3S在耕地保護(hù)動(dòng)態(tài)監(jiān)管中的關(guān)鍵技術(shù)

張國昌

摘要：伴隨測繪技術(shù)的改革與發(fā)展，3S技術(shù)在測繪工程領(lǐng)域中，得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)能幫助管理人員實(shí)時(shí)了解耕地的狀況，從而制定動(dòng)態(tài)化的保護(hù)機(jī)制，監(jiān)控耕地的開墾情況，從而為耕地資源的保護(hù)提供宏觀建議。本文就研究3S技術(shù)的內(nèi)涵，以及3S系統(tǒng)的構(gòu)建，最后分析給技術(shù)在耕地保護(hù)動(dòng)態(tài)監(jiān)管中的具體使用，幫助技術(shù)人員了解3S技術(shù)的特點(diǎn)，正確使用3S技術(shù)滿足管理需求。

關(guān)鍵詞：3S;耕地保護(hù);動(dòng)態(tài)監(jiān)管;關(guān)鍵技術(shù)

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(hù)是國土資源管理的重要工作之一，通過動(dòng)態(tài)化的管理方式，能實(shí)現(xiàn)對耕地狀況的實(shí)時(shí)管理，解決耕地使用中存在的問題。為此，可以利用3S技術(shù)實(shí)時(shí)了解耕地狀況，滿足對耕地進(jìn)行動(dòng)態(tài)保護(hù)的需求。

1 耕地保護(hù)的3S動(dòng)態(tài)監(jiān)管概述

3S包括遙感技術(shù)RS、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GNSS、地理信息系統(tǒng)GIS這3種技術(shù)結(jié)合使用，由于這類技術(shù)可以獲得關(guān)于地理、土地的大量信息資源，通過建立在線的、實(shí)時(shí)信息管理系統(tǒng)、處理系統(tǒng)和分析系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)3種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，了解土地綜合狀況，并分析地質(zhì)環(huán)境、國土資源的變化趨勢，進(jìn)行綜合性的管理工作[1]。使用3S技術(shù)進(jìn)行耕地保護(hù)時(shí)，RS數(shù)據(jù)將接入到GIS系統(tǒng)中，方便從時(shí)間、區(qū)域角度分析RS數(shù)據(jù)，從而滿足動(dòng)態(tài)分析各類的地理狀況，研究當(dāng)?shù)赝恋刭Y源的發(fā)展趨勢。利用GNSS接收裝置可以精確分析各種位置的信息，借助軟件可以完成對航空系統(tǒng)的幾何矯正和鑲嵌工作，滿足RS數(shù)據(jù)和地面同步檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)匹配的要求，相關(guān)數(shù)據(jù)也會(huì)同步到GIS數(shù)據(jù)庫中。

1.1 耕地保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成

在3S監(jiān)測系統(tǒng)中，由于RS能直接感知當(dāng)?shù)馗氐臓顩r，所以RS數(shù)據(jù)是監(jiān)測土地資源效果的基礎(chǔ);整個(gè)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)利用GIS系統(tǒng)構(gòu)建，各種空間數(shù)據(jù)都會(huì)被糾正、轉(zhuǎn)換和處理，然后儲(chǔ)存在GIS系統(tǒng)中。這些信息可以進(jìn)行數(shù)字、文字和圖形的分類工作，可以在數(shù)據(jù)庫和圖形庫中存放，通過GIS系統(tǒng)，就能獲得土地利用現(xiàn)狀、土壤狀況、氣候狀況、水等資料的情況，能夠建立起龐大的數(shù)據(jù)庫和圖形庫。工作人員可以利用GIS系統(tǒng)完成對耕地保護(hù)情況的查詢工作，GIS系統(tǒng)將提供可視化功能，為工作人員更加直觀地顯示各種數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析、決策、搜尋、篩選，幫助工作人員完成對耕地保護(hù)狀況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，分析對土地資源的需求，方便管理部門在更短時(shí)間完成決策。

