樣的。標(biāo)明每段線狀地物寬度。如果使用掃描儀數(shù)字化方式，也要對原始材料進(jìn)行預(yù)處理。例如，將地圖中的各種色彩不同的地類先分色，復(fù)制在透明聚酯薄膜上，然后再進(jìn)行掃描。（二）數(shù)據(jù)錄入1、空間數(shù)據(jù)的數(shù)字化過程源數(shù)據(jù)獲取并得到預(yù)處理后，即可進(jìn)行圖件數(shù)字化。數(shù)字化通常有兩種方式：一是矢量數(shù)據(jù)的矢量跟蹤，二是使用掃描數(shù)字化方式。手扶跟蹤式數(shù)字化方式是最常用的一種方式，它是用數(shù)字化儀跟蹤地圖上的各種地理特征，以獲取x,y坐標(biāo)。掃描數(shù)字化是使用掃描儀將整幅地圖掃描成圖像以后，再進(jìn)行矢量轉(zhuǎn)換的方法。在進(jìn)行數(shù)據(jù)數(shù)字化之前，需要考慮幾個方面：1）建立數(shù)字化數(shù)據(jù)輸入的方法和步驟，進(jìn)行人員的培訓(xùn)，使錄入人員的數(shù)據(jù)輸入方法一致；2）建立和實施數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的原則標(biāo)準(zhǔn)；3）建立一個實施進(jìn)度和預(yù)算評估的跟蹤系統(tǒng)；4）設(shè)立合理的容差值；容差對數(shù)據(jù)庫的精度有很大影響。由于我國目前對數(shù)字化的精度沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對空間數(shù)據(jù)數(shù)字化的基本要求是：（1）控制點精度控制：輸入圖幅4個控制點的經(jīng)緯度，通過坐標(biāo)變換(高斯—克里格投影變換)，將經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成大地實際坐標(biāo)，控制點采點誤差RMS≤0.2m(實地距離)；（2）正確定義地物特征的屬性：有些地物特征的屬性為一對多的關(guān)系，例如，土地詳查中某條線狀地物既是農(nóng)村道路，又是地類邊界和村界。數(shù)字化前，正確定義線狀地物要素屬性后，只數(shù)字化一次，每個屬性放在各個圖層中，不會出現(xiàn)“雙眼皮”的現(xiàn)象。（3）采點精度控制：圖形數(shù)字化嚴(yán)格按照原圖地物要素位置，圖面采點的精度要求要符合各種標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。例如，對線狀要素位移誤差<±0.2mm，點狀要素位移誤差<±0.1mm；（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。圖幅接邊的中誤差＜0.75mm。對于沒有彌合的線段，在誤差范圍內(nèi)對照原圖進(jìn)行手工的線段彌合。2、屬性數(shù)據(jù)的錄入屬性數(shù)據(jù)的輸入方法通常有四種：①鍵盤鍵入法：在空間數(shù)據(jù)輸入完成后，進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)的輸入；②使用計算機智能化掃描字符識別技術(shù)；③在空間數(shù)據(jù)數(shù)字化或矢量化的過程中賦值；④人工編輯：使用一些分析方法進(jìn)行自動賦值。（三）數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評價數(shù)據(jù)質(zhì)量問題是關(guān)系到數(shù)據(jù)庫建設(shè)成敗和數(shù)據(jù)能否有效應(yīng)用的重要問題。1、數(shù)據(jù)質(zhì)量衡量準(zhǔn)則水土保持信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，通常衡量數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)質(zhì)量主要是檢測其空間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、屬性數(shù)據(jù)的正確性、數(shù)據(jù)的完整性、一致性和現(xiàn)勢性。（1）準(zhǔn)確性。即測量值與真值之間的接近程度，可用誤差來衡量。對于空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，即在規(guī)定的精度范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)庫必須能夠正確表示點、線、面所在位置的坐標(biāo)。（2）正確性。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。（3）完整性。指具有同一準(zhǔn)確度和精度的數(shù)據(jù)在類型上和特定空間范圍內(nèi)完整的程度。（4）一致性。是指對同一現(xiàn)象或同類現(xiàn)象的表達(dá)的一致程度。（5）現(xiàn)勢性。指數(shù)據(jù)反映客觀現(xiàn)象目前狀況的程度。例如，圖件中土地變更的圖斑、線狀地物、零星地物的空間位置和屬性數(shù)據(jù)與時間的一致性。2、數(shù)據(jù)誤差來源分析數(shù)據(jù)的誤差大小通常是一個累積的量。數(shù)據(jù)從最初采集，經(jīng)加工最后到存檔及使用，每一步都可能產(chǎn)生誤差。如果了解不同處理階段數(shù)據(jù)誤差的特點，在每步數(shù)據(jù)處理過程中都能做質(zhì)量檢查和控制，則可以將誤差降低至最小的程度，保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量。誤差分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種，系統(tǒng)誤差一經(jīng)發(fā)現(xiàn)易于糾正，而偶然誤差則一般只能逐一糾正，或采取不同處理手段以降低偶然誤差產(chǎn)生的概率。水土保持管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)誤差的主要來源如表10-1。