3S在耕地保护动态监管中的关键技术

张国昌

摘要：伴随测绘技术的改革与发展，3S技术在测绘工程领域中，得到了广泛应用。该技术能帮助管理人员实时了解耕地的状况，从而制定动态化的保护机制，监控耕地的开垦情况，从而为耕地资源的保护提供宏观建议。本文就研究3S技术的内涵，以及3S系统的构建，最后分析给技术在耕地保护动态监管中的具体使用，帮助技术人员了解3S技术的特点，正确使用3S技术满足管理需求。

关键词：3S;耕地保护;动态监管;关键技术

Key Technology of 3S in the Dynamic Supervision of Cultivated Land Protection

ZHANG Guochang

（Binzhou Municipal Bureau of Natural Resources and Planning， Binzhou， Shandong Province， 256600 China）

Abstract： With the reform and development of surveying and mapping technology， 3S technology has been widely used in the field of surveying and mapping engineering. This technology can help managers understand the status of cultivated land in real time， then formulate a dynamic protection mechanism， monitor the reclamation of cultivated land， and provide macro suggestions for the protection of cultivated land resources. In this paper， it studies the connotation of 3S technology and the construction of 3S system， and finally analyzes the specific use of the technology in the dynamic supervision of cultivated land protection. Help technicians understand the characteristics of 3S technology and use 3S technology correctly to meet management needs.

Key Words： 3S; Cultivated land protection; Dynamic supervision; Key technology

耕地保護是国土资源管理的重要工作之一，通过动态化的管理方式，能实现对耕地状况的实时管理，解决耕地使用中存在的问题。为此，可以利用3S技术实时了解耕地状况，满足对耕地进行动态保护的需求。

1 耕地保护的3S动态监管概述

3S包括遥感技术RS、全球卫星定位系统GNSS、地理信息系统GIS这3种技术结合使用，由于这类技术可以获得关于地理、土地的大量信息资源，通过建立在线的、实时信息管理系统、处理系统和分析系统，就能实现3种技术的有机结合，达到实时进行数据分析，了解土地综合状况，并分析地质环境、国土资源的变化趋势，进行综合性的管理工作[1]。使用3S技术进行耕地保护时，RS数据将接入到GIS系统中，方便从时间、区域角度分析RS数据，从而满足动态分析各类的地理状况，研究当地土地资源的发展趋势。利用GNSS接收装置可以精确分析各种位置的信息，借助软件可以完成对航空系统的几何矫正和镶嵌工作，满足RS数据和地面同步检测数据进行动态匹配的要求，相关数据也会同步到GIS数据库中。

1.1 耕地保护系统的构成

在3S监测系统中，由于RS能直接感知当地耕地的状况，所以RS数据是监测土地资源效果的基础;整个系统的核心和基础结构利用GIS系统构建，各种空间数据都会被纠正、转换和处理，然后储存在GIS系统中。这些信息可以进行数字、文字和图形的分类工作，可以在数据库和图形库中存放，通过GIS系统，就能获得土地利用现状、土壤状况、气候状况、水等资料的情况，能够建立起庞大的数据库和图形库。工作人员可以利用GIS系统完成对耕地保护情况的查询工作，GIS系统将提供可视化功能，为工作人员更加直观地显示各种数据，并进行分析、决策、搜寻、筛选，帮助工作人员完成对耕地保护状况的动态监测，分析对土地资源的需求，方便管理部门在更短时间完成决策。

1.2 耕地的动态监测

通过对耕地进行动态监测可以了解耕地的变化情况，分析耕地的发展趋势，研究耕地的保护需求。动态监测的基础是建立针对耕地的数据库，其中必须包括耕地的多边形矢量数据，以及各个地块的属性数据，并根据要求进行地块编码、地类名称标注、地类编码、地块面积的计算、其他特殊属性的标注。为了完成对地区数据库的建设，可以直接使用计算机文件管理系统，因为计算机文件管理系统就具备储存、查询、搜索、建立文档和数据更新等功能。

