3S集成技术在土地整治中的应用

黄晓峰

(泉州市土地整治中心，福建 泉州 362000)



3S集成技术在土地整治中的应用

黄晓峰

(泉州市土地整治中心，福建 泉州 362000)

摘要：总结了传统土地整治作业及管理方法中存在的问题，简要介绍了将3S 技术集成应用于土地整治的技术手段和实现原理，并在此基础上详细阐述了3S技术在土地整治项目的立项申报、设计审查、施工稽查和成果验收的具体应用。

关键词：土地整治；3S技术；集成应用

土地整治是一项系统工程，其本质是对田、水、路、林、村的综合整治，涉及的工作内容比较复杂，完成这一工作需要先进仪器设备和技术手段的支撑。传统的土地整治项目在实际实施管理过程中存在着“丈量难、记录难、定位难、分析难”等问题。但近年来，随着3S集成技术广泛应用于国土管理工作中，尤其是第二次全国土地调查及全国土地系统中的“一张图”工程等基础性工作的开展，各级国土资源部门积累了大量的基础地理数据，为3S技术在土地整治工作中的应用提供了基础。因此，本文在分析传统土地整治作业方法存在问题的基础上，提出了运用3S 技术的解决土地整治在项目申报、审批、检查、验收和成果利用各个阶段监管的技术难题，以期为今后开展土地整治管理工作提供技术上的借鉴。

1传统土地整治作业及管理方法存在的问题

土地整治项目从工作流程上可分为四个阶段：一是立项阶段；二是规划设计阶段；三是施工阶段；四是验收阶段。不同阶段的有不同的工作内容和管理要求。例如，在项目设计阶段，设计工作人员需要对项目的范围界线、地形地貌、河流水系、社会经济状况及等要素进行搜集，并对项目工程进行合理布局。在竣工验收阶段，验收组应对项目工程量、工程质量完成情况以及项目资金的使用情况进行全面复核，并确认该项目是否通过验收。可见，无论是土地整治项目管理的哪一阶段都需要进行数据采集、综合分析及管理决策。然而，传统的土地整治项目作业及管理方法一般是采用纸质图纸为基础，利用皮尺、测距仪、全站仪等常规测量工具对项目工程进行量算、定位和记录。这种传统的作业及管理方法在实际操作过程中存在很大的问题，主要表现在以下几方面：

1.1效率低。由于土地整治项目规模一般较大，地形地貌也较为复杂。而土地整治的作业和管理都需要采集大量基础数据。传统的基础数据的采集方法不论是测面积、量长度，还是数点状工程的数量及具体坐标，都存在耗时多、效率低、操作难等缺点。

1.2定位难。在土地整治项目作业和管理过程中，往往需要对具体的地物点进行准确定位，但传统的作业方法只是通过纸质图纸上的明显地物点的相对位置来大体判断，这种定位方法更多的是肉眼和经验，很难准确地定位项目地物的具体坐标，对于地块界线或线性地物更是难以精确定位，这就给土地整治项目的作业和管理带来的很大的困难。

1.3监管难。在土地整治项目往往处于偏远地区，距离中心城区较远。但在土地整治项目实施过程中，又需要实时对项目工作进度时行监督管理。传统的监管方法要求监管人员亲临项目现场进行察看，这就需要耗费大量的人力物力。同时，项目管理过程中，需要采集大量的基础数据，并对这些带有空间属性的数据信息进行汇总、统计、分析，为确保数据信息与空间位置的一一对应，数据采集及统计工作非常繁琐，工作量较大，项目监管的难度大大提高。

1.4决策难。科学的土地整治项目建设方案是建立在精准数据的基础上。但土地整治项目传统的作业方法数据采集的精准度较差，在项目方案设计上也主要依靠作业人员的经验，因此也难以做到科学决策。

由此可见，由于传统的土地整治作业和管理方法主要靠肉眼和经验，缺乏必要的辅助设备，无法为土地整治项目的管理和决策提供详实、准确的数据。因此，要改变目前土地整治项目的作业和管理现状，就必须依靠先进的技术手段和仪器设备，不断地提高土地整治项目作业和管理水平。

23S 技术集成及其在土地整治应用中的技术手段实现原理

2.13S技术集成及其应用

3S技术即地理信息系统技术(GIS)、全球定位系统技术(GPS)和遥感技术(RS)的简称。3S是目前对地观测系统中空间信息获取、存贮管理、更新、分析和应用的三大支撑技术。3S的结合应用，取长补短，是一个自然的发展趋势，三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS 和GPS 向GIS 提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行空间分析，从RS和GPS提供的大量数据中提取信息，并进行综合集成，使之为综合决策的科学依据[1]。3S集成已经在测绘制图、环境监测、战场指挥、救灾抢险、公安消防、交通管理、精细农业、地学研究、资源清查、国土整治、城市规划、和空间决策等一系列领域获得了广泛的应用[2]。

