測繪地理信息技術在國土空間規(guī)劃中的應用

文／徐松林 潛山市自然資源和規(guī)劃局 安徽安慶 246300

引言：

網絡信息技術的發(fā)展使人類邁入網絡信息時代，這對各行各業(yè)發(fā)展提出了新要求，信息化技術逐漸融入各個領域為促進各行各業(yè)的發(fā)展提供了強有力的技術支持，國土空間規(guī)劃作為國家重要舉措也應順應時代發(fā)展趨勢，緊跟時代步伐，更新思路與工作手段，地理信息技術的應用也成為必然。將現代測繪技術-測繪地理信息技術引入國土空間規(guī)劃工作極大地提高了工作效率與測繪數據精確度，推動了國土空間規(guī)劃工作的順利開展。今后的國土空間規(guī)劃工作中應進一步重視測繪地理信息技術，深化該技術研究為實踐工作提供理論支撐是非常必要的。下文將圍繞測繪地理信息技術中3S 技術在國土空間規(guī)劃中的實際應用展開探究。

一、國土空間規(guī)劃內涵

隨著社會經濟的發(fā)展，為解決空間矛盾更好利用空間資源就需要進行空間規(guī)劃。而國土空間規(guī)劃具有高度的復雜性與系統(tǒng)性，以科學合理開發(fā)利用國土空間資源優(yōu)化空間結構為目的，通過調查了解土地利用、國土空間資源以及開發(fā)程度等信息，進而統(tǒng)籌規(guī)劃國土空間中的資源要素（生態(tài)、農業(yè)、城市以及其他空間等），以推動我國工業(yè)、農業(yè)以及交通等行業(yè)與社會經濟的發(fā)展。國土空間規(guī)劃可以說是基于國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略角度為應對國土空間資源與生態(tài)、社會以及經濟發(fā)展之間矛盾而依法制定的對國土空間資源進行布局、開發(fā)利用以及管制保護的一種措施或計劃工具。發(fā)達國家或地區(qū)國土空間規(guī)劃較早體系相對完善，如韓國實施“圈狀”空間管制計劃進行國土空間布局，而荷蘭德國為引導經濟活動與土地利用則采用“垂直”形式空間規(guī)劃體系，現階段我國采用“多規(guī)合一”國土空間管制引導經濟、生態(tài)、社會以及國土利用的協(xié)調可持續(xù)發(fā)展，以實現資源最優(yōu)配置與國土空間資源可持續(xù)利用[1]。

二、測繪地理信息技術及其優(yōu)勢

1、測繪地理信息技術

隨著科學技術的發(fā)展，也對測繪工作產生了巨大影響，測繪技術也得到了質的突破。測繪地理信息技術是融合遙感技術與計算機技術等的先進技術，種類較多，均在測繪工作中發(fā)揮巨大作用。⑴GIS：即地理信息系統(tǒng)，是比較重要的空間信息系統(tǒng)，可以采集儲存、管理、運算以及分析空間信息，通過三維可視化技術可分析處理采集到的地理空間信息，實現數據價值的挖掘，在土地利用、城市規(guī)劃等多個領域都有所應用，提高數據獲取處理效率，極大地方便了測繪工作。⑵RS：即遙感技術，該技術能在不直接接觸或離目標有一定距離的情況下對其性質進行判定測量，不僅探測范圍大而且成圖快，制作出的地形圖精準度高，為測繪工作提供可靠的數據支撐。⑶GPS：即全球定位系統(tǒng)，該技術可在測量過程中利用衛(wèi)星能夠實現高精度定位以及跟蹤，不僅能夠實時獲取數據，還能連續(xù)作業(yè)，相較于傳統(tǒng)測繪設備，GPS 技術操作更為簡便，測繪效果更佳，很大程度節(jié)約了人力；該技術因較強的抗干擾性、適應性強、觀測時間短以及操作便捷被廣泛應用于各個領域，技術相對成熟，實時定位范圍可以說海陸空任一位置，當前該技術定位極度已實現CM 級，在國土空間規(guī)劃中應用較多。⑷其他技術：信息數字化測繪技術，如在地質工程測繪中常用的網絡RTK 技術，基于信息技術，利用數字化技術手段控制測繪儀器設備，處理分析數據信息。

