李文影，歐陽力，鞠敏睿，李文超，劉建新，陳生永，葛文鋒

(黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

2015年，中共中央發(fā)布了《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網絡建設方案》方案中提到，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是生態(tài)環(huán)境保護的基礎，是生態(tài)文明建設的重要支撐。做好水土保持工作，能夠有效預防水土流失，從而達到保護、鞏固、改良水土資源的目的，更大程度上提高土地的生產力，促進經濟效益與社會效益的同步提升。做好水土保持工作一定程度上順應了國家對于建立良好生態(tài)環(huán)境的要求，但與此同時，我們需要通過不斷優(yōu)化水土保持監(jiān)測技術，了解導致水土流失現(xiàn)象出現(xiàn)的原因、明確水土流失情況的嚴重程度、掌握水土保持工作的開展成效，從而為后續(xù)的水土保持監(jiān)測工作的開展提供有效的參考依據(jù)。凍融侵蝕區(qū)區(qū)水土保持工作的開展難度較大，但周邊區(qū)域的開發(fā)建設活動卻無法避免，在過去的很長一段時間中，由于水土保持監(jiān)測工作技術的研究仍然存在著諸多不足，水土保持監(jiān)測工作的開展仍然有著較大的進步空間。在下文中，我們具體對于凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術研究的必要性開展分析，希望能為防治水土流失工作的有序開展積累更加豐富的經驗[1-3]。

1 國內水土流失現(xiàn)狀分析

所謂水土流失，簡單來說就是指因為受到自然條件或人為因素的影響，每次降雨后產生的大量雨水未能被土壤所吸收，也未能沿著土壤順勢下流，造成了土壤和水分的同時流失。一般來說，水土流失主要與土地利用方式不合理、地面植被受到嚴重破壞、選用的耕作技術缺乏科學性、當?shù)卮嬖谶^度放牧情況、區(qū)域內的土質本身就較為松散、地面的坡度較大等原因有著直接的關系。一旦出現(xiàn)了水土流失情況，土壤中的肥力也會隨著水土而大量流失，不利于在區(qū)域內開展耕作，而流失的土壤可能會阻塞河流、水庫，導致水利工程應有的作用無法得到充分發(fā)揮，工農業(yè)生產水平降低，甚至誘發(fā)其他災害的出現(xiàn)。常見的水土流失情況主要可以分為水力侵蝕、重力侵蝕和風力侵蝕幾種類型。在過去的很長一段時間中，我國重視開展水土保持工作，通過加強對于水土流失的治理、控制人為破壞水土的行為，極大程度上遏制了水土流失的現(xiàn)象，增加了水土流失的治理面積。根據(jù)2020年有關部門對中國水土流失治理面積的調查研究，當年國內水土流失治理面積已經達到了143 122 khm2，相對于前一年增長了約4.22%。

凍土侵蝕主要是因為土壤或巖石裂縫中的水分因為不斷凍結，其體積明顯膨脹，裂縫越來越大，裂縫的數(shù)量越來越多，達到一定程度時，土壤或巖石就會出現(xiàn)碎裂情況，而隨著土壤的消融，其抗腐蝕性能明顯降低，受到重力的影響，極有可能會出現(xiàn)巖土順坡向下產生明顯位移的情況。相對于其他區(qū)域而言，凍融侵蝕區(qū)的水土保持難度較大，而不同于水力侵蝕、風力侵蝕等領域的要求，有關凍融侵蝕區(qū)水土保持的研究數(shù)量極其匱乏。只有不斷地加強水土保持監(jiān)測技術的研究，才能夠避免水土流失問題的持續(xù)發(fā)酵，為經濟發(fā)展水平的進步和人民生活水平提高奠定更加堅實的環(huán)境基礎[4]。

