黄委会黄河上中游管理局    喻权刚

  水土保持工作要实现传统水保向现代水保的转变，新技术应用是关键，技术创新是根本。黄河流域的水土保持工作在水利部和黄委的统一领导下，以“三条黄河”建设为指导，组织实施了一系列新技术应用研究项目。如：“黄河流域水土保持遥感普查项目”、“水利部黄土高原‘948’项目”、黄河流域动态监测本底数据库建设、黄河流域水土保持应用系统开发、黄河水土保持监测网络系统建设等重点项目；开展了水土保持土壤侵蚀模型开发、遥感信息自动解译、生态环境评价系统等多项水土保持监测关键技术研究。依托这些大中型监测项目的带动，推动了各项业务工作的技术创新，在规划设计、生态工程建设项目管理、淤地坝建设、流域综合治理示范、水土保持预防监督、水政水资源管理等方面收到了明显成效。

一、近年来开展的重点新技术创新项目

（一）水利部黄土高原“948”项目

   “黄土高原严重水土流失区生态农业动态监测系统技术引进”项目，简称水利部黄土高原“948”项目，是水利部在黄土高原安排的最大的水土保持先进技术引进项目，是实现黄河流域水土保持监测数字化、信息化、智能化的关键技术。自1998年10月立项实施以来，先后完成了设备引进、安装、调试、GPS控制网测量、航空摄影、应用试验、数据集成、系统开发等工作，取得了显著成果。2003年9月，水利部组织专家对项目进行了验收和鉴定。验收组认为：这个项目是水利部“948”项目中完成最好的一个，项目成果质量较高，数据可靠，实用性强，因此设备和技术的引进是成功的，在许多方面超额完成了合同规定的任务，同意验收。专家组认为：“该项研究成果在黄土区水土流失监测方面达到了国际领先水平”。

    项目引进的主要设备包括：高精度航片扫描仪、数字摄影测量工作站、三维图形工作站、全球定位系统、宽幅彩色绘图仪、局域网络系统等；引进的主要软件有：航空遥感软件系统、全数字摄影测量系统软件、卫星遥感软件系统、地理信息系统软件。

   研究范围：涉及黄土高原严重水土流失区的清水川、孤山川、窟野河、秃尾河四条流域(约1.4万km²)；主要研究内容：（1）四条流域土壤侵蚀的强度、范围、分布以及地面坡度、植被的动态监测；（2）重点小流域土地利用及其动态变化和其它地表资源的动态监测；（3）陕、蒙接壤区矿点群流域开发建设项目新增水土流失的动态监测；（4）微观区域水土流失的动态监测。

  主要成果：研究出了一套严重水土流失区水土保持快速监测的技术和方法；建成了典型流域水土保持动态监测系统和三维可视化系统；取得了一整套包括水土保持措施、土壤侵蚀、植被、坡度组成等在内的本底数据。这套基础数据对水土保持规划、流域治理以及宏观决策提供了有力的技术支持；培养了一批水土保持监测的高科技人才。

  创新点：首次在水土保持领域大范围综合利用“3S”技术，开展水土流失动态监测，并应用到黄河流域水土保持遥感普查中；综合利用航天遥感技术、GPS控制网技术以及微地貌监测方法，使动态监测更加科学化、现代化；首次将数字摄影测量系统应用于水土保持生态环境监测中，生产的数字线划图、数字高程模型、数字正射影像图其精度较传统方法有了很大提高；编制了土地利用及水土保持措施3位编码、土壤侵蚀6位编码技术规程，详细、客观的查清了试区两个年代土地利用和水土保持措施、土壤侵蚀情况；开发了典型流域水土保持监测系统和重点小流域三维可视化信息系统。

（二）黄河流域遥感普查项目

   为适应新世纪黄河流域经济发展和环境建设的需要，黄委会于1998年经过论证，开展了“黄河流域水土保持遥感普查”项目，共涉及青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东9个省区的65个地区，356个县。其中，大于1000km²的入黄一级支流有76条。普查的主要目的是掌握黄河流域土壤侵蚀现状，查清黄河流域水土流失情况。主要技术路线是：利用1998年夏态TM卫星影像，在外业调查的基础上，建立图像解译标志库，采用人机交互判读的形式进行图像解译。遥感普查的成果包括：黄河流域各省、地、县、九大类型区、76条大于1000km²一级支流的6级土壤侵蚀强度、6级植被盖度、6级坡度数据，建立了黄河流域卫星影像库、土壤侵蚀数据库、专题图形库、图片库等数据库系统，数据量达1000GB。