1.2 耕地的動(dòng)態(tài)監(jiān)測

通過對耕地進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測可以了解耕地的變化情況，分析耕地的發(fā)展趨勢，研究耕地的保護(hù)需求。動(dòng)態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)是建立針對耕地的數(shù)據(jù)庫，其中必須包括耕地的多邊形矢量數(shù)據(jù)，以及各個(gè)地塊的屬性數(shù)據(jù)，并根據(jù)要求進(jìn)行地塊編碼、地類名稱標(biāo)注、地類編碼、地塊面積的計(jì)算、其他特殊屬性的標(biāo)注。為了完成對地區(qū)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，可以直接使用計(jì)算機(jī)文件管理系統(tǒng)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)文件管理系統(tǒng)就具備儲(chǔ)存、查詢、搜索、建立文檔和數(shù)據(jù)更新等功能。

根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)際工作需要，可能需要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的精簡，以提升動(dòng)態(tài)監(jiān)測的工作效率，為此需要根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)源進(jìn)行選擇，使用SPOT圖像、TM圖像對同一年的SPOT全色圖像進(jìn)行融合處理，也可以選擇適當(dāng)季節(jié)TM圖像進(jìn)行融合，以及從數(shù)據(jù)庫中提取土地覆蓋類型的空間數(shù)據(jù)。還可以對2年以上的航空影像圖片進(jìn)行數(shù)字化處理，經(jīng)過處理后獲得正射糾正影像，之后和相關(guān)的TM數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，獲得土地的覆蓋類型數(shù)據(jù)[2]。使用TM圖像和GNSS測量結(jié)合，并將TM的3、4、5波段圖像進(jìn)行合成，能在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的疊加，之后使用差分GNSS測量法就能完成對實(shí)地的監(jiān)測工作。

2 3S耕地動(dòng)態(tài)監(jiān)管中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基于RS遙感技術(shù)國土資源綜合管理

遙感技術(shù)是在遠(yuǎn)距離不接觸物體的前提下獲得物體信息的技術(shù)，目前遙感技術(shù)的已經(jīng)擁有很高的波普分辨率和空間分辨率，遙感衛(wèi)星的重訪周期相比過去更短，所以時(shí)間分辨率相比過去更高，可以滿足對目標(biāo)性質(zhì)、目標(biāo)組成的分析需求，也能為耕地保護(hù)工作提供實(shí)時(shí)信息，利用清晰的圖像幫助人員快速完成分析工作。

在國土資源綜合管理中，會(huì)使用多期遙感衛(wèi)星的影像數(shù)據(jù)，使用時(shí)空模型建立起遙感影像數(shù)據(jù)庫，基于多維時(shí)空完成對數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，可以利用數(shù)據(jù)庫追溯歷史數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)分析國土資源狀況，建立起多層次的儲(chǔ)存體系，利用高并發(fā)和高性能計(jì)算技術(shù)完成時(shí)空數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)化服務(wù)。根據(jù)外部需求，可以發(fā)布地質(zhì)信息，方便用戶對某一區(qū)域根據(jù)時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，改變了過去遙感數(shù)據(jù)僅可以靜態(tài)分析的問題，使其以動(dòng)態(tài)服務(wù)的方式得到應(yīng)用。

農(nóng)村耕地保護(hù)工作中，使用多期遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫能夠?yàn)楦毓芾?、整治提供更為精?zhǔn)的服務(wù)，比如分析項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的多時(shí)影響數(shù)據(jù)，可以對項(xiàng)目的建設(shè)狀況、項(xiàng)目進(jìn)展進(jìn)行分析，研究項(xiàng)目的建設(shè)效果，分析項(xiàng)目對耕地保護(hù)的作用。

