全球定位系统技术在荒漠化监测中的应用

全球定位系统技术在荒漠化监测中的应用

王伟民孙司衡

（圈家林业局调直规划脘，中国荒漠化监测中心北京和平里东钎１８号ｌ０ｏ７１４）

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摘要：本文主要介绍了全球定付系统技术在ｉ§姆年全国宏观荒漠化监测中的大规模应用实践。简要分析了在咀３ｓ技术为主要技术手段ｆ内荒？焚化嘶删技术体系中．ＧＰＳ所发挥的重要作用和尚需解决的问题。

关键词：荒漠化荒漠化ｎ：ｊ删ＧＰＳ技术应用

．荒漠化与荒漠化监测

１．１十地荒漠化

根据１９９４年联合国防治荒漠化公约．荒漠化是指包括气候变异利人类活动任内的种种冈素造成的干旱、半干旱雨ｌ皿湿润干旱地区的土地退化。土地退化是指由了一种营力或数种营力结合致使干早、半二Ｆ旱和亚湿润干旱地区的雨浇地、水浇地或使草原、牧场、森林和林地的生物或经济生产力和复杂性的下降或丧失，其中包括：风蚀和水蚀致使土壤流失：土壤的物理、化学和生物特性或经济特性退化，及自然植被长期丧失。

我国是世界上受荒漠化危害最为严重的国家之一。在我国的藕北、华北和东北分布着大面积的干早、半干旱和亚湿润干旱地区，总面积约３３１７万平方公里，涉及全国１８个省、市、自治区的４７０余个县级单位。其中，荒漠及不同程度的荒漠化土地约占５分之４。这些地区的生态环境极其脆弱，在曰益增长的人口压力Ｆ’土地荒漠化的形势日趋严峻。据１９９４年的调查统计，全国每年仅土地沙化面积就高达２４６０平方公里，相当于我Ｉ国一个中等大小的县。士地荒漠化的危害给这些地区的环境及社会经济的持续发展和人民群众的生活与生存造成了严重的威胁。

