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水土資源是生產發展的必需性資源,緩解水土資源流失狀況,加強水土保持監測活動是水土資源最大化利用,保障環境安全、生態安全及資源安全的重要措施。為了保持水土資源的價值,要提升水土保持監測的技術方法,制定相關的水土保持工作計劃,同是計算出科學準確的數據才行。
1 水土保持監測的重要作用
1.1 重點地區水土保持的作用
我國地域區別大,南北氣候差異明顯。南方多濕潤氣候、林業資源豐富;北方為溫帶大陸性氣候,黃土為主,且風沙彌漫,雨水集中,易發洪澇災害。北方地區的水土流失狀況是我國水土保持監測的重點,而水土流失的面積和程度、分布與危害、以及水土流失的效益跟防治等一系列過程都需要各種科學的監測手段來完成。因此,水土監測人員應在生態環境脆弱的地區建設環境監測點,監測地水土資源流失的實時情況可以作為水土保持監測工作的重要數據,同時可以使相關部門摸清楚水土資源流失的發展規律,認識到水土資源流失的狀況,給水土保持計劃提供科學的、準確的數據,有著十分重要的意義。
1.2 監測生態環境的作用
水土保持監測工作的順利進行有利于對水土資源持續不斷的科學監控,可以給生態環境建設提供科學預警,保障生態工程的信息和統計數據,同時可以節約生態工程成本,減少生態工程工期。水土保持監測工作也可以維護、管理生態環境,縮減水土資源的經濟損失。此外,不同地區的生態環境發展狀況是不同的,有些地區的已經取得良好的改善,而一些生態脆弱的地區仍處于較為惡劣的情況之中。因此,需要針對不同生態區域設置監測點,并定期處理相關數據,通過對比不同時期的監測數據我們可以得知這一地區某一時期內的水土流失狀況和發展趨勢,以便相關部門和<抑貧ㄏ喙丶蘋。由于監測點的設置,專家可以摸清地區水土流失變化的規律,從而為區域生態恢復到良好的狀況,極大的節約時間、資金及人力損耗。
1.3 水土保持監測在其他領域的作用
根據研究經驗發現,水土流失的地區通常是那些經濟發展遲緩的區域,加大水土保持工作的力度,有利于保護區域脆弱的生態建設環境。而地方經濟發展與建設要想獲得長期健康的發展,就離不開水土保持監測工作所提供的科學數據與相關的生態環境信息。這些輔的環境信息如果被相關部門所采納并制定一系列的發展規劃,可以促進區域產業結構調整、地區經濟發展優化、吸引外資、增強地區經濟競爭力,同時可以使得生態保護與經濟發展和平共處,共同促進。
1.4 水土保持監測在施工建設方面的重要作用
現階段,我國各地城市化進程十分迅速,工程建設量也與日俱增。基礎設施的建設為城市的發展和國家綜合實力的提高發揮著重要的作用,商業建筑如城市公寓樓、廉租房、居民小區和別墅建設;國家建設如鐵路鋪建、南鐵北運、西氣東輸管道建設等,這些大型、小型的工程建設都會對當地水土流失造成一定程度的影響。因此,水土監測人員需要在這些地方設置監測點,對建設項目進行實時監測,定期收集處理數據,并制定好預防和改善措施,以防止大規模的水土流失狀況產生。
2 監測方式
當前,關于國內水土保持監測的發展,國內已經積累了眾多相關的論文并且取得了豐碩的成果,因此國內水土保持監測的方法有很多種。但是國內普遍采用的方式有下面這些:
2.1 調查監測法
調查監測法是通過進行抽樣、常規調查、普查與資料收集等方法進行水土流失監測,使用此方法可以知道相關建設工程地區的水土流失狀況、地區地質詳情以及水土保持的防治效益等有益信息及相關數據。調查監測法又可以分為植被監測法與普查法:植被監測法是指監測人員選取比較有代表性的地塊作為標準地,以此進行長期觀測統計數據,并使用科學方式計算地區林草的植被覆蓋度、林地郁閉度和草地覆蓋度等;普查法是指監測人員通過對監測地區實地考察,調查地區土地使用變化、地區地形地貌變化、各項防治措施的數量、面積與質量、損壞水土保持設施的數量及擾動土地與植被破壞面積等一系列事物進行全面的考察研究。
2.2 地面觀測法