數(shù)據(jù)處理過程數(shù)據(jù)搜集野外測量誤差：儀器誤差、記錄誤差遙感數(shù)據(jù)誤差：輻射和幾何糾正誤差、信息提取誤差地圖數(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)精度不夠空間精度不夠：網(wǎng)格或圖像太大、地圖最小制圖單元太大數(shù)據(jù)處理分類間隔不合理多層數(shù)據(jù)疊合引起的誤差傳播：插值誤差、多源數(shù)據(jù)綜合分析誤差比例尺太小引起的誤差數(shù)據(jù)輸出輸出設(shè)備不精確引起的誤差輸出的媒介不穩(wěn)定造成的誤差數(shù)據(jù)使用對數(shù)據(jù)所包含的信息的誤解對數(shù)據(jù)信息使用不當(dāng)3、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)質(zhì)量控制包含前期的誤差控制和后期的誤差處理。數(shù)據(jù)采集的前期控制是指在整個空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)采集過程中，進(jìn)行過程分解，每個具體操作制定數(shù)據(jù)質(zhì)量控制措施，這些措施具有預(yù)防和處理誤差的雙重功效。數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的后期處理主要是對空間數(shù)據(jù)的采點偶然誤差和屬性數(shù)據(jù)的輸入錯誤進(jìn)行檢查，針對不同的情況，采用不同的方法：拓?fù)渖煞?、蒙透法、人工檢核法、編碼有效字位檢核法、面積匯總檢核法、專項檢核法。4、數(shù)據(jù)質(zhì)量評價數(shù)據(jù)質(zhì)量直接影響到數(shù)據(jù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，數(shù)據(jù)質(zhì)量評價的內(nèi)容主要是評價數(shù)據(jù)的完整性、正確性、一致性、準(zhǔn)確性和現(xiàn)勢性。（四）數(shù)據(jù)維護(hù)數(shù)據(jù)是任何信息系統(tǒng)的生命線，因此要注意數(shù)據(jù)的維護(hù)和管理。對于日常數(shù)據(jù)管理時，所有進(jìn)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。存檔數(shù)據(jù)除系統(tǒng)管理員、主管信息的負(fù)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(jìn)行處理。運行在監(jiān)測管理部門內(nèi)部計算機網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)要由系統(tǒng)管理員進(jìn)行授權(quán)管理，向有關(guān)處室開放，這些部門可以查詢、打印等，但不能更改數(shù)據(jù)。建立一個以地理信息系統(tǒng)(GIS)為平臺的實用化的信息管理系統(tǒng)，為各級水土保持管理預(yù)測提供準(zhǔn)確的信息和科學(xué)依據(jù)，為水土保持項目提供宏觀系統(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(三）系統(tǒng)組網(wǎng)方案省級水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)是國家水保持監(jiān)測網(wǎng)的接入點，該網(wǎng)絡(luò)不僅要收集、匯總?cè)「鞯厥兴帘３旨胺乐蔚母鞣N信息，而且還應(yīng)在Intranet環(huán)境下，提供WWW、FTP、TELNET等服務(wù)。省水保局的行政結(jié)構(gòu)為三級，根據(jù)其行政結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)特點，可將省水保監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：省局網(wǎng)絡(luò)中心、地市級網(wǎng)絡(luò)及縣區(qū)級網(wǎng)絡(luò)。各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在Windows98，Windows2000或WindowsNT操作系統(tǒng)支持下，依賴網(wǎng)絡(luò)的ORACE數(shù)據(jù)庫的海量數(shù)據(jù)服務(wù)功能，運行“水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)”應(yīng)用軟件，完成各種系統(tǒng)設(shè)計的功能。數(shù)據(jù)庫實行分級管理，即省網(wǎng)絡(luò)中心管理縣級網(wǎng)絡(luò)以上各種水保數(shù)據(jù)，地市網(wǎng)絡(luò)管理所轄區(qū)域鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上各種水保數(shù)據(jù)，各(縣)區(qū)管理行政村以上各種水保數(shù)據(jù)，也可通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程檢索、查詢所需的分級管理數(shù)據(jù)。（四）系統(tǒng)功能水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的功能主要有：管理區(qū)監(jiān)測網(wǎng)點的監(jiān)測信息和水土保持統(tǒng)計信息，向各級領(lǐng)導(dǎo)提供查詢、演示，為水土保持規(guī)劃與工程項目設(shè)計提供輔助設(shè)計和決策手段，通過聯(lián)網(wǎng)的文件、檔案管理改進(jìn)各級業(yè)務(wù)部門的辦公自動化水平，配合網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施提供數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程通信能力，網(wǎng)上Web信息發(fā)布以改善水土保持工作的公眾形象，提高國民的水土保持意識，與嚴(yán)密的網(wǎng)絡(luò)管理制度相結(jié)合的系統(tǒng)維護(hù)功能。