3S技術在自然資源工程中的應用

尤洪粉

臨沂市國土資源局測繪院，中國·山東 臨沂 276000

3S 技術；自然資源工程；應用

1 引言

中國地域廣闊地質(zhì)、形貌多樣，擁有豐富的自然資源儲量。自然資源的可持續(xù)再生能力是生態(tài)承載能力的基礎，也是社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎，加強對自然資源工程項目的管理以及優(yōu)化，對于資源的保護和合理應用有著至關重要的作用。3S 技術的發(fā)展使得衛(wèi)星遙感技術以及無人機遙感影像技術在自然資源工程項目管理及建設中的應用越來越頻繁和廣泛，具有高靈活性、全天候、高精度的特征，為自然資源數(shù)據(jù)庫的建立以及自然資源儲量的探測作出了重要貢獻。加強3S 技術在自然資源工程應用的研究對于3S 技術的進一步發(fā)展以及在資源的持續(xù)合理應用有十分重要的價值，因此需要加強對3S 技術在自然資源工程應用中的重視。

2 3S 技術概述

3S 技術包括遙感技術、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)三個組成部分，是現(xiàn)代信息技術的關鍵環(huán)節(jié)，3S 技術是各種專業(yè)和各種技術的集成應用，包括衛(wèi)星定位技術、計算機技術、通信技術以及空間網(wǎng)絡技術等。這些技術的集成和應用可以實現(xiàn)對目標相關數(shù)據(jù)的分析、采集、處理以及運用，遙感技術通過感知、收集人造衛(wèi)星等飛行器目標的電磁輻射信息實現(xiàn)對目標的探測功能[1]。

地理信息系統(tǒng)可以在計算機網(wǎng)絡的基礎之上對地球相關數(shù)據(jù)信息進行存儲、分析、采集、處理以及描述、顯示。地理信息系統(tǒng)包含多學科的知識，可以對地球上的相關信息進行成圖分析，應用范圍十分廣泛，功能強大。地理信息系統(tǒng)也被稱之為資源與環(huán)境信息系統(tǒng)，是在定位系統(tǒng)的基礎之上利用網(wǎng)絡技術的支持對大氣空間和地球表面空間的地理數(shù)據(jù)進行分析，從而得到相關結果和有效應用。通過本身強大的信息數(shù)據(jù)庫對各種各樣的地理信息及數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)全面的掌握，為人們提供信息數(shù)據(jù)服務。地理信息系統(tǒng)在探測工程項目中有十分重要的應用價值，可以很好的為各種地質(zhì)勘探活動提供有力的幫助，而且也可以為后續(xù)軟件的開發(fā)和系統(tǒng)的優(yōu)化升級提供數(shù)據(jù)支持[2]。

全球定位系統(tǒng)是借助于定位衛(wèi)星對全球范圍內(nèi)進行導航和定位的系統(tǒng)，最早在上世紀60年代進行應用。美國于上世紀70年代研制出的新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要基于無線定位系統(tǒng)，并利用衛(wèi)星進行導航系統(tǒng)的連接以及相關位置的確定。全球定位技術的主要功能是測量、導航和授時，主要組成部分包括空間部分、用戶設備系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)以及用戶設備模塊。GPS 的空間部分是由24 顆衛(wèi)星組成的，這24 顆衛(wèi)星的有序分布使得人們可以在全球的各方位都能觀測到四顆以上的衛(wèi)星，從而可以將導航信息預存到衛(wèi)星系統(tǒng)當中。地面控制系統(tǒng)包括地面天線、主控制站以及監(jiān)測站等相關部分，GPS 信號接收機為用戶設備部分。主要作用在于捕獲按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并實現(xiàn)實時的跟蹤與監(jiān)測[3]。

