全域土地整治和生态修复领域测绘地理信息技术的实践分析

章 菲

安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230031

0 引言

工业文明的发展带动了全域生产与生活方式的变化，也埋下了环境污染的隐患。土壤环境污染问题的出现，不仅使土壤质量下降，而且会给土壤内农作物造成负面影响，进而威胁人类健康。2022年，我国国家发展和改革委员会发布《关于2021年国民经济和社会发展计划执行情况与2022年国民经济和社会发展计划草案的报告》，强调深入实施国家土地保护工程，打好污染防治攻坚战。测绘地理信息技术是全域土地整治和生态修复项目实施的工具之一，可以确保全域土地整治和生态修复项目精准化、高效率开展。因此，探究测绘地理信息技术在全域土地整治和生态修复领域的实践应用具有非常重要的意义。

1 测绘地理信息技术的概述

测绘地理信息技术是基于地理勘测、计算机科学、信息科学、空间科学以及测绘遥感科学与管理科学知识的结合体，开展地理空间数据采集、剖析、整理、制图工作的技术，包括全球定位技术、地理信息技术、遥感技术等。现代测绘地理信息技术是依托计算机硬件与软件系统，对整个或局部地球表面空间内有关地理分布数据进行收集、规整、运算、描述、显示、剖析的技术系统。

2 全域土地整治和生态修复的现状

2.1 土壤环境薄弱

因我国农业较为发达，城市周边人口和村庄密集分布。而人口和村庄密集分布区间内生活废水的自由排放、种植过程中化学肥料与农药使用过量，致使土地盐碱化较为严重，且地力下降。在一段时间的土地整治和生态修复工作中，土地盐碱化问题虽然得到了一定程度的改善，但是仍然无法满足生态用地要求，生态资源薄弱，极易遭受破坏。

2.2 生态空间破碎

在农业生产、交通、城镇发展与地形限制因素影响下，现有国土空间整体系统性、结构性丧失。特别是在部分地区城市化进程中未关注生态环境，对土地完整性造成了不利影响。而生态空间破碎问题的存在，也对生态用地布局造成了干扰，最终影响了各县市国土空间的可持续利用。

2.3 项目数量少

在深入打好污染防治攻坚战的指导下，越来越多地区参与到全域土地综合整治与生态修复项目开发中。例如，浙江省衢州市龙游县横山镇就开发了包括白鹤桥村、下宅村在内的若干项目，其中与土地整治相关的项目有土地复垦、建设用地整治、土地流转、拆违、千亿斤粮食田间工程等，与生态修复相关的项目有后徐村废弃坑塘整治、干渠整治提升等。但总体来说，项目数量较少，且存在开工率高、竣工率低的问题，未发挥大项目带动土地污染防治攻坚战的实效。

3 全域土地整治和生态修复领域测绘地理信息技术的实践

3.1 项目概述

全域土地整治和生态修复是以生态治理为核心，以县、镇、村为单元，统筹规划多类别、分层次整治的活动。该活动强调全域全要素综合整治，涵盖了山川、水源、森林、田地、湖泊、草原等诸多要素。“土地整治+项目”是全域土地整治和生态修复领域的主要模式，需要根据各项目背景特征有针对性地开展全域规划与土地整治。某地区就选择了“土地整治+项目”模式，通过该模式补充耕地118.2万 hm。其中，通过开发补充耕地68.2万 hm，通过复垦补充耕地23.5万hm，通过整理补充耕地26.5万hm。项目拐点坐标（2000国家大地坐标系）如表1所示。

表1 项目拐点坐标（局部）

项目中环境治理工程费用为3002.25万元，土地复垦工程费用为3220.24万元，总费用为6222.49万元。

3.2 全域土地整治与生态修复的测绘地理信息关键技术

3.2.1 无人机摄影测绘技术

无人机摄影测绘技术是以遥感传感器、全球卫星定位技术为基础，集成无人机、高分辨率摄像机、传感器的技术。在全域土地整治与生态修复前期准备环节，利用无人机摄影测绘技术，可以在短时间内捕获目标区域航空影像，并经编辑修饰、裁剪操作输出全要素数字产品。全要素数字产品包括拍摄角度、坐标、飞行角度、高程等信息。