2.2 差分GNSS高精度定位進(jìn)行項(xiàng)目外業(yè)實(shí)地核查

GNSS技術(shù)在導(dǎo)航定位中十分常用，而且在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟的背景下，GNSS也能滿足全方位、全時(shí)段的定位需要，可以提供極高精度的定位數(shù)據(jù)，在測量和數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域也有廣泛使用。農(nóng)村的耕地動(dòng)態(tài)保護(hù)監(jiān)管中，可以使用帶有GNSS定位功能的PDA設(shè)備展開抽查和動(dòng)態(tài)巡查，如果發(fā)現(xiàn)一些位置沒有按照要求進(jìn)行開發(fā)整治，或者現(xiàn)場存在可疑情況，就可以拍攝照片，照片中將包含現(xiàn)場的定位信息，方便管理人員將照片和當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)信息聯(lián)系起來，研究是否存在違法情況，并以照片作為證據(jù)進(jìn)行處理。

2.3 GIS空間數(shù)據(jù)拓?fù)渥詣?dòng)檢查和入庫技術(shù)

耕地保護(hù)工作需要空間數(shù)據(jù)管理，分析農(nóng)村耕地的空間狀況?？梢允褂肁rcSDE作為空間數(shù)據(jù)庫引擎，該引擎建立了連續(xù)性的空間數(shù)據(jù)模型，采用客戶-服務(wù)器的體系，能滿足多用戶并發(fā)訪問和對同一數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的需要，能建立 RDBMS空間數(shù)據(jù)庫。融入RDBMS后，可以滿足空間和非空間數(shù)據(jù)的快速訪問和高效操作需要。在耕地管理，將數(shù)據(jù)庫融入GIS技術(shù)能進(jìn)行GIS數(shù)據(jù)的處理工作，可以完成項(xiàng)目坐標(biāo)數(shù)據(jù)的檢查，修復(fù)耕地?cái)?shù)據(jù)，并將修正后的數(shù)據(jù)同步和匯總，集成到業(yè)務(wù)審批系統(tǒng)中，滿足數(shù)據(jù)自動(dòng)檢查入庫的需求，實(shí)現(xiàn)耕地管理信息和業(yè)務(wù)審批的集成、同步管理，所有的耕地管理業(yè)務(wù)，在經(jīng)過審批后都會(huì)將數(shù)據(jù)自動(dòng)同步到ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫中[3]。為了確保入庫數(shù)據(jù)正確，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤儲(chǔ)存，數(shù)據(jù)同步過程中需要進(jìn)行檢查，保證要素的拓?fù)潢P(guān)系正確，并刪除其中的重復(fù)要素，保證項(xiàng)目坐標(biāo)范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)廢面、縫隙、重疊、不閉合的情況。

2.4 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)省市縣一體化監(jiān)管

針對耕地的管理需要建立起省市縣的一體化監(jiān)管體系，各級部門應(yīng)該使用相同的地圖和地理信息公共服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)。系統(tǒng)通過網(wǎng)閘開放到前置機(jī)，利用webservice進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換和共享操作。建立國土資源監(jiān)管業(yè)務(wù)模型及時(shí)空數(shù)據(jù)分析模型，從而對監(jiān)管業(yè)務(wù)根據(jù)需求進(jìn)行快速的構(gòu)建，也能對耕地保護(hù)工作迅速響應(yīng)，通過進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，建立起對國土資源擁有監(jiān)管、預(yù)警和分析等功能的技術(shù)平臺(tái)，滿足對國土資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測和監(jiān)管的需求，提升對國土資源管理的針對性，提升監(jiān)管工作的效率，在多級部門一體化監(jiān)管的情況下，達(dá)到對耕地保護(hù)工作的全業(yè)務(wù)、全過程監(jiān)管，形成完善的監(jiān)管體系[4]。

整個(gè)體系運(yùn)行時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)層面上，需要依托各國各級國土管理部門的內(nèi)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)作為系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各級網(wǎng)絡(luò)之間的互通，確保不同級別網(wǎng)絡(luò)之間的同步性?；A(chǔ)軟硬件的建設(shè)中，使用包括服務(wù)器、防火墻、數(shù)據(jù)庫和GIS軟件的各級系統(tǒng)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心以項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫作為核心，數(shù)據(jù)中心可以集成系統(tǒng)的各種動(dòng)態(tài)資源和后備資源，能占補(bǔ)和平衡臺(tái)賬數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)庫管理及GIS技術(shù)，根據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建立全省范圍內(nèi)的耕地保護(hù)和綜合數(shù)據(jù)庫組織管理措施，及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和系統(tǒng)更新，確保系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)使用同一張圖實(shí)現(xiàn)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)的地理信息服務(wù)。

