土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人們觸手可及的常見物質(zhì)，也是構(gòu)成世界的重要自然要素之一。近年來，隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人類對(duì)土壤的開發(fā)和利用達(dá)到了空前的高度，同時(shí)對(duì)土壤的破壞、對(duì)環(huán)境的污染也日趨嚴(yán)重。土壤侵蝕修復(fù)監(jiān)測已箭在弦上，隨著土十條的出臺(tái)，土壤修復(fù)總算是步入正軌。

盤點(diǎn)用于土壤侵蝕修復(fù)監(jiān)測的技術(shù)方法

自開始土壤侵蝕研究以來，土壤侵蝕監(jiān)測技術(shù)不斷發(fā)展。常規(guī)土壤侵蝕監(jiān)測方法主要包括調(diào)查法、徑流小區(qū)法、侵蝕針法、水文法、模型估算法和遙感解譯法等。常規(guī)方法野外工作量大、效率低、周期長，不能適應(yīng)現(xiàn)代土壤侵蝕監(jiān)測高時(shí)效性、自動(dòng)化、系統(tǒng)化的發(fā)展趨勢。隨著現(xiàn)代認(rèn)識(shí)和技術(shù)水平的發(fā)展，土壤侵蝕監(jiān)測技術(shù)出現(xiàn)多學(xué)科的交叉結(jié)合，監(jiān)測精度也由定性到半定量、定量和精確定量的提升。先進(jìn)的多元數(shù)據(jù)遙感監(jiān)測、航拍技術(shù)、多孔徑雷達(dá)技術(shù)、光電探測技術(shù)等開始融入土壤侵蝕監(jiān)測領(lǐng)域。

*核素示蹤*

隨著核素分析技術(shù)的發(fā)展和利用，核素示蹤成為土壤侵蝕監(jiān)測的一種新方法。核素示蹤在不改變原地貌、不需要固定的野外觀測設(shè)施的條件下對(duì)土壤侵蝕進(jìn)行定量表達(dá)，具有成本小，勞動(dòng)強(qiáng)度低，分析和量化精度高等特點(diǎn)。

*沉積泥沙反演*

湖泊或塘庫沉積泥沙是流域侵蝕土壤的匯，記錄流域近期環(huán)境變化。泥沙反演法利用保存在湖泊或塘庫泥沙沉積序列中的各種信息來重構(gòu)流域土壤侵蝕和沉積過程。

*現(xiàn)代原位監(jiān)測*

隨著現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集、無線傳輸和數(shù)據(jù)自動(dòng)分析技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代原位觀測成為土壤侵蝕監(jiān)測發(fā)展的新方向。不同于徑流小區(qū)、侵蝕針等傳統(tǒng)原位監(jiān)測技術(shù)，以土壤侵蝕自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)為代表的現(xiàn)代原位監(jiān)測滿足了監(jiān)測數(shù)據(jù)時(shí)效性和完整性的要求，適應(yīng)系統(tǒng)化、自動(dòng)化需求，基于光電探測、無線數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制等技術(shù)，集氣象、水文、土壤、泥沙、水質(zhì)數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、管理、評(píng)價(jià)和輸出為一體的立體監(jiān)測平臺(tái)。

*現(xiàn)代地形測量*

土壤侵蝕和沉積在地形上表現(xiàn)出細(xì)微變化，現(xiàn)代地形測量技術(shù)監(jiān)測土壤侵蝕和沉積的前提是能夠甄別出這種微地形變化，即滿足精度要求。傳統(tǒng)土壤侵蝕調(diào)查借助地形圖在野外目視判讀勾繪侵蝕圖斑，只能實(shí)現(xiàn)定性或半定量的評(píng)價(jià)。數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展解決了傳統(tǒng)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，精度低的缺點(diǎn)。

*三維激光掃描*

三維激光掃描儀在不接觸被測目標(biāo)，不對(duì)流域坡面產(chǎn)生人為干擾的情況下獲取目標(biāo)若干點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行高精度的三維逆向模擬，重建目標(biāo)的全景三維數(shù)據(jù)或模型。基本原理是由激光脈沖二極管周期性發(fā)射出激光脈沖經(jīng)旋轉(zhuǎn)棱鏡射向目標(biāo)，電子掃描探測器接受并記錄反射回來的激光脈沖，產(chǎn)生接受信號(hào)，光學(xué)編碼器記錄整個(gè)過程的時(shí)間差和激光脈沖角度，微電腦根據(jù)距離和角度計(jì)算采集點(diǎn)三維信息。目標(biāo)范圍內(nèi)連續(xù)掃描便形成“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)，經(jīng)后處理軟件對(duì)“點(diǎn)云”處理，轉(zhuǎn)換成絕對(duì)坐標(biāo)系中的模型并以多種格式輸出。土壤侵蝕監(jiān)測對(duì)2個(gè)時(shí)相的目標(biāo)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)和疊加處理，分析計(jì)算土壤侵蝕和沉積量。