地面觀測的方法在水土保持監測中是比較常見的監測的方式,這一方法主要適用于降雨后地區受到流水侵蝕,坡面發生較大變化并出現十分明顯的水土流失狀況。而地面觀測法在長期的實踐中又有了很多演變生成的方式,主要有四種方法:第一,樁釘法,在監測過程中,施工人員使用類似釘子形狀的鋼桿在最少擾動地表土壤的前提下,對坡面樣地進行有規律的打擊,同時根據坡面面積大小調整打擊力度與密度。然后,施工人員在鋼桿和土壤表層水平的地方做上相應的符號,使其成為原始高度點,在接下來的降水過程中,對地表土壤降低的厚度做出相應的數據統計。記錄下這些變化的數據,可以得出土壤侵蝕量與降水狀況和土壤總的流失量;第二,沉沙地法,水土保持監測的施工人員先對監測點地質土壤進行詳細考究,再依據相關數據對水面和地形開挖排水溝渠,同時在排水出水口的低洼處使用工具挖制成一個臨時的沉沙地。在汛期過后,監測人員可以使用相關工具測量沉沙地內部的沉沙泥的體積,并使用科學方法計算出水土流失量;第三,侵蝕溝樣方式,山坡和高地在經過暴雨侵襲之后通常會形成很多的細溝、侵蝕溝槽與沖溝等地質現象,而這些侵蝕溝樣的數量、大小可以作為侵蝕量數量多少的判斷數據,同時根據這些地質現象可以計算出暴雨的侵蝕時長、侵蝕強度以及受到外部干擾程度的大小等;第四,簡易徑流小區法,由于各個地區地形地貌有其自身的特點,監測人員若遇到十分復雜的地區地形需要根據地形特點設置徑流小區,并制成臨時觀測點。若是遇到典型地貌,即常見的地形地貌,可以使用現有的觀測工具并與施工人員經過探討后布置一個長期觀測小區。為了測定每次降雨后的土壤流失量與降雨徑流量,施工人員需要在徑流場較低的一側安裝相關測量設備與收集槽,以方便測量和統計數據。
3 水土保持監測點的原則與方法
3.1 監測點布設原則
水土保持監測人員在選擇監控點需要對廢渣場區、主體工程區和臨時堆土區仔細考究調研,并從中選取出能夠代表該地段的場區進行監測,將其布設成監測點。此外,對施工生產生活區和施工便道區現場調查監測時,不能設置具體的監測點,以防止其所得數據會干擾路段水土流失狀況。同時要對監測點的所得數據要使用相關設備進行科學計算,盡可能減少其他外部因素對數據計算的干擾。
3.2 施工人員布設監測點
水土保持監測的工作者往往有著較高的職業素養和專業水準,他們對于水土流失的規律有著全方位的把握,并能夠對工程施工的建設提供積極有益的意見,但是他們往往理論豐富而實地操作經驗不充足。因此在施工過程中,施工人員往往會依據制定的工期,使用既有的建筑材料再依據原定的施工計劃進行施工,這樣就會造成工程建設各個工期施工時段不一樣的現象出現。為了對水土流失的狀況進行全方位的監測,監測人員應提前攜帶相關監測工具并依據專業知識對實地監測提出積極有益的意見,并對施工期c自然恢復期可能發生的水土流失狀況進行科學預測,以減少水土流失對工程建設的影響。施工人員也應對監測人員的意見積極采納,并配合監測人員合理的確定監測點的選擇。
3.3 監測點監測時段與頻率
工程建設項目水土流失監測的重點時段一般是降雨量的集中月份或是地區汛期,因此監測時段也可以選擇從施工準備期起始到項目建設水平年結束為止。由于水土流失量一般在產土后進行觀測,監測人員需要隨時對地表取樣的數據進行監測,另外若是時段泥沙量不是過大時,監測人員可以間隔一定時間再進行觀測。如果遇到不規則降水,而且降水量不大、持續時間不長時則只需要對降雨前中后期進行一次監測即可,不需要重復監測。同時監測人員也應對降雨量和泥沙量、徑流量的變化進行詳細監測。
4 結語
水土保持監測工作的完成與持續進行有利于生態環境的保護,同時它可以優化地區水土資源利用與開發,為地區經濟建設提供數據,從而促進地區經濟發展與生態環境保護的和諧發展。伴隨著科學技術與人們文化水平的提高,水土流失與水土保護這兩大對立問題吸引了很多人的重視,因此水土保持的監測工作我們需要不斷進行,為保護生態環境和促進經濟發展做出最大的努力。
參考文獻
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關鍵詞:水土保持;水土保持監測;重要性