    2002年7月，黄委组织全国近30名知名专家对项目进行了验收。专家组认

为：“项目的实施取得了一批科技含量很高的应用性技术成果，比较真实地反映了黄河全流域土壤侵蚀及生态环境状况，基本摸清了黄河流域水土流失的家底。同时培养了一批科技实用型人才，为今后水土保持生态环境监测和‘数字水土保持’工作奠定了基础。2002年7月15日，中央电视台进行了现场采访，并在当天的《新闻联播》和《今日播报》等栏目中播出。

（三）水土保持应用系统开发

    为了推动数字水保建设，更好地实施“数字黄河”工程，以应用系统开发为突破口。到目前，初步开发了“黄河上中游管理局管理信息系统”、“黄河上中游地区三维可视化管理系统”、“黄河流域淤地坝信息管理系统”、“黄河流域水土保持本底数据库管理系统”、“黄土高原小流域淤地坝辅助规划系统”等。这些应用系统的研制开发，大大提高了黄河流域水土保持科学管理水平，有力地促进了流域水土保持工作的科学化、现代化。

1、黄河上中游管理局管理信息系统

是将所开发的水土保持应用系统进行整合，对黄河流域水土保持的基本信息（社会、经济、自然、法规、科研、影音、图片等）统一进行管理，对综合治理信息分类管理，实现了按行政区（省、地、县）、按流域、按项目类型等途径的综合查询、远程访问、数据更新和分析统计以及不同应用系统的演示浏览和综合使用。

2、黄河上中游地区三维可视化管理系统

选择黄河源头区、兰州河段、宁夏引黄灌区、黄河府（谷）保（德）段、黄河壶口瀑布、黄帝陵、延安市麻庄流域等典型地貌类型区或典型区域，利用不同分辨率的遥感信息源（TM卫星影像、SPOT卫星影像、航空影像、IKONOS数字影像、Quick Bird数字影像等）和不同比例尺数字高程模型（1:25万、1:5万、1:1万等），从不同位置、角度三维浏览所选择区域的地貌景观，查询有关信息，以便快速分析典型区环境变化情况。

3、黄河流域淤地坝管理信息系统

是对现状、规划、可研、设计的全流域的淤地坝工程进行定位管理，对坝系（包括单坝）数字化管理，实现不同区域（全流域、重点流域、小流域、省区、地区、县、水土保持类型区、多沙粗沙区等）、不同导航途径的治沟骨干工程和坝系的属性查询，并进行数据更新和分析统计。

4、黄河流域水土保持本底数据库管理系统

对黄河流域水土保持遥感普查和“948”动态监测的基础数据和成果数据进行系统管理，包括不同比例尺图形数据库、不同精度图像数据库、不同专题属性数据库等，进行多种导航途径的信息查询统计、图形图像浏览、数据更新及信息发布等，能满足流域规划、设计、管理和决策的需求。

5、水土保持淤地坝辅助规划系统

模拟显示降雨、径流、输沙、筑淤地坝（水坠、碾压、爆破）、坝体拦洪、排水、淤地过程、坝地利用和淤地坝运行等，并直接在三维图形上任意选择坝址后，自动进行断面图绘制、高程--面积曲线计算、高程—库容曲线计算，快速显示淤积年限和三维图，直观再现坝地利用，为规划设计提供实用的技术服务。

（四）研究探索水土保持监测的关键技术

与北京大学合作，建立了黄河流域黄土丘陵区土壤侵蚀模型。该项研究选择了影响土壤侵蚀的5个主要因子，即植被、坡度、沟壑密度、土壤抗蚀性、降水侵蚀力，建立土壤侵蚀与影响因子之间的综合模型。通过在陕西省绥德县韭园沟流域验证，模型具有一定的应用价值；与清华大学合作完成了“基于TM图像的土壤侵蚀遥感信息自动识别研究”和“流域生态环境综合评价系统研究”课题；开展了“黄土高原区域水土流失监测关键技术与网络设计”研究、“大理河流域水土保持生态工程建设的减沙作用研究”、黄河流域水土保持遥感监测关键技术研究等研究项目。