省級水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)見圖10-5。1、水土保持監(jiān)測信息綜合處理水保監(jiān)測信息綜合處理系統(tǒng)是要完成對全省轄區(qū)內(nèi)各不同水土流失分區(qū)的各監(jiān)測站點的監(jiān)測數(shù)據(jù)(包括GPS定位、測量，航拍照片，衛(wèi)星遙感圖像)的收集、解譯、匯總、統(tǒng)計、查詢及對重點監(jiān)測數(shù)據(jù)的報警，使省、地、縣水保業(yè)務(wù)部門中各職能部門及時、準(zhǔn)確地掌握水保監(jiān)測信息的動態(tài)與變化。（1）監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總處理。省局網(wǎng)絡(luò)中心系統(tǒng)按照定期或隨時的約定接收由各地、市級監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送來的水保監(jiān)測信息(這些信息是由各基層區(qū)、縣的水保監(jiān)測站收集并經(jīng)過地市級監(jiān)測系統(tǒng)處理、匯總后的信息)，并通過系統(tǒng)將所接收到的全省水保監(jiān)測信息進(jìn)行匯總與分類，形成水土保持重點治理區(qū)、預(yù)防保護(hù)區(qū)、重點監(jiān)督區(qū)的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫，為監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、查詢、報警以及各項水保業(yè)務(wù)所需的各種專題圖、規(guī)劃設(shè)計提供完整、準(zhǔn)確可靠的信息源。（2）監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析。系統(tǒng)可提供按行政區(qū)域、項目流域和某時段來進(jìn)行水保監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析工作，以形成滿足各職能部門所需的各種報表和圖形。同時系統(tǒng)還可以對行政區(qū)域、項目流域中不同時段的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而得出項目實施過程中的治理效益或水土流失的變化態(tài)勢等動態(tài)信息。（3）監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢。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(jìn)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）監(jiān)測報警處理。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。2、項目管理對水保項目的前期規(guī)劃、審批、實施、驗收及項目質(zhì)量的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，包括重點治理項目、重點小流域治理項目、示范區(qū)項目、監(jiān)護(hù)區(qū)治理項目等。可以分年度、季度、月對項目實施情況進(jìn)行統(tǒng)計、分析，對已完成工程計劃的項目下?lián)芎笃谑┕た?，對沒有完成計劃的項目做出相應(yīng)處理，并對已驗收項目完成歸檔和上報。（1）項目綜合統(tǒng)計管理。項目綜合統(tǒng)計管理的主要目的是對所有的水保項目建立項目檔案，記錄項目的類型、名稱、編號、實施周期、負(fù)責(zé)部門、投資金額、項目進(jìn)度狀態(tài)、治理面積等信息，以便隨時查閱項目基本情況，了解各項目的進(jìn)展。（2）項目計劃管理。項目計劃管理的目的主要是對全省水保項目的總體發(fā)展規(guī)劃、中長期規(guī)劃和年度實施計劃進(jìn)行統(tǒng)一管理。從項目的規(guī)模、數(shù)量、投資額、實施計劃、實施區(qū)域等方面進(jìn)行計劃的錄制工作，并可對已制定的計劃進(jìn)行各種查詢。（3）項目審批管理。項目審批管理是對擬定立項的項目進(jìn)行審批管理。該模塊為領(lǐng)導(dǎo)們提供對擬定項目進(jìn)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。（4）項目實施動態(tài)管理。項目實施動態(tài)管理是對正在進(jìn)行中的項目，從投資、項目治理情況等實施動態(tài)管理。（5）項目驗收管理。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)。（6）項目綜合查詢管理。系統(tǒng)提供對立項項目的項目名稱、類型、完成情況、投資完成情況、所屬地域、項目周期等主要信息進(jìn)行各種查詢，以便各級領(lǐng)導(dǎo)全面了解項目的基本情況、進(jìn)展情況、投資情況、完成情況等。3、會議演示建立一個以計算機來控制投影設(shè)備的會議室，與水保監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)相連，可以從水保監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中提取各種文字、數(shù)據(jù)、圖片甚至視頻信息，能夠召開工作安排、匯報和講座等會議。可以及時、準(zhǔn)確地掌握這些水保信息的變化，為組織、管理、安排水土保持工作提供科學(xué)有效的手段。如果資金充足亦能夠?qū)崿F(xiàn)跨地區(qū)的視頻會議。（1）水保監(jiān)測信息分析。對系統(tǒng)內(nèi)的各類水保監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計，形成各種趨勢圖。利用趨勢圖形象地顯示出以下水保監(jiān)測信息的動態(tài)變化情況：包括社會環(huán)境情況、自然環(huán)境情況、侵蝕等級、水土流失情況、水土流失災(zāi)害情況、水土保持措施及質(zhì)量動態(tài)變化情況、水土保持效益監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象水文數(shù)據(jù)等。