測繪地理信息技術在土地綜合整治與生態(tài)修復中的價值

文元山

（元謀縣土地開發(fā)復墾整理中心，云南 元謀 651300）

0 引言

土地資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，是人類最珍貴的資源，也是不可再生資源。我國人口眾多，人均耕地資源十分緊缺。20 世紀90 年代末，我國的耕地面積呈下降趨勢，耕地質(zhì)量隨著建設用地的增加而下降，對可持續(xù)的土地資源使用產(chǎn)生了消極的影響。城市化進程會造成大量的耕地流失，如何在“吃飯”和“居住”之間協(xié)調(diào)好，保護耕地紅線，成為當前迫切需要解決的問題。土地綜合整治與生態(tài)修復是一項綜合性的措施，通過對現(xiàn)有的土地進行綜合整治，可以有效地盤活現(xiàn)有的土地資源，加強土地的利用性、適度的補充和提高耕地的生產(chǎn)能力。

1 相關概念

土地綜合整治與生態(tài)修復工程具有政策性強、涉及面廣、技術復雜等多方面的綜合工程，其工程設計、數(shù)據(jù)綜合、控制系統(tǒng)等要求具有動態(tài)、系統(tǒng)性、技術性等特征。在土地整備區(qū)的選擇、工程設計、工程實施、工程監(jiān)理、竣工驗收、改造后的產(chǎn)權(quán)調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中，都存在著大量的技術問題。地理信息技在土地綜合整治的信息獲取、規(guī)劃設計以及后期實施效果的觀察等方面都有其獨特的優(yōu)越性，可以極大的提高規(guī)劃的時間，為政府的決策做出迅速的反應，同時也為土地綜合整治與生態(tài)修復項目節(jié)約了大量的人力、物力。

1.1 土地綜合整治與生態(tài)修復

通過對耕地、水、路、林和村的綜合整治，對因生產(chǎn)、建設和自然災害造成的損失進行恢復，對適宜農(nóng)業(yè)的荒草地、裸地、沙化地進行開發(fā)，以增加耕地的數(shù)量，改善耕地質(zhì)量，穩(wěn)定生態(tài)環(huán)境，促進節(jié)約集約用地，是實現(xiàn)經(jīng)濟和社會發(fā)展的關鍵措施。

1.2 地理信息技術

1.2.1 GPS-RTK 測繪技術

GPS-RTK 技術是以載波相位測量為載體，以GPS接收機間的無線通信技術為主要技術支撐，在基準站和流動站的基礎上進一步提高的一種具有較高精度的測繪技術。GPS-RTK 測繪技術是將基準站建立在一個已知坐標上，通過無線電和流動站之間的連接，使其可以存儲來自于電流站點的載波觀察信號，在這些數(shù)據(jù)的支撐下，計算出移動站點的空間坐標，再通過投影參數(shù)、坐標系統(tǒng)等變換，最后得出被測對象的三維坐標。GPS-RTK 技術在土地綜合整治與生態(tài)修復和生態(tài)恢復中得到了廣泛的應用，尤其是在前期地形圖的測試和繪圖中起到了很大的支撐作用[1]。

1.2.2 遙感技術

遙感技術的特征在于不與物體直接接觸的情況下，能夠采集到物體的電磁波，并通過傳輸、處理、分析、解譯等手段來探測和識別物體的幾何、物理性質(zhì)、相互關系及其變化的規(guī)律。遙感技術能夠提供多頻段、多時相的地面圖像，能夠?qū)崟r地反映出該地區(qū)的自然資源狀況，為土地綜合整治工作提供了豐富的資料來源。遙感影像可以使項目區(qū)域內(nèi)的土地使用狀況有更直觀的了解，對地形地貌、空間形態(tài)等進行更有現(xiàn)實意義的分析，同時也方便了項目區(qū)群眾的辨認和信息披露，使公眾能夠積極參與到設計中來。