中圖分類號:C93 文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2011)18-0205-02
近年來,一些山丘區經濟林發展很快,荒山、荒坡開發強度很大,但又由于有亂砍濫伐等現象,造成大面積的植被破壞和水土流失。一些開發建設單位和個人,為了降低工程建設的成本,在建設過程中不重視水土保持或者沒有采取相應的水土保持措施,破壞地貌植被,造成大面積的植被破壞和水土流失。據“中國水土流失與生態安全綜合科學考察”報告顯示,目前中國水土流失面積達356.92萬平方公里,部分開發建設項目尤其是農林開發項目急功近利,造成了嚴重的水土流失。一些群眾在經濟林撫育管理時,把林下的灌草與枯枝落葉統統清除干凈,使土壤,造成的水土流失超過了一般荒草地。一些山區的果業開發除少量早期開發的比較規范外,不少新開墾的坡地不僅遠遠超過了嚴禁開墾的25度,造成過度開采。因此加強水土保持工作以及水土保持監測工作顯得尤為重要。
一、水土保持監測工作的重要性
1.水土保持監測是提高水土保持現代化水平的基礎。目前,中國的水土保持工作取得了不少成績。但作為水土保持基礎性工作的監測預報,在監測網絡建設、監測設施設備、監測手段以及監測成果用于實踐等方面還不夠成熟。例如美國在長期、大量的試驗觀測基礎上,總結出了水土流失通用模型,歐洲一些國家建立的空間數據庫和信息系統,可以定位、定量地反映水土流失的面積、分布、程度及其動態變化,有效地提高了水土保持措施配置的科學性、針對性及其防治效果。因此,全面提高水土保持治理與監測預報的現代化水平,是我們面臨的艱巨任務,所以我們必須從基礎抓起,從現在抓起,讓水土保持監測預報更好地服務于經濟建設、生態建設和保護,進一步提高水土保持行業的社會影響力。
2.水土保持監測是確立水土保持決策的基本依據。中國是世界上水土流失最嚴重的國家之一,水土流失成因復雜、面廣量大、危害嚴重,對經濟社會發展和國家生態安全以及群眾生產、生活影響極大。及時、全面、準確地了解和掌握全國水土流失程度和生態環境狀況,科學評價水土保持生態建設成效至關重要。如何準確掌握水土流失的地區分布以及產生的危害和嚴重后果,是涉及到民族生存發展的大事。所有這些,只有通過科學的監測才能掌握,才能做出正確的判斷和決策。因此做好水土保持監測預報工作極其重要。
二、開發建設項目水土保持監測中存在的問題
1.建設單位對水土保持監測重要性認識不足,消極應付監測工作。由于缺少有效的開發建設項目水土保持監測的管理手段,加上水土保持管理部門對水土保持監測重要性宣傳不夠,導致開發建設項目建設單位對監測工作的重要性認識不足,視為可有可無,從而影響水土保持工作的進行。
2.水土保持監測的技術標準制度尚不健全。水土流失是一個非常復雜的過程,尤其開發建設項目水土流失的成因更是千差萬別。水利部雖然頒行了《水土保持監測技術規程》,但對開發建設項目的水土保持監測仍需不斷作出探索,如何規范監測的內容、方法、技術路徑等問題都需要在工作實踐中進一步細化和健全,以形成全國統一的監測標準質量體系。
3.水土保持監測的手段落后,現代化水平不高。目前,開發建設項目水土保持監測的方法,還是以地面定點觀測監測、巡查監測、調查監測等傳統的、常規的監測方法為主,利用的設備儀器也是自計雨量計、馬表、測繩、水準儀、角規等較為普通的工具,需要大量的人工投入,技術手段相對落后。
三、如何做好水土保持監測工作
要做好水土保持監測工作,必須堅持創新理念,加大宣傳力度,強化管理,制定相關技術規范、標準,加強水土保持監測技術支持力量的建設。
1.加強對工作人員的教育,提高其自身素質,加強他們對水土保持監測工作重要性的認識。加強對水土保持監測單位監測技術人員的培訓,提高其監測技能。水土保持監測單位不僅要為項目建設單位提供用于驗收的監測報告,而且要為水土保持監測管理部門提供真實、準確的監測數據;不僅要為項目建設單位提供技術服務,而且要為政府部門監督管理、宏觀決策提供依據。責任重大,這就要求水土保持監測人員不僅要有求真務實的科學態度,而且要有熟練的監測技術。
