3S技术在湿地生态环境保护中的应用综述

2007年8月第5卷第4期

地理空间信息

ＧＥＯＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ

Ａｕｇ．，２００７

Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．４3S技术在湿地生态环境保护中的应用综述

刘涛1，胡友健1，肖本林2

（1.中国地质大学测绘工程系，湖北武汉430074；2.湖北工业大学，湖北武汉430068）

摘要：湿地是地球上生物多样性最丰富的生态系统之一，有着巨大的生态服务功能。以3S技术为代表的现代测绘技术，由于在数据和信息的获取、加工、管理与服务等方面较传统测绘技术有了长足的进步，其在湿地生态环境保护中的应用具有广阔的前景。拟对3S技术在湿地生态环境保护中的应用现状作一综述，对存在的问题进行分析，并探讨其发展趋势。关键词：湿地；生态系统保护；3S技术；发展趋势

Application of3S Technique to the Projection of

Ecologic Environment of Wetland

LIU Tao1，HU Youjian1，XIAO Benlin2

（1.Department of Geomatics Engineering，China University of Geosciences，Wuhan430074,China；

2．Hubei University of Technology，Wuhan430068,China）

Abstract：Wetland is one of the eco-systems with most rich biological diverse on the earth,which has enormous function of ecological services.3S technologies as the symbol of modern surveying and mapping technology will be widely used in the protection of Wetland ecologic environment due to its advantages in the acquisition，pro-cessing and management of spatial data over the traditional technologies.In this paper，the application of3S technologies in the protection of the ecological environment of wetland is summarized,some related problems are analyzed and development trend is probed into.

Key words：wetland；protectionh of ecologic environment；3S technique；development trend

湿地，在《湿地公约》中的定义是［１］：不问其天然或人工、常久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有静止或流动、咸水或淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过６ｍ的水域。湿地是处于开放水域与陆地之间过渡的生态系统，具有独特的结构与功能，是自然界最富有生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。湿地具有巨大的资源潜力和环境功能，它既为人类提供大量食物、原料和水资源，又在维持区域生态平衡，保持生物多样性和珍稀物种资源，尤其是在调节气候、均化洪水、净化水质、保持物种基因多样性等方面具有不可替代的作用［２］。

近年来，湿地的特殊性和重要性已受到全世界的关注。在湿地工作中充分利用有效的技术手段及现势成果和产品，成为当前的热门研究领域。湿地工作的关键在于定量化获取和分析湿地信息（包括时间上的和空间上的信息），以３Ｓ技术为代表的现代测绘技术的发展，为湿地的各项工作提供了新的技术手段和方法。利用３Ｓ技术进行湿地资源调查是湿地资源调查的重要发展趋势，它能克服传统的野外采样方法覆盖范围小、花费时间长且对湿地具有破坏性等缺点。本文拟对３Ｓ技术在湿地生态环境保护中的应用现状作一综述，对存在的问题进行分析，并探讨其发展趋势。

１ＧＰＳ在湿地工作中的应用

全球定位系统（ＧＰＳ）［１０］以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给空间位置信息的采集技术带来一场深刻的革命。随着全球定位系统的硬、软件的不断完善，应用领域还在不断地拓宽。目前，卫星导航定位数据的处理已经比较成熟地实现了自动化、智能化和实时化，借助于数据通信技术、ＲＴＫ技术、实时广域差分技术等，空间定位精度已达到ｍ级、ｄｍ级乃至ｍｍ级。

ＧＰＳ基本上能满足所有湿地工作的定位精度要求，并可大量减轻湿地工作的外业强度。ＧＰＳ可以为湿地信息系统提供小范围的精密数据，为湿地地理信息系

收稿日期:2007-06-05

项目来源：湖北省教育厅科技基金资助项目(G200514001)。

中图分类号：P258文献标志码:B文章编号:1672-4623(2007)04-0067-04

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统的建立提供主要的数据框架。小型ＧＰＳ系统携带方便，对湿地工作中需要补测的数据能够灵活应变，对湿地的野外验证和修改也能作出及时的处理。对湿地地理信息系统建立后的数据更新，ＧＰＳ也有很大作用，可对变更后的地形地貌进行测量，也可直接建立ＧＰＳ监测网，对湿地的情况进行实时监控。

２ＲＳ在湿地工作中的应用

遥感（ＲＳ）［１１］技术，具有感测范围广、现势性强、信息量大、获取信息快、更新周期短等特点，已经成为资源调查、环境监测、区域分析以及全球变化等领域不可缺少的研究手段，在地质、工程建设、农业土地调查等方面得到了广泛应用。卫星遥感把遥感技术推向了全面发展和广泛应用的崭新阶段。目前，卫星遥感的多传感器技术，已能全面覆盖大气窗口的所有部分。