2 凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術研究的必要性

2.1 強化水土保持監(jiān)測技術

在新的時代背景下，國家、政府和人民都給予了生態(tài)文明發(fā)展足夠的關注與重視。在過去的很長一段時間，我們?yōu)榱酥\求更高的經濟效益、為了更好的助推社會進步，有時會選擇以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價，獲得某一方面的收益。而與生態(tài)環(huán)境相關的事，從來沒有小事。一旦生態(tài)環(huán)境受損，即便短期內不會造成嚴重的后果，也會為長期的發(fā)展埋下隱患。在《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網絡建設方案》中，明確規(guī)定，“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是生態(tài)環(huán)境保護的基礎，是生態(tài)文明建設的重要支撐”，做好水土監(jiān)測技術的研究工作，有助于建設起完備的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系，為后續(xù)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作的開展提供更加有力的數(shù)據(jù)支持。水土保持是加強生態(tài)文明建設的重中之重，更是促進經濟、社會同步發(fā)展的有力支撐，國內相應的水土保持部門必須要持續(xù)加強對于水土保持的監(jiān)測管理，落實相應的考核與評估工作。尤其是對于凍融侵蝕區(qū)的水土保持而言，需要通過監(jiān)測的方式，掌握水土保持任務的實施進度、明確水土防治工作的開展效果、合理控制水土保持工作的開展強度。凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術研究能夠使我們及時了解水土保持的情況，從而及時向有關部門作出反饋，以動態(tài)監(jiān)測的方式時刻掌握水土監(jiān)測的動向，從而明確下一階段水土保持工作開展的重點和難點[5-6]。

2.2 優(yōu)化水土監(jiān)測技術

隨著人們對于水土監(jiān)測工作正式程度的不斷提升，如今，水土保持監(jiān)測已經上升到了法律的高度，水土保持工作的開展離不開水土監(jiān)測技術的輔助，只有科學合理的利用水土監(jiān)測技術、不斷完善水土監(jiān)測技術，才能夠為水土流失問題的治理、水土流失現(xiàn)象的預防監(jiān)督、水土保持工作的規(guī)劃評價奠定更加堅實的基礎。國家已經制定了與水土保持工作相關的《中華人民共和國水土保持法》，這在無形當中為水土保持工作的開展和水土監(jiān)測技術的研究指引了新的方向。我們要求國家、政府、社會公眾都能夠參與到水土保持工作開展的過程中，以水土流失的動態(tài)監(jiān)測為水土保持監(jiān)測的著手點，確定科學合理的水土保持工作目標，同時充分運用現(xiàn)代化的水土保持技術和水土保持監(jiān)測技術優(yōu)化監(jiān)測手段、完善監(jiān)測方案。凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術本身就存在著較大的空白區(qū)域，加強這一方面的技術研究，充分利用現(xiàn)代化的信息網絡技術，更有助于相關工作人員獲得精準可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立完備的水土保持大數(shù)據(jù)平臺，為后續(xù)水土保持工作的開展奠定更加堅實的基礎[7]。

2.3 國內水土保持工作的嚴峻的形勢

眾所周知，水土流失往往不僅是因為人為操作而導致的，同時也會受到自然因素的影響。某些地區(qū)的水土流失情況是無法避免的，凍融侵蝕區(qū)的水土流失就多半屬于自然現(xiàn)象。當?shù)氐牡孛嫫露仍蕉盖?，地表徑流的速度越快，就會對于土壤產生更加強大的沖刷力和侵蝕力。而隨著水土的不斷流失，在這一過程中，會聚集更多的地表徑流，產生的沖刷力和侵蝕力也越來越強。加之在自然條件下，難免會出現(xiàn)降水情況，一旦出現(xiàn)較為嚴重的降水，大量的水分滲透到土壤中，而殘余的水分則會變成地表徑流，加劇對于地表產生的沖刷力。凍融侵蝕區(qū)的地面組織成分較為特殊，質地松軟的土壤、存在著裂縫的巖石等都在無形中埋下了水土流失的隱患。加之，凍融侵蝕區(qū)本身不是與許多植被的生長，區(qū)域內已有的草木較為稀疏，水土的固結力不強，也會誘發(fā)水土流失情況。從某種程度上來看，盡管國家和政府投入了較多的時間和精力，并制定了相應的政策法規(guī)對于人為導致水土流失的行為予以了嚴格的約束，但自然原因導致的水土流失仍然是無法規(guī)避的，也就是說，即便目前的水土流失治理情況已經初具成效，但并不代表未來不會出現(xiàn)更加嚴重的水土流失情況。相關調查顯示，與世界上的許多國家相比，中國的水土流失情況都是極為嚴重的。而水土流失對環(huán)境發(fā)展、經濟發(fā)展甚至是社會建設而言，都會產生極為不利的影響。我們需要充分掌握水土流失情況，明確水土流失可能導致怎樣嚴重的后果，才能做出更好的決策[8-9]。