1.2.3 地理信息技術

地理信息技術是我國國土資源開發(fā)與利用中的一個重要組成部分。目前，地理信息技術已成為目前建設用地信息系統(tǒng)的一個重要平臺，它的目標是通過對土地實際情況的調(diào)研和詳細的登記，對土地資源進行系統(tǒng)的統(tǒng)計和評估，為地籍管理工作提供參考，使土地法律咨詢工作更加方便。通過建立城鎮(zhèn)地理信息技術和地籍管理體系，對土地進行有效的評估與分析，可以使國土規(guī)劃工作的順利進行，對國土政策決策產(chǎn)生重大影響。

2 應用情況

地理信息技術在土地綜合整治過程中的運用，不僅為國土資源的治理和使用提供了有力的依據(jù)，而且還為土地綜合整治工作提供了科學依據(jù)。例如遙感技術可以獲得土地使用情況和變化情況，GPS 定位，地理信息技術進行綜合分析、規(guī)劃設計，遙感技術對整治成效進行跟蹤[2]。

2.1 實地踏勘

土地綜合整治與生態(tài)修復項目的立項現(xiàn)場踏勘，主要是通過查閱資料、實地察看、走訪農(nóng)戶和座談交流等方式對項目的基本情況進行實地調(diào)查。在實地考察中采用了地理信息技術要點如下：①利用衛(wèi)星圖像資料，對待治理區(qū)域進行地形、地貌的基礎信息，利用地理信息技術軟件對現(xiàn)有地形圖進行矢量化。②GPS 能夠準確地獲得目標的位置，準確地確定項目區(qū)的邊界，進行線性的工程設計。③在調(diào)查結(jié)束后，將GPS 數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫，利用地理信息技術對土地綜合整治與生態(tài)修復區(qū)域進行分析和設計。

2.2 工程可行性分析

在土地綜合整治與生態(tài)修復方案的可行性研究階段，利用ArcGIS 和MapGIS 地理信息技術軟件，對整治區(qū)域進行了系統(tǒng)的分析和設計，為項目的規(guī)劃、布置和工程設計提供了依據(jù)，為項目的建設提供了科學的依據(jù)。利用實地勘察階段收集到的資料，在室內(nèi)進行設計，利用地理信息技術軟件對土地平整、交通道路、灌溉排水、生態(tài)環(huán)境等工程進行有選擇的規(guī)劃、設計，并對工程規(guī)模進行測算，以確定工程的實施是否可行。

2.3 方案設計

土地綜合整治規(guī)劃設計資料的編制、施工、變更、竣工，都需要對大量的空間資料進行分析，包括圖件、指標、布局等。地理信息技術能夠滿足工程規(guī)劃成果查詢、存儲和共享的需求。地理信息技術在土地綜合整治規(guī)劃中的應用，包括土地綜合整治與生態(tài)修復信息數(shù)據(jù)庫、土地綜合整治與生態(tài)修復總量測算、土地綜合整治與生態(tài)修復信息化管理四大方面。土地綜合整治的環(huán)境影響評估.在土地綜合整治項目的規(guī)劃和設計階段，一般需要1:200 的平面布局，利用GPS、RTK 等測量技術對項目進行準確的測繪和布點，利用地理信息技術系統(tǒng)對項目區(qū)的水源、地形、原有道路、居住區(qū)進行詳細的規(guī)劃和布點。利用地理信息技術構(gòu)建了土地綜合整治工程的屬性數(shù)據(jù)庫和向量數(shù)據(jù)庫，可以對土地綜合整治與生態(tài)修復工程進行及時、高效的監(jiān)測與管理。利用地理信息技術，利用規(guī)則網(wǎng)格技術、三維建模技術和可視化技術，可以對各種資料進行輔助計算，可以有效地進行開挖土方、樁點地面高程的計算，從而更好地進行資源的分配和可視分析。同時，Arc 地理信息技術強大的繪圖功能，可以方便地進行項目的調(diào)整，并提高項目的執(zhí)行效率[3]。