遥感技术用于湿地信息采集与监测，对湿地不产生破坏性影响。利用遥感技术，可以对湿地生物资源的分布、生长状况及其变化进行估测。运用多时相、多平台的遥感动态变化监测技术及时获取湿地的动态信息，通过地理信息系统技术的空间分析功能和数据管理功能对遥感技术获取的湿地信息进行实时更新，可以获得湿地的动态变化情况。湿地类型的识别是制定湿地保护对策的基础和重要依据。随着人类对湿地遥感特征认识的深入，建立湿地遥感专家分类决策模型库，实现湿地信息自动分类提取，将是湿地遥感应用的发展趋势。目前常用的湿地遥感分类方法有人工解译、非监督分类、监督分类、智能分类和基于知识的湿地信息挖掘等。

湿地类型复杂多样，不同类型的湿地植被在光谱特征、物候景观及其地域生境等方面存在差异，而这些差异（即湿地信息）可通过多时相遥感影像和辅助的数据加以提取。湿地遥感分类的精度和效率取决于遥感图像的质量和遥感分类方法。由于传统影像的光谱和空间精度有限，多数研究主要集中在湿地景观尺度的分类识别上，常用的是ＴＭ遥感影像。其中，较为先进的方法是构建ＴＭ影像湿地信息提取优化模式，对ＴＭ影像进行湿地类型提取。随着遥感技术的不断发展，近些年研制的高精度（ＶＨＲ）卫星传感器为某些湿地类型的种群分类提供了可能。

遥感技术克服了传统方法覆盖范围小、费时费力、对湿地具有破坏性等缺点，成为湿地资源调查与监测的有效手段。在湿地分类方面，多光谱复合法、多时相复合法、多源信息复合法、基于专家知识等湿地遥感分类方法得到广泛应用。目前国内应用遥感数据进行湿地分类与制图越来越受到重视。

３ＧＩＳ在湿地工作中的应用

地理信息系统（ＧＩＳ）是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科。ＧＩＳ已应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。随着多媒体技术、空间技术、虚拟实景、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图形技术、三维图形芯片、大容量光盘技术及宽频光纤通讯技术的突破性进展，特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立，以及能提供接近实时对地观测图像的高分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射，这些都为ＧＩＳ技术的广泛深入应用展示了更加光明的前景。利用ＧＩＳ技术，可以建立湿地专题地理信息系统，有助于对湿地的海量数据实现描述、存储、分析和输出等，同时可利用空间信息查询、量算和分类、叠加分析、网络分析、缓冲区分析等新技术来优化对湿地的管理和维护［１２］。

人类的经济活动对湿地系统产生深刻的影响。利用ＧＩＳ数据库中的信息，可以分析经济的未来发展对湿地系统的可能影响。可以通过ＧＩＳ来获取相关的评价指标，所利用的数据包括土地利用、人口、工业和其他社会发展等信息。根据环境评价的分类，可对开发、保护计划或规划进行湿地的战略环境评价，对具体项目或保护区项目进行环境影响评价，对湿地生态系统进行累积影响评价。在湿地的评价方面，可以建立包括物理指标（湿地面积、水淹面积、排泄沟发布、土壤类型等）、植被情况以及邻近土地利用和经济发展情况的评价指标体系。目前国内有些专家开始进行湿地地理信息系统的设计和开发，包括基于ＵＭＬ的湿地地理信息系统的设计和开发［１３］；基于ＣＯＭ的湿地地理信息系统的设计［１４］；基于ＧＩＳ的扎龙湿地生态信息系统建立方法研究［１５］；滨海湿地地理信息系统的设计研究［１６］；广东省海岸带湿地管理信息系统［１７］等。

ＷｅｂＧＩＳ［１８］是ＧＩＳ融合Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技术发展起来的新技术，具有对大批量数据进行有效组织管理和分析检索的功能，可以实现交互式操作和数据共享。湿地研究的范围广，数据量大，需要把实测数据、统计数据、遥感数据等不同源数据进行复合处理，而且还需借助于ＧＩＳ的时空数据模型处理方法，与历史数据进行比较分析。湿地研究数据具有多测点、多时相、长距离、大范围和动态变化的特点，因此，针对湿地及其数据的特点，采用ＷｅｂＧＩＳ技术，建立湿地信息系统，能够更好地管理和保护湿地资源，有效地满足湿地科研和开发利用的需要。

４３Ｓ集成技术在湿地工作中的应用

传统的湿地调查工作大部分需要手工或人工完成，为了获取一个地区的湿地利用现状资料，往往需要长时间地进行土地调查，这其中需要各部门的协调工作，需要消耗大量的人力物力，但得到的结