提高建設單位水土保持監測的自覺性,宣傳是每一項工作的先導,也是監督管理中不可或缺的手段。特別要重點宣傳水土保持法律法規中關于水土保持監測的條款規定,使建設單位明白開展水土保持監測是法律規定的一項義務。從而使建設單位開展水土保持監測工作由消極、被動、敷衍的態度變為積極、主動、負責的自覺行動。
2.完善技術標準制度。制定和完善水土保持監測的技術標準、規程規范,提高管理水平。開發建設項目的水土保持監測不僅要對各項防治目標做出監測評價,還要真實、準確地反映其在建設、運行過程中造成的新增水土流失量乃至帶來的危害。因此,要加緊制定和完善開發建設項目水土保持監測的技術標準,實現監測技術的規范化。
關鍵詞:水土保持 遙感監測 環境因子 指標
中圖分類號:P2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(b)-0176-02
水土保持監測指標選擇的出發點和最終歸宿均為水土保持監測的內容。如前所述,水土保持監測主要包括兩部分內容,即土壤侵蝕監測和水土保持治理監測。土壤侵蝕監測核心內容即監測土壤侵蝕類型、范圍、程度、強度等信息,水土保持治理監測則監測水土保持治理措施內容及治理措施對于減緩、抑制流失的發展所起的作用,即水土保持成效監測,如治理前后土壤侵蝕動態變化、環境因子、社會經濟因子等的變化,通過定量指標來監測這些變化。兩者相輔相成,其中土壤侵蝕監測的動態變化為后者水土保持監測提供了侵蝕變化的信息,兩部分內容的監測又都體現在對于一系列地表環境要素、氣候要素和人為活動因子的監測,所以在實際監測過程中水土流失現狀的監測與水土流失治理的監測是密不可分的,可以用同一指標體系。
水土保持監測從影響土壤侵蝕、反映水土保持成效的自然環境因子、人類影響因子(如土地利用、開發建設項目等)、土壤侵蝕狀況、治理措施監測和治理成效等五個方面建立其指標體系。
環境因素是直接影響區域土壤侵蝕的驅動因子或抑制因子,也是水土保持治理成效的客觀反映,是水土保持監測首要考慮的指標因子。這其中包括自然環境因子和社會經濟環境因子。
自然環境因素是土壤侵蝕發生、發展的潛在條件,由其引起的地表侵蝕過程為自然侵蝕(地質侵蝕),是地質歷史時期地貌自然演化的過程。自從人類在地球上出現以來,就不斷以各種活動對自然界施加影響,正常侵蝕的自然過程受到人為活動的干擾和越來越劇烈的影響,使土壤侵蝕現象由自然侵蝕狀態轉化為加速侵蝕狀態。人類活動可以通過改變某些自然因素來改變侵蝕力與抗蝕力的大小對比關系,使得土壤侵蝕加劇或者達到水土保持兩種截然不同的結果。
氣候、地形、土壤、地質和植被等是影響土壤侵蝕的主要自然因素和水土保持成效的客觀表現,而土地利用則代表了人類作用于地表的結果,同時表現為水土保持治理的積極因素和加劇土壤侵蝕的消極因素兩個方面。而選擇上述環境因子建立水土保持監測指標,需要考慮其時空尺度表達,不同時間與空間分辨率決定了地質地貌演化、氣候變化、植被與土壤形成與演化等自然過程的信息描述,也決定了各因素的空間分布格局、人口數量變化與分布、土地利用、工程建設等人類活動過程、形式、范圍和強度等評價的精度與可信度。因此環境因子指標的選取和研究尺度均圍繞上述內容展開。
1 植被因子
作為地理環境重要組成部分的植被,與一定的氣候、地貌、土壤條件相適應,受多種因素控制,對地理環境的依賴性最大,對其它因素的變化反映也最敏感。利用遙感所獲得的植被信息來分析影像上并非直接記錄的、隱含在植被冠層以下的其它信息,如水土流失、區域環境演變遺留的痕跡等是選擇植被的主要原因。而對于小流域水土保持措施,無論是生物措施還是農業措施,其直接治理成效均表現于植被變化上。而植被是土壤侵蝕的抑制因子,也是最為關鍵的水土保持可控制因子。在進行植被指標選擇之前,首先需要明確植被的水土保持功能及其機理,從而在此基礎上能夠選擇反映植被類型及其結構的適當的遙感量化指標。