2.4 針對凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術的研究十分匱乏

根據(jù)上文中的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，導致水土流失問題的原因多種多樣，因此，水土流失現(xiàn)象也能劃分為多種不同的類型，后續(xù)的治理難度極大，有些區(qū)域存在的水土流失情況甚至是由于多種原因共同作用導致的。人們給予了水土流失工作足夠的重視，水土流失的動態(tài)監(jiān)測水平越來越高。伴隨著城市化發(fā)展水平的逐步加快，各類生產建設工作的開展、自然界中強勁的風力、大量的降水都可能成為持續(xù)誘發(fā)水土流失問題的原因。就目前情況來看，針對水力侵蝕、風力侵蝕等水土保持監(jiān)測技術的研究已經具備了較為堅實的理論基礎，技術人員可以根據(jù)獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)了解水土侵蝕狀況，從而更好的為后續(xù)的生產和發(fā)展所服務。有關水土保持動態(tài)監(jiān)測的技術規(guī)定并未完全覆蓋到凍融侵蝕區(qū)域當中，動態(tài)監(jiān)測的流程日益完備，能夠在水力侵蝕的監(jiān)測中了解土壤侵蝕的影響因子，包括土壤的可侵蝕性、土壤的侵蝕力、相關區(qū)域的地形坡度和地形長度、植物的覆蓋率等，從而了解區(qū)域的水土流失分布狀況；也能夠在風力侵蝕的監(jiān)測中，掌握地表土的濕度、地表的平整程度、植被的覆蓋率以及不同風速等級的累計時間等，從而獲得相應的動態(tài)監(jiān)測成果。國內有關重力侵蝕和凍融侵蝕的技術并非完全匱乏，但卻仍然有著較大的研究空間，監(jiān)測的范圍較為狹窄，很多時候，凍融侵蝕區(qū)的水土保持監(jiān)測不得不選擇借助水力侵蝕的監(jiān)測方法或者風力侵蝕的監(jiān)測方法，這無疑是不相適宜的。從長遠發(fā)展的角度上來看，凍融侵蝕區(qū)的開發(fā)建設工作仍在持續(xù)開展，我們急需探求更加完備的凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術，隨時隨地的掌握水土監(jiān)測情況，為相關區(qū)域的開發(fā)和建設積累更加豐富的參考數(shù)據(jù)。

3 凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術研究的方向

3.1 遙感技術的應用

凍融侵蝕區(qū)的水土保持工作開展難度較大，很多時候，人們無法直接去到監(jiān)測區(qū)域中捕捉監(jiān)測數(shù)據(jù)。但隨著遙感技術的飛速發(fā)展，遙感影像的分辨率越來越高，即便是對于凍融侵蝕區(qū)的水土流失狀況，也可以運用遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測的方式了解區(qū)域內的地形、地貌情況，結合人工監(jiān)測的方式提升水土保持監(jiān)測的精準度和高效性。凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術的研究可以從合理的利用遙感監(jiān)測技術著手，通過對所捕捉到的遙感影像進行深層處理，獲取與凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測相關的數(shù)據(jù)信息的支持，從而滿足動態(tài)監(jiān)測的要求。遙感監(jiān)測技術的優(yōu)勢在于能夠在較短的時間內獲取大量的信息，并且不會過多的受到時間、空間的影響，但由于凍融侵蝕區(qū)的地址條件和氣候條件較為復雜，遙感圖像監(jiān)測技術的應用可能會受到外界因素的干擾和影響，導致技術人員獲取到的圖像不夠清晰、不夠精準，并且遙感圖像監(jiān)測技術的應用成本相對較高，對技術人員的專業(yè)能力素養(yǎng)也有著較高的要求。

