2015年土地科學(xué)研究重點(diǎn)進(jìn)展評(píng)述及2016年展望
——土地工程與技術(shù)分報(bào)告

胡振琪，榮 穎，付亞潔，梁宇生

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究所，北京100083）

2015年土地科學(xué)研究重點(diǎn)進(jìn)展評(píng)述及2016年展望
——土地工程與技術(shù)分報(bào)告

胡振琪，榮 穎，付亞潔，梁宇生

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究所，北京100083）

研究目的：對(duì)2015年國(guó)內(nèi)外土地工程與技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，展望了2016年國(guó)內(nèi)研究趨勢(shì)，為土地科學(xué)進(jìn)一步研究提供借鑒。研究方法：歸納分析法，文獻(xiàn)資料綜述法。研究結(jié)果：2015年土地工程與技術(shù)研究主要集中在土地測(cè)量、土地信息技術(shù)、土地整治工程等方面。研究結(jié)論：開展地籍測(cè)量技術(shù)研究、推進(jìn)土地信息技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用、深化農(nóng)村土地綜合整治技術(shù)、加強(qiáng)礦區(qū)土地復(fù)墾的技術(shù)工藝研究等將是2016年及未來土地工程與技術(shù)領(lǐng)域著重研究的方向。

土地整治；土地測(cè)量；綜述；土地工程；土地信息；研究進(jìn)展

快速城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程中，中國(guó)土地資源利用面臨的問題日益突出。現(xiàn)有土地學(xué)科研究偏重土地管理學(xué)、土地經(jīng)濟(jì)學(xué)和土地政策，對(duì)土地工程與技術(shù)的重視是伴隨近10年來的土地整治和土地信息的現(xiàn)實(shí)需求和飛速發(fā)展而不斷得以提高。同時(shí)土地科學(xué)學(xué)科體系的研究再次成為近年來的研究熱點(diǎn)。如何理解和把握工程技術(shù)在土地科學(xué)中的作用和學(xué)科定位仍是一個(gè)亟待解決的問題。自2012年起筆者連續(xù)開展了“年度土地科學(xué)研究重點(diǎn)進(jìn)展評(píng)述和展望—土地整治分報(bào)告”研究，為適應(yīng)“新常態(tài)”下社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地科學(xué)提出的新要求和土地科學(xué)學(xué)科體系研究的新進(jìn)展，現(xiàn)將“土地整治分報(bào)告”調(diào)整為“土地工程與技術(shù)分報(bào)告”。土地科學(xué)的研究對(duì)象是土地利用，若要合理利用土地首先就需要了解土地的基本情況，其中包括研究區(qū)域的面積、地形、地籍等基本信息，而要獲取、處理這些信息就需要土地測(cè)量技術(shù)；科學(xué)利用土地離不開管理與調(diào)控，現(xiàn)代土地管理的主要技術(shù)手段就是土地信息技術(shù)，即土地信息的采集、處理、加工和發(fā)布等技術(shù)；為了提高土地的利用率和產(chǎn)出率，一些工程措施也是必要的，即土地工程技術(shù)。所以，土地工程與技術(shù)的研究?jī)?nèi)容主要包括土地測(cè)量技術(shù)、土地信息技術(shù)及土地工程技術(shù)三個(gè)方面。土地測(cè)量強(qiáng)調(diào)通過廣泛深入的測(cè)量與監(jiān)測(cè)研究，查清土地資源的基本特征；土地信息技術(shù)強(qiáng)調(diào)通過土地資源信息獲取與更新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)土地資源的有效監(jiān)管；土地工程技術(shù)強(qiáng)調(diào)通過工程措施，推進(jìn)土地資源的有效整治，促進(jìn)產(chǎn)能提升、功能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)土地資源的有效利用。

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索，歸納分析了2015年國(guó)內(nèi)外土地工程與技術(shù)方面的研究進(jìn)展。在中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)、Elsevier全文電子期刊數(shù)據(jù)庫(kù)和SpringerLink全文電子期刊數(shù)據(jù)庫(kù)，以“土地整治”、“土地測(cè)量”、“土地工程”、“土地信息”等為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，篩選出學(xué)術(shù)文獻(xiàn)77篇，其中，中文期刊文獻(xiàn)66篇，英文期刊文獻(xiàn)11篇。主要分布在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》、《中國(guó)土地科學(xué)》、《地理與地理信息科學(xué)》、EcologicalEngineering和Chemosphere等優(yōu)秀期刊，內(nèi)容涵蓋土地測(cè)量、土地信息技術(shù)、土地工程技術(shù)等方面。