2.23S集成技术在土地整治应用中的技术手段实现原理

在土地整治项目实施过程中经常要涉及大量项目空间信息的获取、存储、分析、管理和应用。比如项目界线范围的确定, 项目潜力分析, 项目区地形坡度、水利水系、道路系统、居民点以及各土地利用类型等要素数据的获取, 项目平面布局图,项目实施进展情况的实时监管等。如果采用传统的测量技术和分析方法，效果不是很理想。因此, 土地整治管理工作迫切地需要一种精度更高、时效性更强、功能更为强化的技术手段来作为支撑。3S集成技术以其高精度、全天候、多时相、自动化、智能化等特点, 为土地整治提供了一种全新的技术手段[3]。遥感影像技术(RS)可以方便快捷地获取项目地形地物要素; 全球定位系统(GPS) 可以精准地确定项目区相关地物的空间位置; 地理信息系统(GIS)技术可以用于项目规划设计、统计分析、专题地图制作及项目的实时监管等方面。特别是利用WebGis 技术实现土地整治数据网络上报、审批、检查，实现网络化、可视化管理[4]。虽然3S技术在土地整治中都可以独立发挥其作用，但只有通过将3S技术集成应用，才可以实现对土地整治项目基础数据的获取到数据分析、评价、决策等工作，实现土地整治工作的 “天上看、地上查、网上管”的全方位管理(如图1)。

图1　3S技术在土地整治应用中的工作流程图

3S集成技术在土地整治中的应用，从工作流程上看大致可分为3个阶段。第一阶段为基础数据的采集：主要的技术方法是通过RS技术获取项目区的影像数据，并通过GPS补测对项目区内相关地物点的坐标，对遥感影像数据进行配准校正，使所获取的影像数据精度能达到土地整治项目作业和管理的要求；第二阶段为基础数据的提取：将符合精度要求的遥感影像数据叠加到土地利用现状图上，并对光谱特征进行分析，建立项目地类光谱样本知识库，以样本知识库为基础利用计算机对影像数据进行自动解译，对自动解译不明显的图斑进行人工交互目视解译分析，并利用GPS 技术补测项目的相关地块、图斑位置信息，更新数据库；第三阶段为数据的管理与应用：利用GIS 管理系统提供的功能对土地整治基础数据进行分析，为土地整治提供决策服务。以上三阶段的绝大部分工作都是建立在国土资源部在全国范围内开展的“一张图”工程工作基础上的，第一阶段的工作其实就是遥感影像的制作过程，第二阶段就是“一张图”工程中疑问图斑的提取及外业核实过程，第三阶段就是年度标准时点数据入库工作。也就是说，通过“一张图”工程及标准时点变更工作，各级国土资源部门已经积累了大量的基础数据，而如何将这些基础数据应用于土地整治工作中，是我们亟需面对的课题。

33S技术在土地整治管理工作中的具体应用

3.1RS 在土地整治中的应用

3.1.1采集土地整治项目基础数据。在实施土地整治项目过程中，利用精度较高的遥感影像数据进行数据矢量化，便可快速获取土地整治项目区的土地利用现状分类及地形、地物信息，并在些基础上制作项目区土地利用现状图、地形图，为土地整治项目设计等前期工作提供基础资料。

3.1.2提高土地整治项目地形数据测绘效率。传统的土地整治项目地形数据采集方法主要是采用全站仪和RTK进行施测，经内业编绘形成。由于大部分土地整治项目地形条件较为复杂，人工施测的效率不高，且成本较高。现在通过对高分辨率的正射影像图(DOM)进行解译，外业对项目区部分控制点进行实测，并采用实测的控制点对影像数据进行校准，经校准后影像数据精度基本能满足土地整治项目规划设计和项目管理的各项要求。采用RS技术可以大力提升土地整治项目地形测绘的工作效率、节约工作成本。

3.1.3实现土地整治项目实时监管。传统的土地整治项目监管方法都是采用现场勘察的方式进行的，大大地增加了监管部门工作人员的工作量。近年来，各级国土资源部门以数字国土工程和金土工程为主要依托，建立了集"批、供、用、补、查"为一体的“一张图工作”工作。“一张图”工作的建设为土地整治项目监管工作来了全新的理念和方法，通过不同时相的遥感影像数据的叠加对比就非常清楚地判断出这一时期内土地整治项目工程的进展情况。RS技术的应用可以有效地提高土地整治工作的监管效率，特别是对大范围区域内土地整治项目工程进度的定期监管核查时，RS技术的作用更为显著。