關于不同類型及結構的植被水土保持功能對比分析方面,相關學者進行了大量的研究。主要是基于徑流小區、小流域實地觀測數據,來研究不同植被類型及其結構的減水減沙效益,如陳廉潔(1991)根據三年的徑流小區實測資料研究了烏江中下游余慶等三縣人工林的水土保持功能,結果表明兩層結構(如喬—— 草和灌—— 草型)的水土保持效益優于單層喬木型,喬灌草三層結構的水土保持效益最好。黃承標等(1991)以桂西北山區的龍勝、田林等四縣的人工林為研究對象,從1982年到1989年,觀測對比了不同植被種群的地表徑流,結果是針葉林>闊葉林或針闊混交林,分析原因是植被對地表徑流的影響是由植被的樹冠群體或植物群體、枯枝落葉層和土壤層的綜合效能決定的。這種綜合效能呈現出闊葉林或針闊混交林>針葉林的規律。
根據觀測數據研究植被類型及結構的減水減沙效益,形成植被的水土保持功能的基本認識基礎上,隨著植被水土保持功能研究的深入,開始深入到植被內部各個垂直層次來揭示植被水土保持功能的內在機理。主要體現于喬、灌、草和枯枝落葉層等垂直結構上。研究表明,喬木層對土壤侵蝕的影響主要表現在冠層對雨滴的攔截而降低雨滴的動能,從而抑制了濺蝕。余新曉(1988)認為喬木層對降雨動能的削弱有兩部分組成:一是林冠截留作用削減降雨動能;二是林冠緩沖作用減弱降雨侵蝕能量。灌木層和草本層與喬木層一樣對降雨有截留作用。枯枝落葉層的截留量與其自身的蓄積量、分解程度和持水能力有關。枯枝落葉層削減的降雨動能也可以分為截留作用減弱的降雨動能和透過枯枝落葉層所削弱的降雨動能。前者為大氣降雨總動能的5.6% ~13.0%,平均為9.1%,后者可將透過喬木層、灌木草本層的降雨動能全部削減(韋紅波,2001)。除此之外,枯枝落葉層降低坡面徑流速度,降低了沖刷能量,同時由于降低了徑流速度,從而增加了在坡面上滯留時間,增加了下滲時間;更為重要的是,表層凋落物和腐殖質的積累,使得土壤水穩性團聚體的形成和土壤孔隙度等土壤理化特性得到改善,增加土壤的下滲率。
2 地形地貌因子
地形主要包括坡度、坡長、坡形和所在部位。一般而言,在降雨、土壤和土地利用基本一致時,地形越復雜水上流失越嚴重。前人試驗資料表明,同樣都是耕地,由于坡度和所在部位不同,在同樣降雨、耕種條件下水土流失差異很大(倪晉仁,2002)。
(1)DEM。
數字高程模型(DEM)是表征區域地形地貌的參數指標,同時它也是生成與土壤侵蝕密切相關的其它地形參數的重要數據源。
(2)坡度。
坡度與土壤侵蝕方式關系密切,坡度指標不僅是影響土壤侵蝕的主要地形因子,而且坡度大小也是決定面蝕或溝蝕為主導的關鍵因子。一般在坡度很緩時主要以面蝕為主,而隨著坡度增加,則發生細溝、淺溝侵蝕,當坡度增大到一定程度時,則以切溝、沖溝為主。倪晉仁等(2002)通過研究黃土坡面細溝發育特征,表明面蝕在整個侵蝕過程中的貢獻隨坡面坡度的增大而迅速減小;在緩坡坡面上面蝕作用遠較溝蝕作用為大,但在陡坡坡面上則明顯較溝蝕作用為小。
(3)溝壑密度。
在不考慮重力侵蝕的情況下,坡面的總侵蝕量為面蝕量和溝蝕量總和。面蝕主要發生在植被較差、有一定坡度和沒有防護措施的坡耕地或荒坡上。隨著坡長增加,地表徑流逐漸匯集成股流,沖刷力增大,在細溝侵蝕基礎上,逐漸發展為切溝、沖溝、支溝、干溝直至成為河流,形成蛛絲密布的徑流網絡,構成千溝萬壑的地貌景觀。溝蝕的主要形式為溝頭前進、溝床下切和溝壁擴張。
將面蝕和溝蝕分離之后,就可以對面蝕和溝蝕過程進行獨立的研究,并對不同的侵蝕過程采用相應的防治措施。植被覆蓋度、土地利用、土壤質地和坡度等是影響面蝕的主要因子,而溝壑密度則是表征和影響溝蝕的主要指標。它反映了一定區域內所產生的溝谷的數量特性,通常以每平方公里的溝谷總長度(公里)為度量單位。溝壑密度對土壤侵蝕的影響主要表現于,它提供了臨空面,溝壑密度愈大,地表受降雨、徑流的沖刷力和被侵蝕的面積愈大;同時它也改變了降雨的動能,溝壑密度愈大,降雨徑流的沖刷力和侵蝕力就愈大,并且易觸發重力產沙。
溝壑的發育和深化過程反映地表土壤侵蝕過程的結果和土壤侵蝕強度,特別是水力侵蝕研究的關鍵要素;反之溝壑發生過程的停滯也表明了水土保持治理的成效,尤其是溝頭防護工程措施等的成效等。因此溝壑密度既是表征土壤溝蝕結果的定量指標、是評價水土保持治理成效的地形地貌因子之一,也是影響土壤侵蝕發生發展的客觀因子。
