3 S技術(shù)在礦山土地復(fù)墾中的應(yīng)用

高程明

摘 要：礦山的大規(guī)模開(kāi)采，容易導(dǎo)致土地的壓占、塌陷和損壞，而且在被破壞的土地中有一大部分都是耕地，因此需要對(duì)礦山采區(qū)進(jìn)行土地復(fù)墾，礦山復(fù)墾是我國(guó)為保護(hù)耕地和實(shí)現(xiàn)礦山可持續(xù)發(fā)展的重要手段。我國(guó)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，在礦山復(fù)墾的理論和實(shí)踐方面有了重要發(fā)展，但是如何利用先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)對(duì)土地的毀壞程度及面積進(jìn)行測(cè)量和預(yù)測(cè)，仍然是我們研究的重要方面。

關(guān)鍵詞：3 S技術(shù)；測(cè)繪；礦山復(fù)墾

中圖分類(lèi)號(hào)：TD824.80 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）24-0056-02

1 3 S技術(shù)概述

3 S技術(shù)是全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）三者有機(jī)組合的統(tǒng)稱(chēng)，是測(cè)繪技術(shù)中對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)信息的獲取、保存、查詢(xún)和管理的跨越式發(fā)展。隨著測(cè)繪技術(shù)不斷進(jìn)步，3 S技術(shù)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其克服了在傳統(tǒng)測(cè)繪過(guò)程中測(cè)量不準(zhǔn)確、破壞生態(tài)等問(wèn)題，為土地利用和土地管理提供基礎(chǔ)性資料，尤其是在礦山復(fù)墾方面，能夠有針對(duì)性地根據(jù)精確的測(cè)繪結(jié)果對(duì)礦山采區(qū)地形進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)基于3 S技術(shù)的礦山土地復(fù)墾方案，具有基礎(chǔ)性的作用。

1.1 遙感（RS）

遙感技術(shù)是利用遙感衛(wèi)星的影像對(duì)地形地貌進(jìn)行分析的一種現(xiàn)代研究方法，可以不用實(shí)地觀測(cè)和接觸，能夠最快捷和精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)地表信息的掌握。其實(shí)質(zhì)就是利用各種先進(jìn)的傳感器獲取地標(biāo)信息，通過(guò)數(shù)據(jù)的傳輸和處理，來(lái)研究所觀測(cè)區(qū)域的地面物體的大小、位置等。遙感通常根據(jù)傳感器的不同分為航天遙感和航空遙感兩種，目前遙感技術(shù)應(yīng)用廣泛，不僅能夠在較大范圍內(nèi)直接獲取信息，而且能夠快速的對(duì)所觀測(cè)區(qū)域靜態(tài)特征進(jìn)行總結(jié)概括，而且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感技術(shù)也在動(dòng)態(tài)觀測(cè)方面起著越來(lái)越重要的作用。

1.2 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）

GPS技術(shù)是一種利用衛(wèi)星來(lái)觀測(cè)地物的現(xiàn)代測(cè)繪手段。利用GPS技術(shù)能夠較快并且準(zhǔn)確的獲取地面高程，能夠在毫米級(jí)的精度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)大范圍的動(dòng)態(tài)測(cè)量，擺脫了傳統(tǒng)測(cè)繪室內(nèi)室外的不連續(xù)性，而且現(xiàn)在手持GPS的快速應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪外業(yè)工程的簡(jiǎn)單化和快捷化。當(dāng)把RS與GPS相結(jié)合使用的時(shí)候，不僅能夠大幅度的提升土地復(fù)墾測(cè)繪的精度，更能夠在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)礦山土地復(fù)墾區(qū)的地形和地貌的掌握，降低了測(cè)繪成本，提高了測(cè)繪的效率，兩者結(jié)合還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)地點(diǎn)的動(dòng)態(tài)觀察。全球定位系統(tǒng)根據(jù)用途不同可以分為軍用和民用，GPS定為服務(wù)則根據(jù)精確度的不同劃分為標(biāo)準(zhǔn)定位和精確定位，主要構(gòu)成部分由空間上用于導(dǎo)航的衛(wèi)星，地面的信號(hào)接收站以及用戶(hù)的手簿設(shè)備等。