2.4 工程執(zhí)行期

根據(jù)土地綜合整治與生態(tài)修復工程的內(nèi)容和功能，將土地綜合整治與生態(tài)修復工程劃分為5 個主要項目：農(nóng)田治理工程、土地平整工程、農(nóng)田防護工程、道路工程和拆遷工程。通過地理信息技術可以對工程的具體情況進行分析。

耕地的耕作層、平整度、灌溉排水條件、道路標準、生態(tài)防護措施等，均須按國家有關規(guī)定的技術標準進行。在工程實施過程中，對工程建設前、后期、后期的數(shù)字化數(shù)據(jù)、航拍等數(shù)據(jù)進行了分析，能夠精確地確定新改建溝、渠和路等工程的工程量。通過DEM 的輔助計算，可以準確地確定項目區(qū)域各區(qū)塊的設計填挖和施工填挖，并對施工單位的填土工程進行了驗算。

3 測繪地理信息技術在土地整治與生態(tài)修復中的具體應用

3.1 研究對象概述

以云南省元謀縣區(qū)域為例，這里的耕地大多是農(nóng)田，但是由于這一次的耕地并不密集，所以很難將土地的利用率最大化，也就沒有辦法進行大規(guī)模的發(fā)展和大規(guī)模的種植。另外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，由于當?shù)剞r(nóng)民對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的認識不足，導致在實際耕作中歐大量施用化肥，從而導致了土壤的不同程度的污染。為提高當?shù)氐耐恋刭Y源利用效率，通過對當?shù)氐耐恋刭Y源進行研究，采用有針對性的方法來恢復和治理生態(tài)環(huán)境，在具體的整治和修復中，要充分運用無人機測量技術，對該地區(qū)的土地資源和分布進行監(jiān)測，以便掌握相關的產(chǎn)權(quán)問題，為農(nóng)業(yè)用地的整合和恢復提供有力的信息支撐。

3.2 外業(yè)數(shù)據(jù)的收集

在進行野外數(shù)據(jù)采集之前，必須先對工作區(qū)的地形、地形進行初步的勘察，然后在采集到的資料中，將工作區(qū)域劃分成不同的區(qū)域，并制定相應的航線和參數(shù)。確定無人機的具體起飛位置、確定飛行高度、方向與航向的交迭高度等。根據(jù)已探明的地形特征，將該特定的研究區(qū)分為兩個區(qū)，其中一區(qū)為450m，一區(qū)為500m。在兩種情況下，飛機的側(cè)向交迭率分別為60%和70%。在進行飛行作業(yè)之前，應按照工業(yè)技術規(guī)范的規(guī)定，設定地面象控點，但由于某些地形的變化比較大，因此必須增加象控點的密度，使成像點的密度達到3.5個/km2，另外一片地形比較平坦，可以把控制點的密度調(diào)到2.5 個/m2。

3.3 業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)護理

每天都要檢查無人機的航拍視頻，確保視頻的質(zhì)量，如果不能滿足使用的條件，就必須重拍，確保最后的效果符合實際需要。通過相應的軟件對其進行加工，得到高清晰度的產(chǎn)品。在加工過程中，主要按照以下程序進行。首先，要經(jīng)過重疊度、彎度、清晰度等對影響數(shù)據(jù)的檢驗，為下一步的作業(yè)打下良好的基礎。其次，將圖像和POS 數(shù)據(jù)輸入相應的軟件中，使圖像數(shù)據(jù)能夠一一對應。最后，對研究區(qū)的文獻和科學信息進行提取，獲取地形圖、土地資源權(quán)屬等相關信息，為今后的土地綜合整治與生態(tài)修復和治理工作提供科學依據(jù)[4]。