在耕地保護(hù)的監(jiān)管工作中，基于全省數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)耕地保護(hù)管理，并建立對耕地保護(hù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)的項(xiàng)目管理、項(xiàng)目動(dòng)態(tài)監(jiān)管、管理系統(tǒng)的后備資源，以及對耕地的占補(bǔ)情況進(jìn)行監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)對耕地保護(hù)的全面管理[5]。在系統(tǒng)的支持下，可以滿足耕地保護(hù)的精細(xì)化管理需求，也能推動(dòng)三維管理和二維管理的一體化監(jiān)管，推動(dòng)耕地保護(hù)工作的成熟化，并保證測繪地理信息在國土資源管理工作中最大化發(fā)揮作用。

用于層的設(shè)計(jì)中，將用戶分成了兩個(gè)部分，包括信息采集用戶和管理用戶。信息采集用戶為市、縣國土管理部門，這類部門會(huì)根據(jù)要求開展工作，并對實(shí)施完成耕地保護(hù)情況的動(dòng)態(tài)更新;省廳及其他技術(shù)支持單位作為系統(tǒng)的管理用戶，可以獲得、分析信息，技術(shù)支持單位會(huì)根據(jù)各級部門對信息使用的需要根據(jù)需求進(jìn)行信息展示，同時(shí)繼續(xù)向國家有關(guān)部門同步信息，方便上級監(jiān)管和國家了解耕地保護(hù)工作的整體情況。

3 3S技術(shù)在耕地保護(hù)工作中的具體應(yīng)用

3.1 土地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測

3S技術(shù)能實(shí)時(shí)監(jiān)測土地資源的破壞情況，預(yù)測周圍礦山開發(fā)、工程建設(shè)對土地資源的影響，確定土地資源的征地范圍，也能幫助進(jìn)行征地方案的優(yōu)化，方便相關(guān)部門制訂出更具有科學(xué)性的土地復(fù)墾計(jì)劃。在對土地資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測時(shí)，最關(guān)鍵的方法是將GIS和RS兩種技術(shù)集成使用，之后使用GNSS技術(shù)分析土地利用的空間變化數(shù)據(jù)[6-7]。

3.2 土地復(fù)墾

耕地資源要根據(jù)要求開源和節(jié)流才能保證土地資源可持續(xù)性使用，其中對廢棄土地的復(fù)墾工作是開源的重要措施。土地復(fù)墾需要選擇合適的區(qū)域，以解決周圍環(huán)境污染所引起的耕地問題，綜合使用RS、GNSS、GIS為主體的技術(shù)，可以對廢棄土地的情況展開深入分析，合理進(jìn)行復(fù)墾的規(guī)劃工作，并且能監(jiān)測工程的實(shí)施，達(dá)到保護(hù)耕地的目的。

4結(jié)語

3S技術(shù)的使用對掌握耕地的實(shí)施情況、總結(jié)耕地變化規(guī)律提供了條件，能解決傳統(tǒng)耕地保護(hù)中存在的誤差問題，利用更有針對性的耕地保護(hù)措施可以降低開發(fā)費(fèi)用和縮短工期，實(shí)現(xiàn)土地的可持續(xù)開發(fā)。在建立3S基礎(chǔ)下的耕地保護(hù)管理系統(tǒng)時(shí)，需要建立多級部門共同管理的機(jī)制，保證部門使用同樣的地圖，滿足數(shù)據(jù)資源共享的要求，了解耕地資源的動(dòng)態(tài)狀況，制定科學(xué)的管理措施。

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