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１．２荒漠化监测

为尽快遏制荒虞化的发展，我国由国家林业局归口统筹全国防治荒漠化的工作。同时，

在国家林业局调查掘划设计院的基础上组建了中国荒漠化监测中心。以便尽快地全面掌握

我国荒漠化现状，勾我国防治荒漠化的宏观决策和治理服务。这也是与国际防治荒漠化工

作接轨并对联台国ｒ方治荒漠化公约承担义务和责任的需要。通过多年的理论研究、技术探

索和试点，逐步形成了一套依靠先进的遥感技术获取土地荒漠化信息，以（；Ｐｓ技术现地定

位、复位和补充信息，以Ｇ１Ｓ技术结台数学模型技术处理，分析和管理信启．，即以３Ｓ技术

为梭心的、高效、｜隹确地进行荒漠化的现状和动态监测的技术体系。可见，全球定位系统

（Ｇ１３ｓ）是进行荒；｛５：化监测不可缺少的主要技术手段之一。

国家林业局于Ｌ９９８年开始组织实施第一次全国宏观荒漠化监测，要求ｉＬ９９９年底完成。

监测对象除荒漠化７ｉ候区的荒漠化土地外，丕有全国各省的沙化土地。荒瀵化土地监测范

围为干旱、半干旱，、Ⅱ亚湿润干旱地区，沙化上地监测范围为所有存在沙化．｛二地的地区。全

国和各省（市、自ｆｊ区）荒漠化土地和沙化一地监测以五年为一个监测周期。

此次监测的主ｊ。ｇ方法是采用以省（市、自冶区）荒漠化土地或沙化土地监测范围为调

台总体，系统布设旧定样线进行遥感与实测结台的平均数或成数抽样估计、定期复查对比

的方法。总共约设残了３万６千个固定样线。调查完成后，提交各省（市、自治区）荒漠

化土地和沙化土地而积现状及动态宏观数据，全国荒漠化土地和沙化：ｒ地面积现状及动态

宏观数据由各省（１口、自治区）数据合计而成。在某些受关注的局部重点地区采辟ｊ实测结

合遥感、区划图斑ｊ生行调查的办法，得剑荒漠比十地和沙化土地面积现状、动态和分布的

详细情况。

在荒漠化监测ｕ，样地的步设和’Ｆ—ｊ｜ＩＪ监捌的样地复位，遥感削读解译标志的确定和

建立荒漠化信息系统有关现地信息的采集，ｌＥ是ＧＰＳ的定位和导航两个基本功能可以充分

发挥作用的领域。

二．在荒漠化监测ｒ，应用ＧＰＳ技术的初步实践

２．１技术准备

在荒漠化监测ｕ，ＧＰＳ是必不可少的。本次全国性监测工作约需ＧＰＳｉＳ０台左右。要

求高、数量人、时¨紧、经费肓限，选择适当型号的ＧＰＳ接收器就十分重要。ＧＰＳ接收器

有很多种，其中有一种是只有定位和导航功能的简单型，还有就是具有差分功能的带有数

据字典的专业型。ｉ业型接收器的精确度高．功能强大，但是价格ｊＲ高．不利于大规模的

使用。ＧＡ心【ＮＧＰＳｉ２Ｃ以其优良的性能价格比成为了此次监测的首选。ＧＡＩＮＩＮＧＰＳ１２Ｃ是

１２个频道中文操作系统的ＧＰＳ接收器。它具有接收卫星信号速度快，抗屏蔽能力强，操作

简单的特点。虽然ＧＡＲＭＩＮ１２不具备差分功能，但是由于Ｉ接收器本身抗多径反射的能力强，

而且还具备单点定，Ｚ时收取多点信息求平均做平滑，以减少其单点定位误差的特点。在导

航上．它具钉两个早面：罗盘导航和公路导航，这两个界面都十分直观，使导航变得很容

易。

ＧＡＲＭＩＮＧＰＳｌ：另一个突出的特点，也是对荒漠化监洲特别有＿｝｝ｊ的功能就是坐标系可

以同现今用的地形ｌ目相匹配。我围的地形图所采用的是北京５４坐标，以公里网格的形式表

示。在（；ＡＲ～１１Ｎ１２ｊ划叟器上，通过设置ｆ１Ｊ＿以错到与地形图一致的坐标系。具体的作法是：

①开机后，拟到“功能设定”界面，徂次界面中，将光标移到“导航”选项。进入・

②进入后，将光标放在“标位格式”上，此时按“输八”键，可以看到此时只有第个

字母为反白显示，利用上ｒ键找到“ＵｓｅｒＧｒｉｄ”选项。

③在“ＵｓｅｒＧ；－ｉｄ”选项上，按“输入”键，进入“用户定义”界面，其中“ＬＯＮＧＩＴＵＤＥ

ＯＲＩＧＩＮ”是要求输入地形图的中央经线，地形图的中央经线是由它所处带通过计算得

