3 研究内容及技术路线

3.1 研究内容

3.1.1 研究建立典型小流域坝系监测方法及评价系统的基本框架

主要分析研究现有的地理信息系统在水土保持监测及评价系统应用的深度，目前其基本的框架、应用水平等。本研究拟选用美国ESRI公司的产品ArcGIS8.0V作为本系统的地理信息系统，应用INTERGRAPH公司的图像处理软件I/RAS C软件对IKONOS或QUICKBIRD卫星遥感影像进行图像拼接和图像投影变换等。然后将图像调入到ArcVIEW和Arc/INFO处理。通过ArcView的扩展模块直接接收GPS数据，实时修改小流域数据（如3-1图）。

以韭园沟内王茂庄沟小流域为典型小流域实现坝系监测评价系统。基本情况如下：王茂庄沟流域面积597hm ² ，流域多年平均侵蚀模数为1.8万t/km ² ，是黄土丘陵沟壑区第一副区的韭园沟内一条典型小流域。从1953年开始至今，黄委会绥德水土保持科学试验站经过了五十多年的科学研究、示范推广、治理等，取得了大量国家、省、部、委的科研成果，同时在本流域共建成淤地坝42座，经过50多年的“小坝并大坝，扩大坝地面积，提高坝地利用率，增设骨干控制坝，以库容制胜”，合并为22座坝，其中：骨干坝2座，大、中型淤地坝5座、小型淤地坝15座。可淤坝地27hm ² ，建水浇地4.89hm ² ，梯田142.26hm ² ，造林131.86hm ² ，这些工程对保持水土特别是拦沙取得了显著的作用，形成了较为完善的水土保持淤地坝系统。

3.1.2 应用GIS技术提取小流域基础地理空间信息

应用GIS获取王茂庄典型小流域基本地理信息：如坡度、坡向、沟壑密度、坡长信息等。以1∶1万地形图为信息源，经矢量化得到1∶1万地形数据（含等高线及高程点），地形数据内插生成不规则三角网（TIN），再内插生成5米级数字高程模型（DEM）。用DEM可以直接提取坡度专题信息、坡向专题信息、坡长专题信息、提取流域界线，得到流域面积，同时可以提取沟壑专题，通过计算得到沟壑密度。建立各种地理空间信息图层（图3-2）。

3.1.3 应用分辨率卫星遥感影像提取水土保持坝系相关专题信息

采用美国高分辨率的QuickBird卫星影像经过图像增强处理，分别提取水土保持坝系措施专题信息。如：坝的数量、位置、淤地面积、淤积分布、淤积数量、坝地利用状况、水资源利用状况等。建立水土保持治理坝系措施相关专题图层（图3-3），进一步建立小流域的坝系监测方法。

3.1.4 借助3s技术，建立王茂庄沟流域坝系监测及评价系统

借助3s技术的框架结构，采用常规监测、高精度卫星影像与中精度卫星影像对照的方法，找出三者之间的关系，进而利用中精度卫星监测的方法来监测大面积坝系工程，为黄土高原世界银行贷款项目区乃至生态建设项目坝系监测提供服务。

3.2 技术路线

3.2.1 利用现有资料

在系统分析总结绥德水土保持科学试验站已有研究成果的基础上，充分应用黄土丘陵沟壑区王茂沟流域水土保持原型试验的长系列资料，结合常规实地监测技术，整理出有关王茂沟流域坝系监测系统资料，进一步对目前相关单位小流域坝系监测与评价系统的调研，制定王茂沟坝系监测及评价系统研究具体实施方案。

3.2.2 利用高分辨率遥感影像进行判读

首先将购买来的高分辨率影像、由黄河上中游管理局提供的中分辨率影像进行图像的拼接、投影转换和图像增强处理，然后在王茂沟实地进行遥感解译标志的建立，室内进行淤地坝数量、淤积面积、位置、坝地利用状况、淤地坝分布等判读。进而利用GIS建立各图层（骨干坝、大中型淤地坝、小型淤地坝、坝地利用等图层），建立坝系监测方法。

3.2.3 利用地理信息按系统（GIS）

利用地理信息按系统（GIS）建立行政、地形地貌、水系等图层。将1∶1万地形图扫描到计算机中，建立数字高程模型，采用地理信息系统建立行政及地形地貌等图层（如：行政村、坡度、坡长、坡向、沟壑密度等）。

3.2.4 利用全球定位系统（GPS）进行外业监测

利用GPS定位法测出每次暴雨洪水前后高精度三维地形坐标，通过前后两次测量结果比较，可测得每次暴雨洪水对治理沟和未治理沟沟头前进、沟岸扩张、沟道下切的长度、宽度、深度和侵入度；监测库容淤积、淤地坝的减蚀作用和坝体位移等数据。 rlN8IWe7RlWuyKPOZLPbgd/QtF5wiYi8D0IHiRD1CuGbwO69LjvG335XchpyKFF6