二、把新技术应用作为技术创新的主要内容，推动各项业务工作

（一）搞好基础设施建设和人员培训

基础设施建设和人员培训是技术创新的基础,按照 “数字黄河”工程规划和黄河上中游管理局“三位一体”（黄河水保监测中心、数字黄河数据分中心、上中游管理局电子政务合为一体）的建设要求，于2003年底完成西安监测中心站、郑州监测终端站的系统平台建设，实现黄河上中游管理局与黄委机关的广域网连接，西安中心与郑州终端实现了视频连接。同时开发了水土保持数据管理系统和信息服务系统，为建设黄河流域水土保持数据库及数据资源共享奠定了基础，其中水土保持信息服务系统是一个面向多层次用户的应用系统，包括信息查询演示、信息发布、统计上报、水保论坛和在线培训等模块。

为了不断提高技术人员的技术水平和业务素质，1999年以来，派技术人员分别参加了由美国Intergraph公司、美国Trimble公司、水利部监测中心、清华大学等单位组织的各种培训。培训的内容包括：航测遥感、全球定位系统、软件开发、网络系统应用、水保公务系统、水土保持监测技术、滑坡泥石流监测等培训。同时还选派技术骨干分别赴美国、加拿大、瑞士、法国、德国等10多个国家考察水土保持先进应用技术，尤其是“3S”应用技术。通过内联外引等多种方式技术培训，初步形成了一支可以从事水土保持监测、遥感调查、软件开发的专业队伍，建立了与全国科研院所、软件公司等高科技单位的协作网络。

（二）充分利用监测信息资源提高规划设计的准确性和科学性

规划设计是水土保持工程的基础工作，是水土保持工程成败的关键，多年来，承担了多项国家、部委重点规划任务，取得了很大成就。但是，随着水土保持事业的发展，规划设计的任务越来越多，对规划的准确性和时效性要求愈来愈高，我们充分发挥监测手段的先进性和监测数据的准确性，借助规划辅助决策系统，提高规划的科技含量。充分发挥遥感监测的技术手段，为“黄河粗泥沙来源区界定和重点支流特性深化研究”服务。利用监测设备和新技术为黄河中游多沙粗沙区的“两河两川”流域规划、黄土高原淤地坝规划、黄河水土保持生态工程规划等大中型规划提供基础数据，编制专题图件。这些规划得到了水利部领导甚至国家领导人的高度评价。

（三）把新技术应用于生态建设项目中，提高生态工程项目管理和后评价水平

应用计算机与GIS等技术，对黄河中游多沙粗沙治理、黄河流域水土保持示范、黄河水土保持重点支流治理等项目建立管理信息系统，进行定量、定性、定位的数字化管理和项目实施效果的评价。对项目规划、可行性研究与设计信息、监测与监理信息、计划与资金落实信息、水土流失动态信息、综合治理动态信息、生态修复动态信息以及效益评价等信息进行查询和管理，通过对有关数据的处理、专题数据的分析，及时、准确、全面反映水土保持生态建设情况、水土流失动态及其发展趋势。像延安的麻庄、榆林的元平坝系和孤山川等重点流域还实现了三维场景的浏览与方便快捷的信息查询、显示和结果输出，通过环境评价系统对项目实施效果进行后评价，全面提高了水土保持生态工程项目的管理水平。

（四）利用新技术手段增加水土保持预防监督的科技含量

晋陕蒙接壤地区由于其优质高效和特大储量的煤炭、石油等资源而被号称中国的"黑三角"地区，也被列为国家级水土保持预防监督区。多年来，这里的预防监督工作取得了显著成效，得到国家有关部委的高度评价。但是，因面广、量大，涉及的生产单位多，以传统方式的预防监督管理已不适应，我们根据这一需求建立了一套科学、准确、高效的预防监督管理系统，实现了不同年代自然、社会经济信息、开发建设项目信息和各种水土流失数据的快速检索、汇总、报送；建立了窟野河、秃尾河、孤山川、皇甫川四条流域不同年代的图形、影像数据库、开发建设项目数据库；实现陕蒙接壤区的活鸡兔小流域、木瓜川小流域两个年代航空影像三维可视模拟对比浏览，直观再现人类活动造成的水土流失及其危害，为水土保持预防监督执法提供坚实的依据。