（2）項目規(guī)劃方案演示。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(jìn)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(jìn)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。（3）項目治理完成情況演示。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(jìn)度進(jìn)行對比匯報、演示，從而調(diào)整項目的實施進(jìn)度、投資比例、完成周期，實現(xiàn)對項目的科學(xué)化管理。（4）各種圖片、圖像演示。系統(tǒng)支持MAPINFO或ARCINFO、POWERPOINT、AUTOCAD、遙感解譯圖形等輔助軟件提供的圖片的動態(tài)演示，實現(xiàn)對實拍數(shù)字照片、影像等圖像的播放。4、監(jiān)督、執(zhí)法管理（1）開發(fā)建設(shè)項目管理。水保業(yè)務(wù)部門依據(jù)水土保持的法律、法規(guī)等對在生產(chǎn)建設(shè)活動中產(chǎn)生(或可能產(chǎn)生)的水土流失進(jìn)行全過程的監(jiān)督管理。包括“水土保持申報表”的錄入、查詢、打??；對申報單位(個人)逐個登記，提供查詢、打印功能；錄入“水土保持方案報告書(表)”審批專家組信息及評審意見，錄入頒發(fā)“水土保持方案合格證”的記錄和兩費征繳記錄；錄入監(jiān)督檢查意見及年檢記錄；錄入“水土保持設(shè)施竣工驗收報告書”和檢驗數(shù)據(jù)、驗收意見及頒發(fā)“水土保持設(shè)施驗收合格證”的記錄等，并提供查詢、打印功能。（2）水土保持執(zhí)法管理。執(zhí)法過程包括錄入受理的案件，是否立案的理由及審查是否立案的時間、審查人員等信息；對確定立案的案件要錄入“立案報告表”；立案后進(jìn)行全面調(diào)查過程中要錄入現(xiàn)場勘驗筆錄、調(diào)查筆錄、調(diào)查報告書；錄入案件處理的執(zhí)法文書及其送達(dá)信息；錄入復(fù)議案件的行政復(fù)議決定書和行政執(zhí)行申請書；以及結(jié)案的結(jié)案報告書，并提供統(tǒng)計和查詢。（3）編制水土保持治理方案資格管理。設(shè)計單位向省水保局提交領(lǐng)取“編制開發(fā)建設(shè)項目水土保持方案資格證書”的書面申請，省水保局根據(jù)《編制開發(fā)建設(shè)項目水土保持方案資格證書管理辦法》對各申報單位進(jìn)行審查，對符合發(fā)證條件的單位在文件批復(fù)后頒發(fā)相應(yīng)等級的“編制開發(fā)建設(shè)項目水土保持方案資格證書”。對全省水保方案審批專家、全省水保方案編制人才、水保方案編制資格證持證單位進(jìn)行查詢、統(tǒng)計。5、規(guī)劃輔助設(shè)計（1）小流域綜合治理規(guī)劃輔助設(shè)計。根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《水土保持綜合治理規(guī)劃通則》(GB／T15772-1995)，結(jié)合本地區(qū)水土保持工作的實際使用需要，本應(yīng)用系統(tǒng)利用GIS作為用戶操作平臺，以勘測、調(diào)繪(包括GPS測量)地塊(圖斑)的屬性、圖形數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)單元，以行政村的水土保持治理調(diào)查、勘測數(shù)據(jù)為骨干，經(jīng)過統(tǒng)計、分析、計算、圖形處理，人機交互確定規(guī)劃判定準(zhǔn)則，直觀可視地做出小流域水土保持綜合治理規(guī)劃。同時可借助網(wǎng)絡(luò)功能便捷地上報和檢索。（2）工程輔助設(shè)計。按照有關(guān)水土保持工程設(shè)計技術(shù)規(guī)范和積累的工程設(shè)計、施工經(jīng)驗總結(jié)成為設(shè)計模型，在用GPS或其它方式測量、定位地理信息后，用戶能人機交互完成工程設(shè)計，并通過一體化的數(shù)據(jù)庫管理實現(xiàn)工程用圖的計算機輔助繪制。同時可借助網(wǎng)絡(luò)功能便捷地上報和檢索。6、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。在傳輸過程中系統(tǒng)自動實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類打包、校驗、壓縮、解壓等，傳輸完成后，自動斷開連接，整個過程操作簡單明了。系統(tǒng)可實現(xiàn)下面數(shù)據(jù)的傳輸：包括公文，項目規(guī)劃設(shè)計方案、水保監(jiān)測信息、圖形、圖像、水保治理信息、各種統(tǒng)計報表等。此外還有基于Web信息發(fā)布與查詢、辦公自動化、系統(tǒng)維護(hù)與檔案管理等功能與模塊。水土保持動態(tài)監(jiān)測信息子系統(tǒng)(dynamicalmonitoringinformationsystemforsoilandwaterconservation)是在地理信息系統(tǒng)(GIS)支持下，利用遙感、遙測信監(jiān)測是利用基礎(chǔ)年份的數(shù)據(jù)與監(jiān)測年份的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，分析監(jiān)測指標(biāo)的!!!系統(tǒng)始建年份以后的任何一年，如果只監(jiān)測當(dāng)年指監(jiān)測當(dāng)年的數(shù)據(jù)，借助基礎(chǔ)信息管理子系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(jìn)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(wù)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多因子的綜合分析、定量評價、多目標(biāo)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(xué)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(wù)。