3 土壤質地
土壤質地是支配土壤特性的根源,因其組成土粒大小和不同質地土粒的含量不同,可引起不同土壤理化性,如粘著性、可塑性、保水力、抗蝕性、通透性、離子交換能量及緩沖作用等性質。在此選擇土壤類型圖作為土壤質地的度量指標。
4 水文氣象
氣候因素是影響土壤侵蝕的主要外營力,對于水蝕而言主要是降雨徑流,在此降雨、風場信息、水文數據是重要的水文氣象參數。主要指標要素為汛期降雨量、日風速風向及頻率、流域年輸沙模數等。
5 土地利用
地球表層系統最突出的景觀標志就是土地利用與土地覆被。土地利用/覆被變化被逐漸意識到是推動環境變化的重要驅動因子(Turneretal,1994)。人類活動對自然環境的擾動作用主要體現在對土地覆蓋的改變,因此土地利用是表征人類農業生產活動對土壤侵蝕干擾程度的良好指標。如毀林開荒、陡坡耕種、減小植被覆蓋度等人類農業生活活動,以及開采礦石、煤礦、廢渣廢料堆放等開發建設直接加劇了土壤侵蝕。其中耕作過程雖然增加了土壤空隙度,但也破壞了土壤結構,減弱了土壤的耐沖性,直接促進土壤侵蝕。同時,小流域治理措施也看作是土地利用方式,包含于土地利用中,如退耕還草、開墾梯田、封山育林等措施,通過土地利用指標量化了人類活動的擾動或作用結果。
6 社會經濟指標
相對于流域環境因子指標,社會經濟指標主要包括小流域人口、勞力、人口密度、人口素質、人均土地、耕地面積、人均耕地、農業產值、農業人均年產值、農民人均年收入、糧食總產量、糧食單產、人均占有糧、人均居住面積等社會統計指標。
參考文獻
余博,男,漢族,四川人,本科學歷,單位:成都勘測設計研究院,研究方向:環保、水保。
摘要:隨著環境保護意識的增強,我國的相關政策也開始向這一方面進行關注。目前我國在水土保持監測中存在著一些現實問題,如地區偏遠、分布不均的問題,限于成本因素,沒有有線網絡進行聯通,業務量數據可以進行小數據延時傳輸,這為GSM技術的運用提供了非常好的基礎。本文對GSM技術在水土保持監測項目中的運用進行初步研究,對數據管理系統進行分析,為物聯網行業再添新思路。
關鍵詞:GSM;短消息;水土保持監測;數據
1. 引言
隨著我國經濟水平的不斷提高,科技水平也在不斷進步,一些較先進的技術開始應用傳統的行業領域中。目前GSM技術發展已經經過研究得到了迅速的發展,目前已經有多個項目中開始應用這一技術,如車輛動態智能信息、天氣監測信息等。近年來,關于GSM技術在水土保持監測方面的應用開始受到更多專家們的關注,它的順利實現將會為我國復雜的水土監測工作做出巨大貢獻。
每一個城市在新的形勢下都將面臨著技術的革新。近幾年來,天氣環境不斷惡化,為城市的發展帶來了極大的影響。多數城市已經建立的溝道監測站對于降雨、水質檢測都起到重要作用,提供了相對全面的數據。但傳統的數據采集方式多是人工進行抄送與計算,在現代網絡信息技術不斷發展的基礎上,該領域的信息化管理將需要進一步升級,數據的準確性與時效性需要進一步增強。
GSM技術可以不受空間與地點的限制,在移動的對象中進行收發信息,訪問網絡,同時也可以進行GPRS數據業務服務,創造一種穩定、高效的數據傳輸方式。短信息服務就是通過GSM系統所提供的在終端設備中進行收發服務的方式,利用無線通信技術,可以為監控設備提供一個廣闊的平臺,有效保證了數據傳輸的準確性與穩定性。但限于成本因素與其他客觀因素,目前在城市的監測站還存在著多種困難,需要進行解決。在GSM系統實現的過程中還需要解決更多的技術問題。
2. 水土保持監測重要性分析
水土保持在城市的建設與社會的發展中起到重要的作用,對于避免水土流失、改善環境、提高土地的生產力方面有著重要的作用。目前我國水土流失問題相對較為嚴重,上個世紀末流失面積超過了50億噸。水土流失將會導致耕地面積大幅度減少,環境不斷惡化,沙塵暴天氣更加頻繁。近來,北京等一些北方城市對于沙塵暴的體會更加明顯,說明在沙源處的環境已經非常嚴重。我國對于水土監測的水平還處于穩定階段,遠遠沒有國外研究的先進。目前美國與歐洲等多個國家已經開始建立了空間數據庫與信息系統,對水土流失的分布進行定位與定量的掌握,提高了決策的科學性具針對性,取得了不錯的防治效果。[1]