黄河源头区因其独特的地理位置倍受关注。近年来鼠害增加，草场退化，生态环境恶化，但是，那里高寒、偏僻、交通不便，给预防监督工作带来不便。因此，在黄河源头区利用5米分辨率的SPOT卫星影像、30米分辨率的TM卫星影像、地形数据及各种相关资料建立了三维可视化信息查询系统，模拟黄河源头区的地形地貌、土壤植被，真实反映约古宗列曲、卡日曲、扎陵湖、鄂陵湖、星宿海等典型地物及河源区植被分布状况，根据现有资料建立数据库，实现黄河源头区三维景观的可视化查询、直观了解河源区水土流失状况、草场退化状况，为水土保持预防监督提供可靠基础。

（五）新技术为水政水资源监管提供科学基础

黄河上中游水政水资源管理任务重，难度大，我们把遥感遥测等新技术应用到水政水资源管理中。首先，在2000年的塔里木调水中，运用遥感技术确定调水路线，绘制调水路线图，监测调水进展情况，为调水的成功做出了应有的贡献。陕晋接壤的府保（府谷－保德）河段由于历史的原因，水事纠纷时有发生，监管难度大，根据这一情况，我们基于0.61米分辨率的卫星影像和1：1万比例尺数字地图建立了府保河段三维可视化水政监管系统，通过三维可视形式再现河道原始状况、控制线情况、河堤工程情况、围滩造地情况等，为解决水事纠纷、及时清除河障提供了科学的数据。同时，进一步规范了水政水资源管理，有效地提高水资源管理的能力和科学化、现代化水平，为“依法治水、科学管理”提供了新一代的管理手段。

（六）发挥新技术优势，提高科学试验研究水平

黄河流域的水土保持科学研究历史悠久，为流域治理开发发挥了重要作用，尤其是天水、西峰、绥德三个水土保持试验站的原型观测和研究工作享誉国内外。天水站早在1943年就建站观测，到现在取得了不同地类、地形、土壤、耕作方式等较为系统的降水、径流、输沙资料，以及不同水保措施和标准小区相关径流泥沙的资料，其中标准小区径流泥沙资料434个区年，小流域径流泥沙资料89个站年，雨量资料516个站年。绥德和西峰水保站也分别从1954年开始，开展了大量的观测工作，积累了丰富的资料。但是，目前仪器设备老化，观测手段落后，整个测验工作处在低水平的徘徊状态，数据精确程度也满足不了实际要求，因而对水土流失规律与水土保持措施效益分析研究中的前沿问题，回答不全面，甚至无法回答。为了彻底改变这种状况，依托监测系统建设，把先进的监测技术手段应用到观测工作中，在三站相继建设了一些自动化的观测设施，绥德站在辛店沟建立了目前比较先进的自动观测气象园，观测数据实时传输到数据处理中心。

（七）依托新技术推进全局电子政务建设

结合黄河流域水土保持监测网络系统建设，加快全局电子政务建设的力度。2003年底全局的局域网络系统实现互联互通，实现了数据共享，骨干网络速度1000M，100M到桌面。2004年2月，正式接入互联，带宽为4M。2004年8月，办公自动化网络开通。目前已实现了文件流转系统和文档管理系统，逐步开发电子政务专门业务系统。建立了“黄河水保生态网站”，实现了与黄河网和其它网络的资源共享。

根据水利部和黄委的要求，目前，我们正在以三条黄河建设为指针，以维持黄河健康生命为指导，加大创新思维的力度，继续开展新技术的应用研究，开发和完善水土保持应用系统，尽早实现水土保持工作的信息化、现代化、自动化和网络化，使黄河流域的水土保持工作再上一个新台阶。

（作者：喻权刚，黄河上中游管理局黄河水土保持监测中心副主任，高工、硕士，西安市凤城三路200号，电话：（029）82118292（外线），（870）8292（黄河专网），信箱：hhyqg@163.com）