*差分GPS*

全球定位系統(tǒng)(GPS)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量技術(shù)采用實(shí)時(shí)處理2個(gè)測站載波相位觀測量的差分方法，實(shí)時(shí)三維定位，精度可達(dá)到厘米級(jí)。基本原理是：2臺(tái)GPS接收機(jī)分別作為基準(zhǔn)站和流動(dòng)站并同時(shí)保持對(duì)5顆以上衛(wèi)星的跟蹤。基準(zhǔn)站接收機(jī)將所有可見衛(wèi)星觀測值通過無線電實(shí)時(shí)發(fā)送給流動(dòng)站接收機(jī)。流動(dòng)站根據(jù)相對(duì)定位原理處理本機(jī)和來自基準(zhǔn)站接收機(jī)的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，計(jì)算用戶站的三維坐標(biāo)。利用GPS獲取目標(biāo)多時(shí)相DEM并將其配準(zhǔn)到同一坐標(biāo)系，對(duì)比獲取目標(biāo)的土壤侵蝕量或沉積量。

*攝影測量*

攝影測量技術(shù)發(fā)展到當(dāng)代，經(jīng)歷了模擬攝影測量、解析攝影測量和數(shù)字?jǐn)z影測量3個(gè)發(fā)展階段。特別是數(shù)字?jǐn)z影測量的出現(xiàn)，融合了攝影測量和數(shù)字影像的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識(shí)別等技術(shù)，將攝取對(duì)象以數(shù)字方式表達(dá)。GPS輔助動(dòng)態(tài)精密定位，實(shí)現(xiàn)空中自動(dòng)三角測量，提高攝影測量的效率和精度，即利用安裝在飛行器上和設(shè)在地面多個(gè)基準(zhǔn)站的GPS獲取航攝儀曝光時(shí)刻攝站的三維坐標(biāo)，將其視為附加攝影測量觀測值引入攝影測量區(qū)域網(wǎng)平差中，以空中控制代替地面控制來進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差。

*差分雷達(dá)干涉測量*

合成孔徑雷達(dá)(SAR)以飛機(jī)或者衛(wèi)星為搭載平臺(tái)，通過接受能動(dòng)微波傳感器發(fā)射微波被地面反射的信息來判斷地表的起伏和特征。SAR同時(shí)還記錄反射電磁波的相位信息。合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)(InSAR)是將SAR單視復(fù)數(shù)(SLC)影像中的相位信息提取出來，進(jìn)行相位干涉處理得到目標(biāo)點(diǎn)三維信息。

*低空無人飛行器遙感系統(tǒng)*

低空無人飛行器遙感是隨計(jì)算機(jī)、GPS和飛行控制技術(shù)發(fā)展而興起的一種遙感測量系統(tǒng)，集飛行器控制技術(shù)、遙感傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)于一體，以無人飛行器為飛行平臺(tái)，高分辨率數(shù)字遙感設(shè)備為機(jī)載傳感器，獲取低空高分辨率遙感數(shù)據(jù)。性能穩(wěn)定、質(zhì)量輕的無人駕駛飛行平臺(tái)是該系統(tǒng)的基本硬件設(shè)施。遙感傳感器和控制系統(tǒng)用于獲取遙感影像，是系統(tǒng)的重要組成部分。

*光電侵蝕針系統(tǒng)*

光電侵蝕針是在一個(gè)透明的聚丙烯管中依次排列的一組光電池感應(yīng)可見光，入射子激光發(fā)出的光生載流子在外加偏壓下進(jìn)入外電路后，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，形成可測光電流，根據(jù)探針傳感器產(chǎn)生的電壓與探針暴露長度正比例關(guān)系推算侵蝕深度。光電侵蝕針可自動(dòng)監(jiān)測土壤侵蝕和沉積過程，連續(xù)記錄地貌變化。土壤侵蝕監(jiān)測技術(shù)眾多，不同的方法有其適用的時(shí)空尺度和前提。實(shí)踐證明，三維激光掃描、差分GPS、核素示蹤、沉積泥沙反演、自動(dòng)測量系統(tǒng)等一批新方法和新技術(shù)適應(yīng)土壤侵蝕監(jiān)測的理論發(fā)展和實(shí)際需要，具有巨大的潛力，是今后土壤侵蝕監(jiān)測研究的方向?，F(xiàn)今，我國水土保持監(jiān)測的技術(shù)在不斷提高，監(jiān)測成果不斷積累，有力地支持了國家水土保持生態(tài)建設(shè)。隨著土壤監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測所需要的技術(shù)已經(jīng)不成問題，關(guān)鍵在于如何建立一個(gè)適合本地區(qū)實(shí)際的動(dòng)態(tài)監(jiān)測模型。