1.3 地理信息系統(tǒng)（GIS）

GIS技術(shù)主要依托于計(jì)算機(jī)的快速應(yīng)用和發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，結(jié)合空間數(shù)據(jù)的輸入、管理，再包含維護(hù)人員的日常維護(hù)，能夠是的其對(duì)空間數(shù)據(jù)的輸入、讀出功能得以發(fā)揮，為野外測(cè)繪中保存的數(shù)據(jù)提供一個(gè)輸入、分析和管理的技術(shù)平臺(tái)。GIS技術(shù)中的數(shù)據(jù)分析和空間分析模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)和影響的立體化、可視化的分析，能夠在土地復(fù)墾設(shè)計(jì)中更直觀的幫助用戶(hù)將土地復(fù)墾規(guī)劃的空間數(shù)據(jù)和權(quán)屬數(shù)據(jù)輸出，這樣就能夠更科學(xué)的實(shí)現(xiàn)礦區(qū)土地復(fù)墾的可持續(xù)性發(fā)展。對(duì)于目前市場(chǎng)上流行的國(guó)外軟件有RC/INFO、IGDs/MRS等，國(guó)內(nèi)主要有MAPGIS、VIEWGIS等軟件。

1.4 3 S技術(shù)的集成應(yīng)用

隨著政府的對(duì)測(cè)繪技術(shù)的重視和投入，目前3 S技術(shù)的相互結(jié)合和集成已經(jīng)有了重要的發(fā)展，在礦山土地復(fù)墾方面的應(yīng)用越來(lái)越多，在進(jìn)行礦山復(fù)土地復(fù)墾工作中，一個(gè)重要內(nèi)容就是要獲取礦山附近大量的空間地理信息數(shù)據(jù)，使用傳統(tǒng)的信息采集技術(shù)往往效果不理想，而且效率相當(dāng)?shù)?，這就需要3 S技術(shù)各個(gè)系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)，共同作用完成，三者形成一體化的有機(jī)整體，以獲取準(zhǔn)確的定位信息和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)信息。空間定位技術(shù)、遙感技術(shù)和地理信息技術(shù)的一體化發(fā)展無(wú)疑是人們對(duì)于測(cè)繪技術(shù)的最高要求，這種一體化的模式可以自動(dòng)的、實(shí)時(shí)的采集和處理所需要的土地復(fù)墾數(shù)據(jù)，并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析和模擬回答用戶(hù)對(duì)于3 S技術(shù)應(yīng)用中提出的各種問(wèn)題。

2 礦山土地復(fù)墾中3 S技術(shù)的應(yīng)用

礦山土地復(fù)墾是依據(jù)土地利用原理，對(duì)由于采礦造成的土地壓占、塌陷和損壞采取適當(dāng)?shù)墓こ碳夹g(shù)和生態(tài)技術(shù)，恢復(fù)礦區(qū)的土地生產(chǎn)力和生態(tài)功能。3 S技術(shù)就是遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)的綜合，是實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的空間采集，時(shí)空分析，并且運(yùn)用于各個(gè)行業(yè)的高新技術(shù)綜合，隨著高新技術(shù)在土地管理中的應(yīng)用，3 S技術(shù)也在土地復(fù)墾中不斷發(fā)展，在礦山土地復(fù)墾中的應(yīng)用也越來(lái)越多，尤其是在測(cè)繪及規(guī)劃中，已經(jīng)大大提高了礦山土地復(fù)墾設(shè)計(jì)和施工的工程進(jìn)度。

2.1 在礦區(qū)土地的調(diào)查中

在復(fù)墾前，對(duì)于礦區(qū)范圍內(nèi)已經(jīng)損毀的土地進(jìn)行調(diào)查，利用3 S技術(shù)中遙感技術(shù)及地理信息系統(tǒng)技術(shù)，準(zhǔn)確的對(duì)礦區(qū)損毀范圍和情況進(jìn)行摸底，可以利用3 S技術(shù)將開(kāi)采前后不同年份的礦區(qū)遙感影像的土地利用情況進(jìn)行對(duì)比，不僅能夠直觀的對(duì)塌陷區(qū)和壓占區(qū)進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)影像圖的解譯及矢量化，更能夠?qū)ΦV區(qū)土地類(lèi)型和權(quán)屬進(jìn)行實(shí)際把握，減輕了實(shí)地調(diào)查的工作量，節(jié)省了人力、物力和財(cái)力。尤其是在地形復(fù)雜、人員作業(yè)安全系數(shù)低的礦區(qū)，可以利用動(dòng)態(tài)的GPS進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這樣既能保證工作的精度，又能減少人員作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 土地復(fù)墾規(guī)劃設(shè)計(jì)中