水土保持管理信息系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖10-9所示，包括許多子系統(tǒng)，這里介紹幾個基本子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能?；A(chǔ)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(jì)、人文歷史方面的基本信息進(jìn)行管理，為其他子系統(tǒng)提供基礎(chǔ)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。1、圖形圖像管理基礎(chǔ)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?fù)潢P(guān)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。水土保持管理信息系↓益流動3S益流動綜合信結(jié)果輸結(jié)果輸2、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(wù)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(jié)構(gòu)操作、屬性數(shù)據(jù)內(nèi)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(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)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。3、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(nèi)插過程將損失高程精度，僅適合于中小流域DEM的構(gòu)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(dá)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(jìn)行聯(lián)合分析應(yīng)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。4、圖形輸出功能包括點、線、面等不同類型圖層的疊合，圖例標(biāo)注，比例尺標(biāo)注，文字注記，注記符號的制作及其在圖中的旋轉(zhuǎn)、移動、縮放、變形等圖幅修飾功能；打印預(yù)覽(模擬輸出)功能；輸出操作等。（二）基礎(chǔ)信息庫通過數(shù)據(jù)采集、編輯處理和編碼，最終建立基礎(chǔ)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(chǔ)數(shù)據(jù)?；A(chǔ)信息庫內(nèi)容主要包括區(qū)域自然資源、環(huán)境質(zhì)量、社會經(jīng)濟(jì)、人口狀況、生產(chǎn)和生活方面的指標(biāo)與數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如下：1、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。2、水土保持工程措施數(shù)據(jù)旱井?dāng)?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。3、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。4、社會經(jīng)濟(jì)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。5、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。6、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。7、林業(yè)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)鄉(xiāng)名，村名，防護(hù)林，用材林，經(jīng)濟(jì)林，薪炭林，果園。8、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。9、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。10、荒溪分類數(shù)據(jù)鄉(xiāng)名，村名，荒溪流域編號，泥石流、洪水災(zāi)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(biāo)作為水土保持的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)允許用戶修改指標(biāo)數(shù)據(jù)庫的各項內(nèi)容或增加新的指標(biāo)，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(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。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）多目標(biāo)規(guī)劃多目標(biāo)規(guī)劃方法是土地規(guī)劃中常用到的一種方法。1、解決的問題就是根據(jù)資源條件、經(jīng)濟(jì)條件、發(fā)展目標(biāo)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(biāo)；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。2、功能設(shè)計多目標(biāo)規(guī)劃的步驟是選擇決策變量、建立目標(biāo)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(shè)計相應(yīng)的模型功能，并把