全球定位系统和数字摄影测量系统在黄河水土保持生态环境监测中的应用
来源： 水土保持生态环境建设网 上传日期:2018-07-23 打印本文章 【字体】 大 中 小 21世纪，信息化、数字化成为世界经济和社会发展的大趋势。2001年，黄委会正式启动了“数字黄河”（Digital Yellow River）工程。黄河水土保持生态环境监测是数字黄河的重要组成部分。通过监测，能全面、及时掌握黄河流域水土流失的面积、分布、程度、危害、发展趋势及水土保持措施的面积、效益等动态情况，为发布水土保持公告、决策和监督执法提供科学依据。
于2001年成立的黄河水土保持生态环境监测中心，结合黄河流域水土保持遥感普查及黄土高原严重水土流失区生态农业动态监测技术引进项目（即“948”一期），已经引进了一套监测设备和软件，建成了黄土高原严重流失区不同尺度（宏观区域、重点监测区域、微观监测区域）生态农业措施、土地利用本底影像库、数据库，而且探索出了适合不同尺度黄河流域水土流失、生态环境变化情况的动态监测技术方法。
下面我们从全球定位系统（GPS）和数字摄影测量系统两个部分来了解高新技术在黄河水土保持生态环境监测中的应用。
一、GPS定位系统
全球定位系统以其全天候、高精度、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点著称。黄河水土保持生态环境监测中心拥有美国天宝公司生产的Trimble 4700 GPS，它包括一台基站、两台流动站以及电台和Trimble手簿TSC1等组成部分。在做静态定位测量中，Trimble 4700 GPS精度达到毫米级；做动态定位测量中，实时动态RTK测量精度可达到厘米级，动态后处理测量的精度较实时动态要高一些。现在，应用GPS测量技术已是本中心航测地面控制点的测量的主要手段。中心已完成了黄河一级支流窟野河流域中活鸡兔沟流域等地方1987年1：5万彩红外航片和2001年1：3.5万彩红外航片的内业定向像片控制点的测量，还利用这套设备建立了晋陕蒙接壤区重点流域活鸡兔流域C级GPS控制。而且中心技术人员结合Trimble后处理软件Trimble Survey office，试验性地用GPS实时动态技术对两条1平方公里左右小流域进行微地貌观测，建立了小流域的数字高程模型（DEM）。通过两个年代DEM的变化，可以精确监测土壤侵蚀流失厚度的数量。同时，观测了两条小流域中沟头、沟底、沟边的情况，进行了沟头前进、沟底下切、沟沿线后退等监测。中心人员正通过努力，大胆尝试GPS在水土保持生态环境监测中的更多应用，进一步提高它的生产效率。
二、数字摄影测量系统
数字摄影测量系统分两部分，一个是航测扫描工作站，另一个是数字摄影测量工作站。
航测扫描工作站主要功能是扫描航片，从而获得不同灰度级别形势表示的数字影像，即得到栅格数据。黄河水土保持生态环境监测中心使用的是由美国Intergraph公司和德国ZEISS公司合作生产的PhotoScan-TD高精度航测扫描仪，它的扫描精度最大可达7µ，最大扫描面积是25cm×27cm,可进行单片或卷片扫描，可扫描并输出正、负航片。中心已扫描了晋陕蒙接壤区9000km21：3.5万彩红外航片，为后续工作打下了良好基础。
扫描所得栅格数据通过网络传输到数字摄影测量系统的第二部分——数字摄影测量工作站。它的硬件部分包括一台有着28吋高分辨率显示器和双CPU的航测工作站和3台有着21吋高分辨率显示器的三维图形工作站，每台工作站都配有红外线立体发射器、三维鼠标、多媒体键盘、立体眼镜等设备。数字摄影测量工作站用到很多功能软件，其中有七个软件模块最为常用，分别是项目管理模块（ISPM）、立体定向模块（ISDM）、立体显示模块（ISSD）、DEM采集和编辑模块（ISDC）、属性编辑模块、正射纠正模块、图像处理模块。以上这些先进的软硬件设备皆从美国INTERGRAPH公司引进。在航测工作站，通过对航片进行内定向、相对定向、绝对定向（用到前边GPS测得的像控点坐标）等定向纠正，建立起立体像对模型，再进入采集编辑模块，采取各类特征点、断裂线，生成数字高程模型（主要有矩形格网和不规则三角网）。这时不仅可以进行三维立体浏览，还可以由数字高程模型求得真实的地表面积（地形图上的面积是地形表面的水平投影，由TIN三角形的坐标x,y,z可求出通过三角形顶点的斜面面积），也可以根据规则格网自动绘制等高线，生成地形图，计算坡长、体积，制作正射影像图，进行DEM虚拟地面模型演示等等。现在黄河水土保持生态环境监测中心的技术人员已将这些技术全面应用到水土保持生态环境监测中，并利用活鸡兔流域1987年和2001年两个年代的彩红外航片，根据国家及地方有关规范标准，结合本流域实际情况，制定了三级编码的活鸡兔流域土地利用分类系统。再结合专家经验和野外验证等得到的解译标志，对以上两个年代的航片进行了有关土地利用和水土保持措施信息的解译和对比分析。
黄河水土保持生态环境监测中心 穆胜国
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