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Ｐ一饥；’ｉ慧濡

出的。常用的１：１０万地形图是六度带，查地形图的纵坐标，一般表示为”｝｝＃，前两

位就为地形图所处的投影带号，如前面两位是１８，那么中央经线为１８乘以６减３，等

于１０５度。将求出的中央经线输入后，按“输入”键。光标下移到“ＳＣＡＬＥ”。

④在“ＳＣＡＬＥ”项上．将０．９９８改为１。按“输入”键，光标下移到ＦＡＬＳＥ‘Ｅ’选项。

⑤在ＦＡＬＳＥ‘Ｅ’选项，将数值输入为５０００００．Ｏｍ。次项是为了避免坐标出现负值。连续

按“输入”键，到“存入”项，按“输入”键存入。

⑤存入后，回到“导航设定”界面。将光标移到“坐标系统”项上，按“输入”键此

时，“业标系统”内的第一个字母为反白。

⑦利用上下键调整，找到“Ｕｓｅｒ”项。按“输入”键，进入“用户坐标”界面。将“用

户坐标”界面内的所有参数均调为零。在“存入”项上按“输入”键存入。此时系统

默认坐标为北京５４坐标。

以上设置完成后．就将地形图与ＧＰＳ有机的匹配在一起。从图上查出的公里网坐标可以很容易的输入ＧＰＳ接收器中，而在ＧＰＳ接收器上读出的点则可在地形图上直接找到。这

就使地形图和ＧＰＳ可以互相查询，为野外作业提供了方便。

遥感图像的选择和处理，也是监测工作开展的必要准备。ＴＭ图像是目前我国广泛应用的航天遥感剀像，它具有较高的分辨率，像素人小为３０术；波段信息量大，有７个通道：

覆盖而人，每景ｔ８５ＫＭＸ１８５ＫＭ；获取速度快：几何精度高，便丁汁算机处理，分类能力好：

价格中等一些特点。此次监测就是选取的ＴＭ卫星目像。

选好ＴＭ图像后，对图像的处理也很重要。图像处理包括对图像的儿阿精校正；波段组合；图像信息增强和加载地理信息等。其巾在加载地理信息时，将ＴＭ图像按地形图图幅分

幅，加载上与地形图一致的公里网格，这就使ＧＰＳ与地形图、ＴＭ图像结台起来，为开展荒

漠化监测打下了良好的基础。

２２ＧＰＳ在荒漠化监测中应用的技术步骤

２．２．１确定同定样线的位置

在荒漠化监测中，固定样线布设在调查总体ｌ：５万或ｌＯ万的地形图公里网交叉点上。

在进行实测样地调查时，先要在地形图上查找样线Ⅲ近有没有永久地物标，有永久地物标

的样线，现地采用引点方法确定样线位置：没有永久地物标的，则就要采用ＧＰＳ的导航来

确定样线位置。

荒漠化Ｌ地的监测范围为干早地区。干旱地区一般米说人Ｌ１密度小、交通不便、缺少｝｛月显的地物点．在地形图ｌ找到可以引点的明显地物是很困难的。而对于ＧＰＳ来说，地形

图的公里网交叉点的坐标是已知的，与ＧＰＳ的坐标系统址毁的，将坐标输入到Ｇ１３ｓｅ｝Ｊ，

利用导航功能就可以带领到达目的地。

实际操作中，ＧＡＩ｛ｌ＾ＩＫ１２的坐标输入是很简单的。化“功能设定”界面，将光标移到“航点”项，按“输入”进入。此时进入ｉＩ“航点”界面，界面上第一行是输入航点名称，

输入后按“输入”键确定。第二和第三行Ｙ，Ｊ公里网的纵坐标和横坐标，在输入时要注意坐

标的位数，ＧＰＳ显示的坐标的最小位是米。输入后将光标移到“完成”按“输入”键将点

存入。如果要再输入新点，则可利用“航点”界面Ｌ卜ｌ的“更新”项，更新使输入新点更简

单。输入航点后，按“导航”键，出现“去往航点”界面，选择要去往的航点，按“输入”

键确定。此时，导航界向自动…现，显示出航点的方位角，与现在所在地的直线距离，行

进的方向和速度，按现在的速度到达航点所需要的刚闸。而且它有罗盘导航和公路导航两

种形式，使导航更为直观。在距离航点大约１００米处，接收器显示“请按信息键”，按后，

信息显示“接近航点”。随着距离航点越来越近，接收器不停显示“接近航点”。但是由丁

ｓＡ政策的影响，接收器无法稳定接收信号，无法显示出信息“剑达航点”，此时的距离显

示不能稳定，数值在０．１Ⅲ一０．３ＫＭ之间变动。因此样线位置还要对照地形图来确定。

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