3 3S 技術在自然資源工程中的應用

3.1 3S 技術在土地資源審計中的應用

3S 技術中的三個系統(tǒng)的有機結合可以對地面中的各種信息進行采集、處理、分析以及應用，達到對特定問題的快速研判和準確定性。3S 技術在自然資源工程項目中應用的一個重要表現(xiàn)便是在土地資源審計中的應用，重點解決耕地保護利用、違反規(guī)劃開發(fā)利用土地等相關問題。對于需虛報新增耕地的情況，可以通過與國土部門提供的驗收土地整治開發(fā)項目圖以及新增耕地的來源圖進行疊加比對而獲取重疊的部分，重疊立項部分與新增耕地問題的范圍便能夠被確定下來。對于違法占用閑置和荒蕪基本農(nóng)田的現(xiàn)象，可以與國土部門提供的基本農(nóng)田保護圖斑以及多時段衛(wèi)星遙感圖像逐一進行比對。實際地貌不是農(nóng)田而是基礎建設項目、建筑垃圾廢物或者長期處于未耕種狀態(tài)荒地的現(xiàn)象為違法占用、閑置和荒蕪基本農(nóng)田問題。同時，3S 技術在自然資源資產(chǎn)審計中的應用還可以體現(xiàn)在違法規(guī)劃開發(fā)利用土地過程中，通過與國土部門提供的土地利用現(xiàn)狀圖、土地利用總體規(guī)劃圖以及發(fā)改部門提供的項目區(qū)域圖進行對比，能夠獲取超出批準的土地利用規(guī)劃圖的部分，相關部門可以結合對比結果進行及時快速的處理[4]。

3.2 3S 技術在水文和水資源工程中的應用

水文資源是自然資源的關鍵組成部分，3S 技術在水文水資源工程中的有效應用可以提高相關工程項目的建設效率，保證獲取數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，具有良好的可視化和集成性優(yōu)勢。將3S 技術應用于水文和水資源工程規(guī)劃當中，可以有效減少傳統(tǒng)勘測所耗費的人力、物力以及財力，進行大范圍、全面化的探測，在較短的時間內(nèi)獲得更多的水資源與水文數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)工程項目的建設以及規(guī)劃提供支持和準確依據(jù)。比如，在對相關流域的蓄水量進行估算時，可以用3S 技術對河道系統(tǒng)進行全面監(jiān)測而得到準確的數(shù)據(jù)內(nèi)容，對數(shù)據(jù)進行智能化的測算，能夠進行需水量的有效估算。其次，3S技術在水文和水資源工程項目中的應用還可以體現(xiàn)在水資源污染監(jiān)測當中，為水資源的污染和治理提供有效可靠的依據(jù)。被污染的水環(huán)境與沒有被污染的水環(huán)境相比產(chǎn)生的電磁輻射信號是存在差異的，對需要監(jiān)測的區(qū)域通過遙感技術進行監(jiān)測可以判斷水資源的污染情況，為后續(xù)的治理提供重要幫助。另外，3S 技術還可以應用于水土保護當中，水土資源流失是當前中國自然資源損害的重要原因之一，加強對水文水資源水土保持工作的重視對于自然資源的維持有至關重要的作用。在水土保護中，應用3S 技術可以提高水土保護工作的效率和質(zhì)量，對區(qū)域內(nèi)水土流失的相關數(shù)據(jù)進行分析收集，還能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的動態(tài)分析管理，為水土保護工作提供大量直觀可靠的數(shù)據(jù)。

3.3 3S 技術在探礦工程項目中的應用

3S 技術的應用涉及的領域眾多，包括資源合理利用、環(huán)境保護、自然災害預測、城市規(guī)劃建設、投資評價以及政府管理等，而且取得了良好的社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。將3S 技術用于探礦工程項目中，可以利用現(xiàn)成的軟件對用戶數(shù)據(jù)進行可靠處理，使得空間數(shù)據(jù)分析處理更加便捷和準確，替代了傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源評價的方式。在探測過程中，地理空間的相關要素與各要素之間的關系，可以通過地理信息系統(tǒng)進行更加快速和細致的表征，對礦產(chǎn)資源進行模擬評價以及模擬預測，為地產(chǎn)勘察以及勘測的可行性提供有效依據(jù)。在探礦工程中，3S 技術還可以通過應用遙感技術的輸出功能，實現(xiàn)探測區(qū)域地圖的繪制工作，并在地圖繪制過程中綜合管理各種數(shù)據(jù)內(nèi)容。針對不同客戶的需求提供相關信息滿足用戶的各種要求，遙感技術還可以建立區(qū)域信息系統(tǒng)以及專題信息系統(tǒng)，將空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)進行融合和綜合，更好地滿足地球化學工作者在地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查中的需求。