我國必須從基礎設施入手,保持好水土保持與監測工作,維持生態平衡。水土流失的原因非常多,比較常見的是受到自然因素的影響。首先地面的坡度越大,流失的情況越嚴重;有雨的土壤也將會受到更多的侵蝕;一引起地方地質偏軟疏松,抵蝕力差;綠色植被受到破壞影響,造成了水土流失的嚴重。
3. GSM技術概述
GSM(全球移動通信系統)技術主要分為三個模塊,首先是網絡結構模塊、數據傳輸模塊、控制與管理模塊。網絡的子系統與移動通信終端通過空中接口進行通信,它需要考慮無線信號的接送、功率控制與信道分配問題,網絡子系統負責對控制區域內的移動用戶通信的控制與管理。基站的控制器是基站收發平臺與控制中心的連接點,同時為交換數據提供相應的接口。為了提高數據傳輸的準確性與抗干擾性,GSM可以采用跳頻技術。[2]目前我們對于中國移動的GSM技術應用已經在通話方面較為廣泛,大大提高了我們的工作效率與日常生活效率。同樣GSM技術可以應用于其他的相關需要數據傳輸的領域,為行業的進一步發展適應新形勢奠定基礎。
4. 水土保持監測系統設計
水土保持監測指標體系的原則是系統設計必須要遵守的標準。首先是全面性與典型性;其次是實用性;第一是獨立性。水土保持的監測布局首先要考慮總體化的方案設計,用最低的成本對整個監測對象全面進行掌握,提高效率,同時對于監測范圍需要進行關注,這里的范圍主要包括空間與時間范圍兩個方面。[3]
水土保持監測相關較大的部門是監測單位與管理機構,監測單位對數據進行信息管理與分析,先了解管理服務與管理信息化,它的作用是保持水土的數據采集斯蒂芬和。監測管理機構的任務則是對數據的采集以及管理與應用。在采集的基礎數據中,有基本的方案數據與監測數據。數據結構形式有空間數據、時間數據、多媒體數據。多媒體數據主要是通過電子文檔表格與視頻、音頻文件方式進行傳輸。[4]
水土保持監測系統設計包含了水土保持監測數據庫的建立與數據動態監測;將數據輸入到子系統中。數據采集系統對于水土保持起到基礎性的作用,為其他業務系統提供專題數據;第二是空間數據庫,第三是中間件的技術,第四是客戶端,根據不同的功能需求進行有目的的查看與維護。
5. 數據傳輸模塊
目前西門子公司推出的TC35是一種典型的無線通信GSM模塊,可以快速實現數據與語音的傳輸。首先TC35模塊要與計算機串口進行連接,在進行相關的 軟件運行之后,調用GSMInitialize函數對模塊進行初始化,[5]通過SendSms函數將數據進行打包處理發送。網絡化與智能化將成為未來各個行業領域發展的共同特點,實現物聯網,讓所有的事物都通過網絡來進行表達。GSM模塊已經開始在遙控、工業數據采集與防盜系統中進行運用。
短消息目前是通過Text與PDU協議數據兩種模式運行,使用前者的方式相對簡單,容易實現,但某些國外系統不支持中文短信發送,PDU系統支持英文與中文,同時可以使用三種編碼方式。[6]
在無線數據傳輸模塊中單片機軟件設計也是一項非常重要的工作。單片機的軟件功能主要有,通過AT指令對GTM900C進行設定,在程序存儲中集成GB2312碼,把信息編碼通過串口進行發送到GTM900C,解析代碼串。
6. 結語
基于GSM短消息的水土保持無線數據傳輸模塊在傳輸中數據量相對較少,它的環境相對復雜一引起,目前已經在其他的行業中也有所應用,如太陽能集熱遠程監控項目中的應用,并可使用到嵌入式遠程監控系統中。[7]
本系統中所采用的GSM技術不需要進行撥號,在運行的過程中成本相對會低一些,不會對工程的造價產生過大的影響,同時它的覆蓋范圍相對較廣,在一些人跡罕至的監測點不需要進行人工進行職守就可以了解相關的監測數據,大大節省了人力,而不用再設立大型的數據傳輸線路;運用無線通信系統對數據處理速度更快,提高了整體的工作效率,為建立高效型社會做出了積極的貢獻。(作者單位:成都勘測設計研究院)
參考文獻:
[1]鮑文,陳國玉,符正良,. 湖南省水土保持監測工作主要成效及思考[J]. 中國水土保持,2013,(3).