根据数据实际工作需要，可能需要进行数据库的精简，以提升动态监测的工作效率，为此需要根据现有数据源进行选择，使用SPOT图像、TM图像对同一年的SPOT全色图像进行融合处理，也可以选择适当季节TM图像进行融合，以及从数据库中提取土地覆盖类型的空间数据。还可以对2年以上的航空影像图片进行数字化处理，经过处理后获得正射纠正影像，之后和相关的TM数据进行融合处理，获得土地的覆盖类型数据[2]。使用TM图像和GNSS测量结合，并将TM的3、4、5波段图像进行合成，能在基础数据库的基础上实现对空间数据的叠加，之后使用差分GNSS测量法就能完成对实地的监测工作。

2 3S耕地动态监管中的关键技术

2.1 基于RS遥感技术国土资源综合管理

遥感技术是在远距离不接触物体的前提下获得物体信息的技术，目前遥感技术的已经拥有很高的波普分辨率和空间分辨率，遥感卫星的重访周期相比过去更短，所以时间分辨率相比过去更高，可以满足对目标性质、目标组成的分析需求，也能为耕地保护工作提供实时信息，利用清晰的图像帮助人员快速完成分析工作。

在国土资源综合管理中，会使用多期遥感卫星的影像数据，使用时空模型建立起遥感影像数据库，基于多维时空完成对数据的储存，可以利用数据库追溯历史数据，动态分析国土资源状况，建立起多层次的储存体系，利用高并发和高性能计算技术完成时空数据的精准化服务。根据外部需求，可以发布地质信息，方便用户对某一区域根据时间进行数据分析，改變了过去遥感数据仅可以静态分析的问题，使其以动态服务的方式得到应用。

农村耕地保护工作中，使用多期遥感卫星数据建立的数据库能够为耕地管理、整治提供更为精准的服务，比如分析项目区内的多时影响数据，可以对项目的建设状况、项目进展进行分析，研究项目的建设效果，分析项目对耕地保护的作用。

2.2 差分GNSS高精度定位进行项目外业实地核查

GNSS技术在导航定位中十分常用，而且在网络技术成熟的背景下，GNSS也能满足全方位、全时段的定位需要，可以提供极高精度的定位数据，在测量和数据采集领域也有广泛使用。农村的耕地动态保护监管中，可以使用带有GNSS定位功能的PDA设备展开抽查和动态巡查，如果发现一些位置没有按照要求进行开发整治，或者现场存在可疑情况，就可以拍摄照片，照片中将包含现场的定位信息，方便管理人员将照片和当地坐标信息联系起来，研究是否存在违法情况，并以照片作为证据进行处理。

2.3 GIS空间数据拓扑自动检查和入库技术

耕地保护工作需要空间数据管理，分析农村耕地的空间状况。可以使用ArcSDE作为空间数据库引擎，该引擎建立了连续性的空间数据模型，采用客户-服务器的体系，能满足多用户并发访问和对同一数据进行操作的需要，能建立 RDBMS空间数据库。融入RDBMS后，可以满足空间和非空间数据的快速访问和高效操作需要。在耕地管理，将数据库融入GIS技术能进行GIS数据的处理工作，可以完成项目坐标数据的检查，修复耕地数据，并将修正后的数据同步和汇总，集成到业务审批系统中，满足数据自动检查入库的需求，实现耕地管理信息和业务审批的集成、同步管理，所有的耕地管理业务，在经过审批后都会将数据自动同步到ArcSDE空间数据库中[3]。为了确保入库数据正确，避免出现数据错误储存，数据同步过程中需要进行检查，保证要素的拓扑关系正确，并删除其中的重复要素，保证项目坐标范围内不会出现废面、缝隙、重叠、不闭合的情况。

2.4 异构网络实现省市县一体化监管

针对耕地的管理需要建立起省市县的一体化监管体系，各级部门应该使用相同的地图和地理信息公共服务平台数据服务。系统通过网闸开放到前置机，利用webservice进行统一的数据交换和共享操作。建立国土资源监管业务模型及时空数据分析模型，从而对监管业务根据需求进行快速的构建，也能对耕地保护工作迅速响应，通过进行数据挖掘分析，建立起对国土资源拥有监管、预警和分析等功能的技术平台，满足对国土资源进行动态检测和监管的需求，提升对国土资源管理的针对性，提升监管工作的效率，在多级部门一体化监管的情况下，达到对耕地保护工作的全业务、全过程监管，形成完善的监管体系[4]。