2、測繪地理信息技術優(yōu)勢

測繪地理信息技術具有這幾個優(yōu)點：⑴數據精確度高：傳統(tǒng)測繪工作方式以人工為主，受外界環(huán)境因素以及人員專業(yè)水平等方面因素影響，測繪數據精準度難以有效保證而且工作效率相對不高，存在一定安全風險，而測繪地理信息技術完全避免了傳統(tǒng)測繪的問題，利用現代技術開展測繪工作，能夠實施獲取數據，并利用計算機技術對數據進行分析處理，可為國土空間規(guī)劃工作提供可靠的數據支持。⑵工作效率高：現代測繪地理信息技術不再過度依靠人工，而是自動化程度高基于衛(wèi)星系統(tǒng)等開展工作，可同時采集整理多個監(jiān)測點的數據信息，并及時快速傳輸到計算機中進行數據分析，這使得數據采集處理效率得到了質的提升。⑶抗干擾性強：傳統(tǒng)的測繪工作方式很容易受到交通、天氣以及地形等外界因素影響，一旦遇到地理環(huán)境復雜的區(qū)域，測量結果很容易受外界影響使得數據精準度降低，甚至天氣惡劣時工作難以進行，測繪地理信息技術依靠現代技術手段如衛(wèi)星接收器等作為信號數據來源在惡劣天氣或復雜地理環(huán)境條件下也能保持正常工作狀態(tài)，將其應用于國土空間規(guī)劃中在各種工作環(huán)境下都能高效工作。

三、國土空間規(guī)劃中測繪地理信息技術應用

結合國土空間規(guī)劃內涵與測繪地理信息技術優(yōu)勢，主要分析總結RS、GIS 以及GPS 技術這幾種測繪地理信息技術在國土空間規(guī)劃中的應用情況。

1、RS 技術應用

1.1 無人機航空攝影

在國土空間規(guī)劃中，無人機航空攝影是比較常見的遙感技術應用方式，工作過程是這樣的：無人機根據工作內容搭載攝像以及遙感設備設施對目標進行高空或低空的遙感拍攝，并將采集到的國土空間信息傳輸給地面信息中心。無人機航空攝影應用的無人機是自動控制或無線電遙控的體積大小皆可的無人飛行器，在國土空間規(guī)劃工作中應用時，無人機往往會根據航拍以及遙感等工作內容需要搭載相應的設備設施（攝像頭、雷達、微型分光計以及遙感設備等），完成地面指揮人員發(fā)出的各種指令如多角度縮放或全方位觀察。由于設備精度功能差異，運用無人機搭載設備拍攝可輸出不同形式（地形圖、高線圖、曲面以及空間三維圖等）的數據模型。

1.2 衛(wèi)星遙感技術應用

無人機航空拍攝應用同衛(wèi)星遙感技術應用優(yōu)勢相較，后者無論是拍攝范圍廣度還是采集空間信息數據量上都比前者更具優(yōu)勢。具體來說，在國土空間規(guī)劃工作中應用衛(wèi)星遙感技術，各種比例尺成圖需求均可被滿足而且數據精確度高成本不高，自動化程度非常高；可綜合監(jiān)測生態(tài)要素、時序演變、地表溫度以及空間分布等諸多方面信息數據，并綜合各方面數據進行分析，數據信息采集速度非?？欤視r間與氣候因素不會對其工作造成干擾，可為規(guī)劃工作提供可靠的數據信息；不足方面，數據更新方面周期較長，不同于無人機拍攝不受云層影響，衛(wèi)星遙感技術拍攝會受到云層遮擋影響的。需要注意的是，為確保繪圖效果，在外業(yè)調查中應用衛(wèi)星遙感技術應先將圖根控制點布置好再對控制點坐標進行實測并采集邊界；實際距離較遠時，衛(wèi)星遙感技術繪圖容易出現把干涸溝渠讀為道路或把干涸河流讀為砂石路的誤讀信息問題，為保證工作質量與效果工作人員需要對比不同渠道獲取的圖像，別自行主觀推斷，必要時進行實地調查。

1.3 結構體系分析輔助

在國土空間規(guī)劃工作中可利用遙感技術采集三維空間坐標信息以及地表紋理數據，進而基于這些詳細數據信息對實際地形進行模擬，構建出地形三維模型并將其以豐富的表現形式與動感體驗清晰顯示出來，這個為國土空間規(guī)劃體系的分析進行輔助。遙感技術應用涉及多個領域，在國土空間規(guī)劃中應用該技術構建出的每個層次具有獨立性，各層次獨立時也包含相應的內容?？傊?，在國土空間規(guī)劃中應用遙感技術能充分發(fā)揮其技術優(yōu)勢。

