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遥感和地理信息系统支持的土水资源分类、评价与预测研究

周勇  
【摘要】: 土水资源的数量与质量与人类社会的生存和发展密切相关,受到世界各国普遍关注。近年来迅速发展的遥感、地理信息系统和全球定位系统等高新技术为土水资源研究提供了强有力的技术支持,为解决复杂的土水资源动态变化和环境多目标规划与决策等开辟了新的途径。本文运用现代系统科学—信息论、系统论、控制论和现代高新技术—空间技术、信息技术和计算机技术,研究了土水资源分类、评价和预测、规划的理论与方法,取得了一些有意义的理论和应用成果。 1 湖北省土壤系统分类数据库系统的建立与应用 1.1 湖北省土壤系统分类数据库系统利用Foxpro 2.6 For Windows及Visual Basic 3.0软件开发,充分利用了Windows的系统资源及Foxpro强大的关系数据库功能。因此菜单式用户界面友好,操作简便;而且强大的关系数据库功能提供了一个完备的数据查询手段,可实现单项、模糊及多项查询,为土壤系统分类数据库的开发应用打下了基础。 1.2 通过对数据库系统的查询检索,可快速地获得全省160多个典型剖面的景观特征、诊断指标和诊断属性等标准化的土壤信息数据,从而得到全省土壤系统分类的土系分类归属,可为全省土壤调查、土地资源评价与规划提供基础资料。 1.3 通过全省土壤基层分类(土系)信息的查询检索和分析比较,拟定了湖北省土壤系统分类,将全省土壤划分为10个土纲、16个亚纲、35个土类、54个亚类,并与美国土壤系统分类、FAO世界土壤图例单元和世界土壤资源参比基础等国际土壤分类系统进行对比,确定其相应位置,便于湖北省土壤分类和土壤研究成果与国际接轨,实现我国土壤信息在国际上交流和应用。 1.4 在属性数据库的基础上,利用ARC/INFO GIS建立了湖北省土壤分类图形数据库(空间数据库),运用计算机编制和输出了全省土壤系统分类土纲、亚纲概图和基层分类单元(土系)样块图,使全省土壤分布状况一目了然。土系分类样块图为样区土地资源评价打下了基础。 2 RS和GIS支持的土地资源动态分析与综合评价 2.1 探讨RS与GIS结合用于土地利用结构动态分析。结果表明与传统调查方法相比速度快,工作量大大减少,且把数据库与区域信息系统连接或被调用,不仅可以通过数值的变化,研究区域土地利用状况的变化特征,还可以从图形上体现出土地利用类型的空间分布规律,以及空间分布的动态变化情况。 2.2 首次提出了一种土壤肥力的模糊综合评价方法。通过肥力因子与产量的效应曲线建立隶属函数,解决了模糊变量渐变过程中的定量化问题;引入层次分析结合专家知识确定肥力因子权重,更符合客观实际,使评价结果更准确。 2.3 研究利用Viual FoxPro和ARC/INFO软件强大的属性数据和空间数据的处理分析功能,将二者集成于一体,应用于土地资源评价和分等定级,不但可以快速地获得丰富的土地资源信息,还可以在数据分析的基础上,在一定模式的支持下,通过计算机与输出设备连接获得一系列精美的专题地图;同时建立起来的土地资源数据库,可以通过RS资料和各种监测数据及时进行数据更新,从而快速地获得变化了的土地资源信息。为土地利用规划提供 辅助决策的依据。 2.4提出了将中国土壤系统分类基层单位土系与土地利用相结合作为土地评价单元进行土 地分析评价的新途径,旦生竺砂别醒迪少业煊恻塑鲤哩全拯塑鼓呵冬粤实际与国家、 省级标准相匹配,便于研究成果的交流与共享。 2.5对狮子山地区土地资源动态分析和综合评价研究结果表明:旱地和水田面积大幅度下 降,菜地、水面和建筑用地快速增长,说明城郊城市化进程加快,当前迫切需要协调城市 发展与农耕地保护的相互关系,合理规划布局,避免盲目性,土壤肥力和土地生产力与土 壤、地形、母质、水文状况、土地利用等密切柑关,如土壤和地形条件较好的南湖系水田、 郑寨系菜地、狮子山系林地土地质量较高,土壤和地形条件较差的孝感系早地、石佛寺系 果园,绿岭系林地等土地质量较低;该区域整体土地质量中等偏上,植被保护较好,环境 优美,是武汉市城郊土地利用保护得较好的区域。 3RS和GIS技术支持的东湖水质评价与预测研究 利用胎和GIS及其集成技术,对东湖水环境污染进行了宏观调查、微观分析、综合评 价、趋势预测和区域规划等方面研究。 3.1水体污染与其光谱亮度值密切相关。凡是能造成水色差异的污染物质,都能在水体的 光谱亮值上反应出来。污染物的类型和浓度与其光谱亮值具有相关关系。利用彩红外航片 和伙假彩色合成卫片结合野外调查,能够快速地确定水体污染源、排污口、水体污染类型 及污染扩散方向;结合图像分析处理和有关监测数据,可以对湖泊水环境质量进行半定量 至定量的评价。因此,采用RS与地面监侧相结合的方法研究水体污染,是一种快速、适用 的先进技术手段。 a“主四鹰翅璧裳的理坡与方迭与星终全折绪胡食鼓奔塑奎鲤建些星邂进业几其结果 与RS分析评价结果基本一致,两者得到了良好的印证;数学方法应用于水环境质量评价, 使评价结果更客观、更准确,定量化水平更高。结果表明,东湖水体污染严重,其中水果 湖超过地面水环境质


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