傳統(tǒng)的復(fù)墾規(guī)劃設(shè)計(jì)都是在獲取工作底圖，然后去外業(yè)實(shí)地踏勘來(lái)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的制定，這樣做不僅不能夠準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)地形地貌的掌握，野外工作量巨大，而且效率低下，難以實(shí)現(xiàn)科學(xué)快捷的目的。相反，利用3 S綜合技術(shù)中的RS技術(shù)，不僅可以自動(dòng)的從土地信息中選擇有用的信息，更可以提高復(fù)墾中規(guī)劃設(shè)計(jì)的效率，減少了外業(yè)勞動(dòng)，還可以為下一步的數(shù)據(jù)分析提供相應(yīng)的礦山地形地貌信息。例如在土地復(fù)墾設(shè)計(jì)中，可以利用GPS技術(shù)對(duì)所修建的生產(chǎn)路、水井等地物進(jìn)行定位，利用GPS技術(shù)建立道路工程施工控制網(wǎng)，可以提高修建道路的科學(xué)性和有效性。

當(dāng)?shù)V山土地復(fù)墾方案設(shè)計(jì)出以后，可以利用GIS結(jié)合GIS技術(shù)對(duì)復(fù)墾規(guī)劃完成以后的礦區(qū)土地進(jìn)行三維模擬，將復(fù)墾設(shè)計(jì)中涉及的農(nóng)地、林地及各種相關(guān)配套設(shè)施表現(xiàn)在模擬圖中，此外，還可以利用形成虛擬景觀來(lái)直觀的反應(yīng)在復(fù)墾規(guī)劃設(shè)計(jì)中對(duì)路、土地、植被的改造，在專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)審中，還可以利用三維景觀圖來(lái)更生動(dòng)的將復(fù)墾規(guī)劃實(shí)施結(jié)果表達(dá)出來(lái)，便于評(píng)審和驗(yàn)收工作。

2.3 土地保護(hù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中

在土地復(fù)墾后的保護(hù)中，利用遙感技術(shù)可以全方位實(shí)時(shí)的對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)不同生長(zhǎng)階段的農(nóng)作物光譜的檢測(cè)，對(duì)農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)和土壤的環(huán)境進(jìn)行評(píng)估和對(duì)比，尤其對(duì)林地的防火方面，可以全方位的利用遙感技術(shù)，通過(guò)檢測(cè)盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采取應(yīng)急措施；在有河流的礦區(qū)，可以通過(guò)遙感技術(shù)對(duì)河流水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)土地復(fù)墾區(qū)域水質(zhì)的保護(hù)。

3 3 S測(cè)繪技術(shù)在礦山復(fù)墾中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

①3 S技術(shù)在礦山復(fù)墾中的應(yīng)用有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，由于礦區(qū)地形復(fù)雜，有時(shí)候人員實(shí)地測(cè)繪和設(shè)計(jì)具有一定的危險(xiǎn)性，許多都要依靠GPS技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用定位技術(shù)可以對(duì)所需要復(fù)墾的礦區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，結(jié)合遙感影像技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遙感影像的幾何糾正，利用在礦區(qū)范圍內(nèi)的已有GPS控制點(diǎn)形成GPS控制網(wǎng)，根據(jù)不同時(shí)段的觀測(cè)進(jìn)行幾何校正，實(shí)現(xiàn)對(duì)所測(cè)繪地區(qū)各種地物的科學(xué)表示，極大地提高了礦山土地復(fù)墾設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

②由于3 S技術(shù)能夠?qū)λ鶑?fù)墾地區(qū)進(jìn)行全天候的觀測(cè)，這就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化、智能化的管理，為更為科學(xué)的規(guī)劃礦山土地復(fù)墾項(xiàng)目提供了技術(shù)支持。首先通過(guò)使用遙感技術(shù)提供的實(shí)時(shí)影像信息，利用全球定位系統(tǒng)技術(shù)提供所需影像中控制點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，其次，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)為圖像分析和數(shù)據(jù)解譯提供必要的技術(shù)支持，能夠使得礦區(qū)土地復(fù)墾更順利更科學(xué)的完成。此外，在土地復(fù)墾施工完畢之后，3 S技術(shù)能夠繼續(xù)發(fā)揮這種優(yōu)勢(shì)，對(duì)所復(fù)墾的礦區(qū)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害和蟲(chóng)害等實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警。

4 結(jié) 語(yǔ)

3 S技術(shù)在礦山土地復(fù)墾中的應(yīng)用，能夠提高礦山土地復(fù)墾的時(shí)效性和科學(xué)性，使得復(fù)墾設(shè)計(jì)、施工及復(fù)墾后的土地監(jiān)測(cè)工作真正的實(shí)現(xiàn)了科技化、自動(dòng)化，不僅能夠快速、準(zhǔn)確的獲取實(shí)地?cái)?shù)據(jù)，更能夠?yàn)槿蘸笸恋乩帽O(jiān)測(cè)和保護(hù)提供了基礎(chǔ)技術(shù)資料，3 S技術(shù)的集約化發(fā)展勢(shì)必能夠在國(guó)土資源管理方面發(fā)揮越來(lái)越重要的技術(shù)支撐作用。

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