3.4 外業(yè)數(shù)據(jù)的收集和繪制

要進行室內(nèi)和室外的綜合采集，野外采集的數(shù)據(jù)非常重要，尤其是大尺度的地圖，更是要進行野外采集?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集一般有3 種方法，具體的選取要視儀器的不同和現(xiàn)場操作方法的不同而定：①一些比較常用的測量儀，比如經(jīng)緯儀和水平儀，他們會將測量的結(jié)果記錄下來，然后通過行業(yè)的數(shù)據(jù)處理，輸入電腦上。②利用測距經(jīng)緯儀進行測量，包括水平方向測量、天頂距測量、測距測量等。要對一部分計算部分的電子手薄進行觀察，并將其存儲起來，并將其輸入電腦。③采用RTK、全站儀等設備進行現(xiàn)場測量，并將數(shù)據(jù)傳送到終端或者筆記本電腦上，通過數(shù)據(jù)終端或者便攜式存儲卡，將數(shù)據(jù)輸入電腦中，這樣就可以實現(xiàn)從外部觀察到內(nèi)部的實時處理。

4 前景與展望

4.1 強化土地治理工作的后續(xù)監(jiān)管

土地治理，尤其是對耕地的治理，是一項系統(tǒng)工程。早期開墾的土地，要不斷地進行土地的投資和經(jīng)營，使土地的肥力和土地資源得到充分的利用，以適應作物的生長。所以，既要抓緊耕地的數(shù)量，又要加強耕地的質(zhì)量，確保耕地的質(zhì)量和工程的質(zhì)量。通過對耕地進行綜合整治，實現(xiàn)耕地質(zhì)量、改善生態(tài)環(huán)境、提高土地產(chǎn)量、增加土地供應，實現(xiàn)耕地總量的動態(tài)均衡，實現(xiàn)土地資源的集約利用。利用遙感技術，對整治區(qū)域內(nèi)的各類地物進行了觀測，并對整治后的土地利用進行了遠程、實時的監(jiān)控。利用遙感影像的頻譜反映信息，可以對土壤的肥力進行分析，從而保證了耕地的質(zhì)量。

4.2 3D 可視化技術和分析函數(shù)的應用

傳統(tǒng)的土地綜合整治與生態(tài)修復設計多采用Auto CAD 和地理信息技術進行平面規(guī)劃，但都是以點、線、面為基礎，不能充分發(fā)揮其功能和特征。單純的平面圖在規(guī)劃效果上缺乏逼真度，不能進行直觀的分析。利用地理信息技術的三維分析模塊，可以對地形數(shù)據(jù)進行可視化。通過對項目區(qū)的遙感圖像與DEM 模式的疊加，可以得到項目區(qū)的立體圖像，從而可以了解項目的地貌特征、坡度、坡向、土地利用類型、基礎設施的布局。利用ArcScene 中的可視化飛行技術，可以對項目區(qū)進行直觀、動態(tài)、多角度、全方位的觀測，并能在虛擬的立體空間中進行顯示、查詢、分析等功能。將工程計劃與3D 圖像相結(jié)合，既能驗證規(guī)劃設計方案的適用性，又能協(xié)助審核工程量，從而提高審核工作的效率，并能有效地評估項目的合理性和可行性[5]。

5 結(jié)語

土地綜合整治與生態(tài)修復是確保耕地總量動態(tài)均衡的一項重要措施，它是一個涉及多種技術、多學科的復雜工程。它直接關系到地方的經(jīng)濟發(fā)展和對現(xiàn)有土地資源的集約化利用。在推進工業(yè)化、城市化進程中，要注意土地的合理使用。在土地綜合整治工作中，運用現(xiàn)代地理信息技術和現(xiàn)代先進的數(shù)據(jù)庫技術和測繪技術，不但可以方便地進行土地綜合整治與生態(tài)修復的基礎資料，而且可以極大地提高規(guī)劃決策的實效性和遠程監(jiān)管能力，有利地降低人力、物力和財力的投入。