1.4 補充數據庫數據

利用遙感技術具備建模功能，可對目標數據信息進行采集并基于這些信息構建三維模型，為三維平臺搭建奠定了基礎，一些條件下如目標物體涉及到的環(huán)境與地勢等情況復雜測繪難度高時，出于工作測繪成本與建模效率考量還可以應用自動建模，需要注意的是若需要建模的對象位置在地下空間如地鐵站等對內部結構以及精準度要求高的目標物體則需要應用專業(yè)建模軟。此外，三維平臺是基于三維模型與數據庫搭建的，可對三維模型相關信息進行展示，工作人員可借助平臺提取以及分析信息。

2、GIS 技術應用

GIS 技術在國土空間規(guī)劃中的應用主要包括以下幾個方面。

2.1 生態(tài)建設

GIS 技術在國土空間工作中的生態(tài)建設方面也具有重要作用。借助該技術可對測量區(qū)域水土、河流等自然資源狀況進行勘察為之后的國土空間規(guī)劃工作奠定基礎，通過實時的地理數據信息也可便于局部問題的改進與調整。例如生態(tài)環(huán)境保護方面利用GIS 技術可對大氣、土壤、噪聲以及水等各種要素信息進行管理，并將各種信息通過“一張圖”呈現出來，利用空間F 分析功能可動態(tài)模擬生態(tài)環(huán)境變化并做出預測。

2.2 規(guī)劃管控

國土規(guī)劃管控中涉及到對資源對環(huán)境承載力與國土開發(fā)決策適宜性這兩方面的評價問題。利用GIS 技術進行國土空間規(guī)劃管控工作，可對區(qū)域內土地、交通、水、人口以及城市等方面資源信息數據收集整理，進而科學合理評價國土空間內各項資源，為之后使用管制提供數據支持。

2.3 公眾參與

公眾參與中GIS 技術的應用主要表現在兩個方面：⑴數據采集：可從民眾中獲得關于當地風土人情方面的信息，利用GIS 技術與公眾形成聯系，進而借助GIS 相關工作人員可從居民獲得信息，而基于信息進行的決策又可以通過系統(tǒng)向居民傳輸。⑵信息處理：利用GIS 技術可對收集的信息進行分析處理，使信息變得可視化民眾便可通過GIS 了解到自己想要了解的信息，而不是被動的接收信息，這一定程度提升公眾參與的積極性，有利于規(guī)劃的落實以及措施的執(zhí)行[2]。

2.4 規(guī)劃布局

GIS 技術在國土空間規(guī)劃布局方面的應用有兩個方面：⑴整體規(guī)劃：隨著經濟社會的穩(wěn)步發(fā)展城市化進程加快，國土空間規(guī)劃工作開展對城市建設具有指導意義，對于追趕城市化步伐的地區(qū)，需要進行地理空間資源分析進而有的放矢采取相應的發(fā)展措施，應用GIS 技術能夠采集相關區(qū)域地理信息數據并進行處理分析，可為該地區(qū)行業(yè)發(fā)展分類劃分如商業(yè)、居住、工業(yè)以及綠化等分區(qū)提供數據支持，并針對性采取最為貼合本區(qū)域實際情況的發(fā)展策略；GIS 具有預測功能，可對本區(qū)域災害風險進行分析預測進而便于相關部門提前采取措施進行防范，以免災害發(fā)生影響城市運轉以及人們正常生活。⑵地下規(guī)劃：城市化進程加快使得大量人口涌入城市，進一步加劇了城市空間資源緊張問題，出于對國土空間資源的最優(yōu)化利用，地下空間也需要進行相應的規(guī)劃；不同于地上空間規(guī)劃，無論是相關人員的規(guī)劃經驗還是地理信息數據采集方面地下空間規(guī)劃難度都更高，GIS 應用與地下空間規(guī)劃能一定程度解決這個問題，可采集到地下空間地理信息數據為其規(guī)劃分析決策提供信息依據。