1　2015年國(guó)內(nèi)外土地工程與技術(shù)領(lǐng)域重點(diǎn)問題研究進(jìn)展

1.1國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

2015年國(guó)內(nèi)土地工程與技術(shù)領(lǐng)域研究主要從土地測(cè)量、土地信息技術(shù)、土地工程技術(shù)等方面展開。在土地測(cè)量方面，研究集中于新型技術(shù)手段在地形、地貌、地籍測(cè)量及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用；在土地信息技術(shù)方面，研究重點(diǎn)集中在土地覆蓋分類方法與土地信息提取精度提高、土地信息處理技術(shù)、土地信息可視化表達(dá)與系統(tǒng)開發(fā)；在土地整治工程方面，側(cè)重于土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)、土地整治潛力與效益評(píng)價(jià)、礦區(qū)土地復(fù)墾、農(nóng)用地整治、城鄉(xiāng)建設(shè)用地整治、退化土地改良技術(shù)的研究。

1.1.1土地測(cè)量

（1）地形與地貌測(cè)量技術(shù)。地形與地貌測(cè)量技術(shù)不斷創(chuàng)新。針對(duì)土地地面沉降的不均勻性和穩(wěn)定性，永久散射體干涉測(cè)量（PSInSAR）技術(shù)和云模型實(shí)現(xiàn)了土地地面沉降定量信息與定性概念的自然轉(zhuǎn)換［1］。合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（InSAR）作為一種快速發(fā)展的大地測(cè)量技術(shù)，能夠全天候獲取高精度、連續(xù)覆蓋的地面高程和地表形變信息，顯著增強(qiáng)了地形測(cè)繪和地表形變監(jiān)測(cè)能力［2］。而對(duì)于地面更為細(xì)微的狀況，可通過地面三維激光掃描技術(shù)精確地測(cè)量三維空間坐標(biāo)，該技術(shù)獲取數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和方式可彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)量方法的弊端，能夠?yàn)榛聻?zāi)害的治理防護(hù)提供精確的測(cè)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)［3］。此外，二次曲面與雙三次曲面的兩種GPS高程擬合方法能夠在丘陵地區(qū)將GPS高程測(cè)量轉(zhuǎn)換為區(qū)域的正常高程，可使地面點(diǎn)的高程達(dá)到四等精度要求，為在丘陵地區(qū)實(shí)施大比例尺地形測(cè)量提供新途徑［4］。

（2）地籍測(cè)量技術(shù)。地籍測(cè)量是服務(wù)于土地管理工作的專業(yè)性測(cè)量。2015年國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)手段在地籍測(cè)量中的應(yīng)用有一定研究，但是相對(duì)來說此領(lǐng)域相關(guān)研究較少且論文質(zhì)量普遍不高。立足地籍測(cè)量現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，將當(dāng)前具有速度快、效率高等特性的車載激光掃描技術(shù)應(yīng)用于地籍測(cè)量中，從而快速獲取地籍測(cè)量所需信息，并且實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)同時(shí)入庫(kù)［5］。針對(duì)當(dāng)前開展農(nóng)村地籍調(diào)查與不動(dòng)產(chǎn)登記的需求，探討優(yōu)于0.2 m分辨率航空影像的航測(cè)技術(shù)在農(nóng)村地籍調(diào)查中的適宜性與可靠性，統(tǒng)計(jì)分析農(nóng)村地籍量測(cè)的界址點(diǎn)所能達(dá)到的數(shù)學(xué)精度［6］。利用網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行控制測(cè)量不受天氣、通視、地形的影響的特點(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)應(yīng)用在城鎮(zhèn)地籍測(cè)量，以克服單基站作業(yè)半徑的限制問題，為測(cè)區(qū)建立精度較高的大地水準(zhǔn)面模型提供便利條件［7］。

（3）動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，主要集中于“3S”集成技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用研究。集成GNSS實(shí)時(shí)獲取高精度空間信息和GIS空間分析功能，采用模糊評(píng)價(jià)方法對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行綜合評(píng)判，可實(shí)現(xiàn)對(duì)露天礦邊坡的自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)［8-9］。

1.1.2土地信息技術(shù)