[2]唐學文,黃建輝,. 重慶市水土保持監測工作有關問題及發展思路[J]. 水土保持通報,2009,(2).
[3]胡克志,. 試論陜西省開發建設項目水土保持監測指標體系[J]. 水土保持通報,2010,(5).
[4]韓新啟,. 基于GSM的水土保持監測數據管理系統[J]. 計算機與現代化,2007,(8).
[5]陳晨宇,李健,康致遠,. GIS基于的開發建設項目水土保持監測信息系統——以桐柏抽水蓄能電站工程為例[J]. 水土保持通報,2007,(4).
我國是世界上水土流失最為嚴重的國家之一。開發建設項目在建設和生產過程中對原地表進行的擾動、破壞地表植被、挖填和搬運土石方、棄土棄渣等施工生產生活,均使得原地貌的土壤及其母質受到破壞、侵蝕和運移,改變了原工程所在區域的自然環境,使水土流失因子發生了根本性的改變,產生了大量的水土流失。做好鐵路工程的水土保持監測工作,最大程度地控制人為水土流失,確保鐵路工程建設區生態環境安全及人民的生產生活是工程在建設過程中面臨的一個重大而緊迫的任務。因此,構建一套適合鐵路工程建設的水土保持監測指標體系,是鐵路水土保持監測工作的重要環節,具有重要的現實意義。
2構建原則
(1)為鐵路建設服務的原則。水土保持的監測成果是為水土保持生態建設和國民經濟發展服務的。因此,在對指標的選擇時應該為減少鐵路工程建設過程中的水土流失所服務。(2)創新性原則。水土保持學科是一門綜合性學科,在不斷吸收其他學科的精髓,如生態修復理論,3S技術等,水土保持監測技術方法在不斷的創新。因此,鐵路工程水土保持監測指標的建立,既要傳承傳統,還得吸收先進的理論和方法,才能正確反映鐵路建設過程中的水土流失動態變化。(3)代表性原則。由于鐵路在建設過程中影響水土流失的因素比較復雜,且相互關聯,影響水土流失的權重也不盡一樣,因此產生水土流失的形式也比較多樣化。因此,在選擇監測指標時,應該選擇具有代表性的影響因子。(4)全面性原則。監測指標的選取要能夠充分反映鐵路工程在建設過程中水土保持工作的方方面面,以便科學合理、真實全面的表現水土流失的動態變化,使各個指標之間既不重復,又相互聯系。(5)實時性原則。由于鐵路工程在建設過程中必然會受到自然和社會兩方面的影響,建設規模、施工進度和質量也在時刻變化。為了能夠準確反映水土流失的動態變化過程,因此監測及其數據就要求實時的更新,否則會失去水土保持監測的意義。
3監測指標體系結構層次
水土保持監測指標體系在結構上分三個層次,分別稱為指標類、指標亞類和指標。(1)指標類。指標類從應用出發,依據水土保持監測的內容和水土保持中的作用與功能劃分出相互獨立、內容完整、互不混淆的幾大類,各類之間在反映水土流失特征上有質的差異。好(2)指標亞類。指標亞類是指標類的補充和延伸,劃分依據是指標的綜合特性,或自然屬性各異,或侵蝕動力不同,或治理措施、效果和危害種類不同,表達了指標類的分異和指標亞類的共同特性。(3)指標。指標是監測指標體系的基本組成單元,是直接調查、測驗和分析計算的信息結果,對指標亞類的數量、強度、變化速率給與直接度量,處于系統的最低層。
4水土保持監測指標體系構建
根據鐵路工程的施工工藝和水土流失特點,結合構建原則和層次結構,將鐵路工程水土保持監測指標劃分如下。為水土流失因子、水土流失狀況、水土流失危害、水土保持措施、水土保持效果五個指標類,每個指標類劃分指標亞類和指標。其中水土流失因子指標類包括7個指標亞類和48個指標,水土流失狀況指標類包括11個指標亞類和74個指標,水土流失危害指標類包括3個指標亞類和14個指標,水土保持措施指標類包括4個指標亞類和20個指標,水土保持效果指標類包括4個指標亞類和18個指標,總計5個指標類,29個指標亞類,174個指標。鐵路工程水土保持監測指標體系。
5結論