整个体系运行时，在网络层面上，需要依托各国各级国土管理部门的内网和互联网作为系统运行的基础，利用互联网实现各级网络之间的互通，确保不同级别网络之间的同步性。基础软硬件的建设中，使用包括服务器、防火墙、数据库和GIS软件的各级系统。系统的数据中心以项目的数据库作为核心，数据中心可以集成系统的各种动态资源和后备资源，能占补和平衡台账数据，并利用数据库管理及GIS技术，根据统一标准建立全省范围内的耕地保护和综合数据库组织管理措施，及时进行维护和系统更新，确保系统的在线数据使用同一张图实现地理信息公共服务平台的地理信息服务。

在耕地保护的监管工作中，基于全省数据中心实现耕地保护管理，并建立对耕地保护的动态监管系统，进行系统的项目管理、项目动态监管、管理系统的后备资源，以及对耕地的占补情况进行监管，实现对耕地保护的全面管理[5]。在系统的支持下，可以满足耕地保护的精细化管理需求，也能推动三维管理和二维管理的一体化监管，推动耕地保护工作的成熟化，并保证测绘地理信息在国土资源管理工作中最大化发挥作用。

用于层的设计中，将用户分成了两个部分，包括信息采集用户和管理用户。信息采集用户为市、县国土管理部门，这类部门会根据要求开展工作，并对实施完成耕地保护情况的动态更新;省厅及其他技术支持单位作为系统的管理用户，可以获得、分析信息，技术支持单位会根据各级部门对信息使用的需要根据需求进行信息展示，同时继续向国家有关部门同步信息，方便上级监管和国家了解耕地保护工作的整体情况。

3 3S技术在耕地保护工作中的具体应用

3.1 土地资源动态监测

3S技术能实时监测土地资源的破坏情况，预测周围矿山开发、工程建设对土地资源的影响，确定土地资源的征地范围，也能帮助进行征地方案的优化，方便相关部门制订出更具有科学性的土地复垦计划。在对土地资源进行动态监测时，最关键的方法是将GIS和RS两种技术集成使用，之后使用GNSS技术分析土地利用的空间变化数据[6-7]。

3.2 土地复垦

耕地资源要根据要求开源和节流才能保证土地资源可持续性使用，其中对废弃土地的复垦工作是开源的重要措施。土地复垦需要选择合适的区域，以解决周围环境污染所引起的耕地问题，综合使用RS、GNSS、GIS为主体的技术，可以对废弃土地的情况展开深入分析，合理进行复垦的规划工作，并且能监测工程的实施，达到保护耕地的目的。

4结语

3S技术的使用对掌握耕地的实施情况、总结耕地变化规律提供了条件，能解决传统耕地保护中存在的误差问题，利用更有针对性的耕地保护措施可以降低开发费用和缩短工期，实现土地的可持续开发。在建立3S基础下的耕地保护管理系统时，需要建立多级部门共同管理的机制，保证部门使用同样的地图，满足数据资源共享的要求，了解耕地资源的动态状况，制定科学的管理措施。

参考文献

[1]张一萍.基于3S技术的耕地定级方法及实证研究[D].济南：山东师范大学，2020.

[2]王兆兰.3S技术在农业方面的应用探讨[J].南方农业，2019，13（20）：184-185.

[3]张一萍.基于3S技术的耕地定级方法及实证研究[D].济南：山东师范大学，2020.

[4]王兆兰.3S技术在农业方面的应用探讨[J].南方农业，2019，13（20）：184-185.

[5]张航艇.国土资源测绘中3S技术的应用分析[J].科技创新与应用，2019（07）：174-175.

[6]张建军.土地利用规划及管理中3S技术的应用[J].科技资讯，2018，16（31）：6-7.

[7]何颖博，陈文典.国土资源测绘过程中3S技术应用的有效策略浅述[J].信息记录材料，2020，21（11）：118-120.

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