3.4 3S 技術在林地保護規(guī)劃中的應用

對現(xiàn)有的林地政策和執(zhí)法邊界進行明確和改進是林地保護利用規(guī)劃的主要目的,可以更好的擴展現(xiàn)有林業(yè)的發(fā)展空間,提高資金的使用效率。3S 技術在林地資源管理中的科學應用，可以增強對林業(yè)資源的保護力度和宏觀調(diào)控質(zhì)量,推動和促進生態(tài)文明的建設與發(fā)展，實現(xiàn)自然資源的合理保護以及有效運作。地理信息系統(tǒng)可以借助互聯(lián)網(wǎng)技術以及相關軟件對收集到的林地的數(shù)據(jù)和信息進行整合處理，輔助信息數(shù)據(jù)庫中的相關內(nèi)容，繪制地理信息模型以及三維數(shù)字地圖，科學開展林地利用保護規(guī)劃，并與DOM 地圖進行分析對比，觀察林地邊界的精度能夠明確是否存在不合理的狀況，實現(xiàn)對林地面積的精確控制以及管理規(guī)劃，驗證所執(zhí)行的林地方案是否科學、合理。

遙感技術在林地資源保護規(guī)劃中的利用主要基于遙感影像來實現(xiàn)，對遙感影像進行波段組合以及最佳波段提取、圖片剪切等相關預處理工作，選用分類監(jiān)督方法對林地類型進行有效劃分，可以得到林地類型的分類結果，并制作專門的林地類型遙感影像專題圖。通過相關軟件作為分析平臺和數(shù)據(jù)加工平臺進行林地落界，可以采集村界、林地小班界以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)界的矢量化數(shù)據(jù)，根據(jù)統(tǒng)一字段建立屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)之間的連接，形成屬性數(shù)據(jù)庫以及林地小班圖形庫，分析林地結構、林地功能分區(qū)、林地保護等級以及林地規(guī)劃政策，明確林地的保護方向，為后續(xù)林業(yè)資源的科學經(jīng)營以及保護規(guī)劃工作提供數(shù)據(jù)參考。在應用全球定位系統(tǒng)對林地進行保護規(guī)劃時，由于地表植被的覆蓋以及管理區(qū)部分地形地勢結構的起伏跌宕，容易干擾常規(guī)定位方式的精確度。全球定位技術可以全天候?qū)Φ厍虻娜我獾攸c進行精確定位，避免地表植被以及地形地勢的干擾，具有可靠性高、方便、快速、成本低廉、干擾小、可靠跟蹤的優(yōu)勢，極大地提高了定位監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度，可以有效控制林地違法占用以及退化的問題，減輕工作人員的工作壓力。對于林地的長期規(guī)劃和使用有良好的監(jiān)督管理作用。林地資源作為自然資源的重要組成部分，其是否能夠合理科學的應用直接關系著自然資源的應用效率，3S 技術在林地資源中的應用，有效提高了林地資源的使用價值，同時也提高了自然資源工程的建設規(guī)劃質(zhì)量。

4 結語

綜上所述，3S 技術在自然資源工程中的有效應用能夠?qū)崿F(xiàn)對自然資源科學保護和有效開發(fā)，有效避免自然資源的流失和浪費。3S 技術的應用可以拍攝準確地獲取大量的數(shù)據(jù)信息，并對獲取到的數(shù)據(jù)信息進行準確和客觀的處理分析，為自然資源工程項目工作提供可靠依據(jù)，提高自然資源相關工作的效率及質(zhì)量，促進自然資源工程的持續(xù)發(fā)展。