3.2GPS 在土地整治中的应用

3.2.1较准遥感影像。由于遥感影像在采集过程中精度容易因为气候、地形等各种因素的影像而产生误差，因此通过传感器采集的数据不能直接应用，需进行较准。这时应需要通过GPS采集一定数量的地物点，对遥感影像进行纠正，经较准达到相应精度的影像数据才能应用于土地整治项目中。

3.2.2准确判读地块边界及地物空间位置。在可行性研究和规划设计阶段，可以现场绘制规划草图，确保田块规划和工程布局方案符合实地情况，提高前期工作质量，避免实施过程中项目区范围调整或大量工程易位等设计变更行为[5]。在土地整治项目监管过程中，工作人员可以通过GPS准确地判断地物的具体位置、边界及工程布局等信息，以此来判断土地整治项目的范围界线是不是发生改变、项目已完成工程的布局及数量是否与规划设计一致等。

3.3GIS 在土地整治中的应用

3.3.1精确划定土地整治项目范围界线。以近年来各级国土资源部门大力开展土地利用年度更新调查工作，建设立了以地理信息管理系统为基础的实时更新的土地利用现状数据库，为土地整治项目工作的开展提供了极大的便利。调用地理信息系统叠加功能，通过将项目范围界线与土地利用现状数据库相叠加就可以准确地判断哪些地块能纳入土地整治范围，哪些地块应剔除；通过叠加地形坡度数据就可以判断哪些区域的坡度不符合土地整治规划要求。

3.3.2快速完成土地整治项目信息统计。通过调用土地利用现状数据库的统计功能就能快速地统计土地整治项目区内的各类地形地物及地类数据。土地整治项目设计及施工过程中经常要计算挖填土方工程量。传统的方法一般是采用现场测量来加以量算，工作量大且效率不高。现在只要建立土地整治项目区的数据高程模型，通过 GIS构建不规划三角网，就可以准确地量算出指定区域的土方挖填工程量。

3.3.3实现土地整治项目三维仿真模拟。三维仿真技术是GIS的一项重要功能，只要输入土地整治区相关空间数据，调用GIS三维仿真功能就可以获得项目不同阶段的三维仿真的对比效果，可以为土地整治项目立项、方案审查及决策提供依据。

4结语

从1998年国土资源部组建至今，国土资源信息化建设已有18年。以数字国土工程和金土工程为主要依托，以3S技术为手段，全面开展土地利用现状调查评价，构建国土“一张图”工程已取得了丰硕成果，也为新时期土地整治工作实现“天上看、地上查、网上管”的全方位管理模式提供了契机。可以说，3S集成技术在土地整治领域的推广应用是提高土地整治工作水平、强化监管手段、提高监管能力的必然选择。

参考文献:

[1] 项德良, 邓毅博. 3S技术发展与其在国家建设中的应用[J]. 科技创新导报, 2009，(19):225-227.

[2]毛政元,李 霖.3S集成及其应用[J].华中师范大学学报(自然科学版),2002,36(3):386-388.

[3] 朱翔, 陈英义, 李道亮. 3S 技术在土地整理中的初步应用设计[J].农业与技术, 2006,26(1):50-52.

[4] 刘晓丽，王 丹. 3S 技术在土地整理项目监管中的应用[J].吉林农业,2010,249(11):147-148.

[5]贾文涛,刘峻明,晏向阳,汪懋华.土地开发整理GPS辅助现场调查系统的设计与实现[A]. 中国土地学会2007年学术年会论文集[C].北京:地质出版社,2007:987-993.

The Application of 3S Integration Technology in Land Reclamation

HUANG Xiao-Feng

(Quanzhou Land Development and Consolidation Center, Quanzhou Fujian 362000, China)

Abstract:The article summarizes the problems that exist in the operation and management methods of traditional land reclamation and briefly introduces the technical means and implementation principle of the application of 3S integration technology in land management. Furthermore, on this basis, the concrete application of 3S technology in land reclamation project, regarding project application, design review, construction inspection and construction acceptance, has been elaborated.

Key words:land reclamation; 3S technology; integrated application

收稿日期：2016-01-11

作者简介：黄晓峰(1978-)，男，工程师，硕士，研究方向为国土资源管理。

中图分类号：P962

文献标识码：A

文章编号：1674-344X(2016)02-0057-04