3.2.2 GIS技术

GIS即地理信息系统，在全域土地整治与生态修复环节，可以借助GIS技术对图形数据、空间定位数据、遥感图像数据、属性数据进行收集、编辑、分析、存储、描述，为土地利用数据库建立以及居民点规划、土地整治全过程跟踪数据库建设奠定基础。

3.2.3 GPS-RTK技术

GPS-RTK技术即卫星载波相位动态实时差分技术，可以在基准站（已知坐标位置）、流动站确立的基础上，将无线电通信系统设置在GPS接收机之间，经无线电台完成基准站观测信息与坐标数据向流动站的传输，流动站则可以根据接收到的基准站观测信号进行站间基准向量解算，推测指定坐标系三维坐标数据。在全域土地整治与生态修复环节，利用GPS-RTK技术，可以满足大比例尺地形图绘制要求，为规划设计、预算编制奠定基础。

3.3 土地整治与生态修复规划设计

在现有国家、省、市、县四级国土调查数据库应用的基础上，可以利用GIS技术抽离全国国土调查与国土变更调查数据（含地类图斑、零星地物层、线状地物、利用规划数据、二级地类面积汇总等），根据国土规划分类转换为规划基数，即以ArcGIS平台中Repair Geometry工具或CAD To Geodatabade工具为支撑，将CAD数据格式dwg / dxf转换为MapGIS数据格式wp / wl / wt。

在格式转换的基础上，利用Identity工具，计算输入要素（土地规划地类层）、标识要素（建设用地管制区层）的几何交集，输出为土规要素层。进而根据式（1）计算空间叠加后的图斑面积。

式中，

TBMJ

为总图斑面积；

OLD

为原地类图斑几何计算面积；

Shape-Area

为叠加后几何计算面积；

OLDArea

为国土利用变更调查地类图斑几何计算面积。

在空间叠加后图斑面积计算的基础上，综合考虑国土变更调查数据、规划基期年前已竣工验收项目、土地利用总体规划数据，进行农用地与农村建设用地整理潜力、高标准农田建设潜力、土地复垦潜力、城镇工矿建设用地整治潜力、宜耕后备土地资源开发潜力信息的规整。并基于ArcMap的命令与Google Earth同步显示，满足交互式数据高效率查询需要。

3.4 土地整治与生态修复实施

3.4.1 土地整治综合分区

因项目所在区域地貌类型繁多，土地资源条件差异较大，可以根据差别化土地整治方针，利用GIS技术进行分区。即在ArcGIS软件的支持下，借助前期制备的交互式数据库，利用叠置法+地理要素相关分区法，以地貌单元相同、土壤—生物—气候地带性为指标进行区域边界勾勒。进而考虑农作物种植制度、地理环境水文要素、地形要素、气候要素、地貌要素与农田水利现有基础、农业生产条件、社会经济发展水平，确定土地整治区。分区结果如表2所示。

表2 基于GIS的土地整治与生态修复分区结果

3.4.2 分类推进及监测

在全域土地整治与生态修复分区的基础上，分类推进工作。在分类推进土地整治与生态修复工程开展过程中，根据土地整治与生态环境要素之间的关系，借助遥感技术进行过程监测。例如，根据土地整治中土壤水资源配置引起的湿度变化，或者土壤地表覆被引起的地热变化，从遥感影像中提取热度指标、湿度指标。其中热度指标源于Landsat-5卫星TM传感器，分辨率为120 m；湿度指标源于Landsat-8卫星TIRS传感器，分辨率为100 m。进而对分类推进过程中遥感影像进行辐射定标，确定各区域土地整治与生态修复进程。

4 结语

综上所述，全域土地整治与生态修复是贯彻生命共同体系统思维的一个领域，关乎国土空间全要素、生态功能完整性。因此，在全域土地整治与生态修复具体实施过程中，相关人员应恰当利用遥感技术、地理信息系统，开展全域土地演变规律分析，为土地整治与生态修复奠定基础。进而利用全球定位系统与地理信息系统，进行全域土地整治分区，落实整治资源高效率利用方针，打造全域覆盖、分类施策、综合整治、系统修复的土地整治与生态修复格局，保证全域土地整治与生态修复的可行性。