3.2 三維激光掃描技術的應用

相對于遙感技術而言，三維激光掃描技術的自動化水平更高、息獲取的精準性更強，只需利用較短的時間就能夠獲取到充足的三維數(shù)據(jù)，并結合實際需求進行模型重構，以便獲取到更加可靠、精準、全面的監(jiān)測數(shù)據(jù)。將三維激光掃描技術應用于凍融侵蝕區(qū)的水土保持監(jiān)測領域中，能夠產生較好的應用效果，因為這種技術的采樣精度較高、采樣分辨率較高、采樣速率較快，更有助于及時獲取水土流失信息，提升水土流失計量的精度。三維激光掃描技術同時也存在著不適合被應用于凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術領域的弊端，例如雖然能夠獲取到大量的信息，但數(shù)據(jù)信息的處理難度極大，在這一過程中會消耗大量的資金，而且三維激光掃描數(shù)據(jù)會較多地受到噪點的影響，可能會降低數(shù)據(jù)信息的有效性。

3.3 無人機低空遙感技術的應用

凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術的研究可以更多地借助無人機低空遙感技術的支持。技術人員可以借助無人機拍攝相應的影像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息在經過處理后能夠反饋出凍融侵蝕區(qū)的水土流失防治情況。與衛(wèi)星遙感技術相比，無人機低空遙感技術的時效性和靈活性更強，能夠較大程度上反饋出區(qū)域內的水土流失狀況和區(qū)域內的水土保持水平，幫助技術人員觀測到水土保持的類型、數(shù)量、面積。但與此同時，凍融侵蝕區(qū)的水土保持監(jiān)測如果需要運用無人機低空遙感技術，還需要明確這種技術類型的缺陷。例如無人機監(jiān)測技術的垂直精度較低，后續(xù)處理監(jiān)測信息和影像信息的難度較大，且其運行會受到自然天氣狀況的影響，在雨水天氣無法使用無人機進行水土流失監(jiān)測，并且還需要投入大量的資金作為支持。

除此之外，我們還可以選擇將無人機監(jiān)測技術與三維激光掃描技術進行有機結合，為凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測工作的開展提供雙重技術保障。如今，無人機監(jiān)測技術水平迅速提高，為了滿足其在不同領域中的應用需求，許多專業(yè)人員選擇將無人機監(jiān)測技術與其他傳感器技術進行有機融合，三維激光掃描儀就是一個不錯的選擇。三維激光掃描儀與無人機緊密合作，能夠快速精準的獲取地面上的三維坐標，拍攝有價值的影像數(shù)據(jù)，測算出監(jiān)測區(qū)域內的水土流失量。

4 總 結

水土保持始終是生態(tài)文明建設領域中極為重要的一項內容，做好水土保持監(jiān)測工作，有助于我們了解土壤情況，避免水土流失問題的持續(xù)惡化。結合現(xiàn)實情況來看，目前已有的水力侵蝕監(jiān)測技術和風力侵蝕監(jiān)測技術已經較為完備，基本能夠滿足開展動態(tài)監(jiān)測的需求，反觀凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術，仍然存在著較大的進步空間。大力促進凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術的研究，順應了新時代發(fā)展對于強化水土保持監(jiān)測技術的要求，滿足了國家和政府對于水土保持工作的開展要求，有助于應對國內水土保持工作開展的嚴峻形勢，也有助于填補凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術研究的空白。針對凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術的研究應當持續(xù)開展，相關部門應當不斷優(yōu)化自身的水土保持監(jiān)測法律意識，建立更加完備的水土保持監(jiān)測體系，提高所獲取到的水土監(jiān)測數(shù)據(jù)的利用率，同時積極主動地將新的技術和新的方法應用于凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測領域當中。文章還對于未來凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測技術的研究提出了幾方面的建議，例如將遙感技術、三維激光掃描技術、無人機低空遙感技術等應用于凍融侵蝕區(qū)水土保持監(jiān)測工作中，不斷完善水土流失監(jiān)測方法，使水土保持工作能夠產生更加顯著的環(huán)保效益、社會效益和經濟效益。