3、GPS 技術應用

3.1 GPS 技術的使用原理

借助GPS 的技術優(yōu)勢構建GPS 測量系統(tǒng)全天候、實時監(jiān)測收集國土空間數據信息，包括基站、流動站與數據處理系統(tǒng)三個子系統(tǒng)，其中基站采用無線技術實現與衛(wèi)星的互聯通信并實時接收衛(wèi)星采集反饋回來的信息；流動站則是對基站發(fā)出的信息進行接收，而數據處理系統(tǒng)則是對基站實時接收到的衛(wèi)星反饋數據進行處理分析儲存等一系列處理操作。GPS 測量系統(tǒng)實際工作過程是這樣的：基站對衛(wèi)星反饋回來的信息進行接收與校準，之后將信息向流動站反饋；流動站接收到基站反饋的信息后，對其進行初始化處理后向數據處理系統(tǒng)傳遞；數據處理系統(tǒng)對流動站傳遞的信息進行處理后可得出測點三維坐標[3]。

3.2 GPS 技術在土地規(guī)劃管理中的應用

3.2.1 地籍管理

對土地形狀、屬權以及位置等方面內容明確的工作就是細部測量，也是地籍管理工作的核心部分。細部測量工作開展需要嚴格按照相關標準進行：測量難度高的位置誤差必須控制在15cm 以內；城鎮(zhèn)街道測量誤差必須控制在10cm 以內[4]。采用傳統(tǒng)的測量方法很難將誤差控制在要求范圍，不利于地籍管理工作的進行。將GPS 技術應用于地籍管理，采用相關設備進行細部測量工作，就能將誤差控制在要求范圍內，特別是測量難度較高的地應用GPS 技術不僅能夠確保數據準確性降低測量誤差還能提高測量工作效率，減少對周邊的影響。具體來說，在對某地細部測量時，工作人員先實地勘查分析該地區(qū)地理環(huán)境等情況繪制出平面圖，根據實際情況進行測量，對于測量難度較高的隱蔽地方不宜使用傳統(tǒng)測量方法，采用GPS 技術使用全站儀與經緯儀輔助，以有效控制測量誤差，提高數據精確度，使地籍細部測量工作得以完成。

3.2.2 土地利用監(jiān)測

以往土地利用監(jiān)測是以相關部門登記情況作為信息來源，這樣的信息可靠性與實時性較差，可能與實際土地利用情況存在一定差異。測繪地理信息技術應用實現了土地利用的動態(tài)監(jiān)測，能夠實時監(jiān)測土地利用以及變更信息，可以為政府部門分析土地利用情況以及決策提供實時可靠數據。應用GPS 技術與RS 技術能夠實時監(jiān)測土地利用情況，并主動發(fā)現土地變化情況，借助GPS 能夠調取以往數據為土地利用與變換信息查詢提供技術支持[5]。

3.2.3 土地勘測界定

土地勘測定界這項技術服務工作可為國土資源部門地籍管理提供數據支持，GPS 技術的運用于土地勘測界定工作，以實現土地資源合理規(guī)劃使用為目的，根據土地征用、出讓以及劃撥等界定土地使用范圍，并繪制出詳細的分類、使用以及分類等方面信息。GPS 技術用于地形復雜、面積較大或者權屬地界線多情況下的土地勘測可發(fā)揮技術優(yōu)勢，線性工程用地勘界尤甚。如山區(qū)高速路用地勘界由于地形復雜且通視條件不佳應用GPS 技術，能大幅度提升工作效率，降低人工工作量，獲取更為精確的測量數據，應用效果較佳。

結語：

綜上所述，國土空間規(guī)劃作為國家戰(zhàn)略重要舉措，對各行各業(yè)發(fā)展有著重要的指導意義。而信息時代數據以及技術重要性不言而喻，先進的技術能為國土空間規(guī)劃的科學性、合理性以及可行性提供有力的技術保障，豐富完善的數據信息能為國土空間規(guī)劃工作進行提供可靠的數據依據，提升規(guī)劃水平和質量。本文分析了國土空間規(guī)劃內涵、測繪地理信息技術主要種類以及技術優(yōu)勢，進而詳細分析總結了地理信息技術中的代表性技術RS、GIS 以及GPS 技術在國土空間規(guī)劃中實際應用?？梢钥闯霾煌夹g種類各自特點不一在規(guī)劃工作中應用方面也有所不同，有些情況需要幾種技術結合使用，在實踐應用中根據其技術特點單用或聯合應用，以充分發(fā)揮測繪地理信息技術的價值，為國土空間規(guī)劃工作提供更為可靠的技術支撐。