（1）土地信息采集技術(shù)。及時(shí)準(zhǔn)確地獲取農(nóng)用地信息對(duì)耕地保護(hù)與緩解人地矛盾具有重要意義，因此土地覆蓋信息監(jiān)測(cè)和遙感提取方法研究受到國(guó)內(nèi)學(xué)者的重點(diǎn)關(guān)注。針對(duì)城郊地區(qū)地物環(huán)境復(fù)雜導(dǎo)致的耕地信息提取不準(zhǔn)確的問題，探討多尺度分層的城郊耕地提取方法［10］。為提高農(nóng)用地提取精度，獲得精確的農(nóng)田田塊信息，提出基于三分量極化分解優(yōu)化模型的農(nóng)用地合成孔徑雷達(dá)影像自動(dòng)提取方法［11］，并開展不同作物覆蓋條件下農(nóng)用地信息提取試驗(yàn)研究。為實(shí)現(xiàn)水田與旱地的自動(dòng)分類、快速提取，設(shè)計(jì)基于多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)的農(nóng)田分類提取方案［12］。

土地覆蓋分類方法方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者多基于不同數(shù)據(jù)源，探索與對(duì)比土地覆蓋分類的方法，以得到高精度的土地覆蓋分類結(jié)果。利用多時(shí)相ALOS PALSAR數(shù)據(jù)發(fā)展基于多時(shí)相、多極化、干涉SAR數(shù)據(jù)的SVM土地覆蓋分類方法，該方法可解決雙極化SAR影像中林地與城市及建設(shè)用地的混分問題［13］。基于Radarsat-2影像利用極化目標(biāo)分解提取參數(shù)圖像的基礎(chǔ)上，結(jié)合決策樹分類器對(duì)內(nèi)蒙古河套灌區(qū)解放閘灌域進(jìn)行土地分類研究［14］。基于多時(shí)相HJ-1A/1B衛(wèi)星圖像對(duì)比分析最鄰近分類法和以在特征知識(shí)庫(kù)支持下的決策樹分類法，結(jié)果表明在相同分割尺度下的決策樹分類方法更加適合丘陵區(qū)水田的遙感識(shí)別［15］。利用MODIS NDVI影像數(shù)據(jù)提出顧及物候特征的喀斯特?cái)嘞菖璧赝恋馗采w分類方法，為中國(guó)西南喀斯特?cái)嘞菖璧貐^(qū)域的土地覆蓋監(jiān)測(cè)提供參考［16］。

（2）土地信息處理技術(shù)。在土地信息處理方面，重點(diǎn)關(guān)注多元影像數(shù)據(jù)融合與不同尺度數(shù)據(jù)綜合技術(shù)。如何利用全色波段數(shù)據(jù)和多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行融合以提高影像質(zhì)量是目前遙感影像處理中最關(guān)鍵的一步，定量對(duì)比主分量變換法、彩色空間變換法、高通濾波法和小波變換法對(duì)ALOS全色和多光譜影像的融合精度［17］。為實(shí)現(xiàn)縣級(jí)耕地分等數(shù)據(jù)高精度的匯總成省級(jí)耕地分等數(shù)據(jù)的要求，提出基于多屬性集簇方法的耕地質(zhì)量分等成果省級(jí)匯總技術(shù)體系，對(duì)加強(qiáng)耕地?cái)?shù)量質(zhì)量并重管理具有技術(shù)參考價(jià)值［18］。面向當(dāng)前不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記需求，探索基于任務(wù)協(xié)同和不動(dòng)產(chǎn)單元的房地登記數(shù)據(jù)整合方法，可實(shí)現(xiàn)房地登記數(shù)據(jù)高效集成［19］。為滿足土地利用變化分析海量數(shù)據(jù)時(shí)空查詢的需求，提出基于地理網(wǎng)格分區(qū)與HR樹的時(shí)空混合索引方法，并驗(yàn)證了其在土地利用變化分析情境下的檢索技術(shù)優(yōu)勢(shì)［20］。基于GeoSOT地理剖分格網(wǎng)框架建立地理空間大數(shù)據(jù)區(qū)域化存儲(chǔ)管理的地理網(wǎng)絡(luò)域名組織架構(gòu)，為依托現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)更好地組織和管理大數(shù)據(jù)提供新的解決思路［21］。

（3）土地信息可視化表達(dá)與系統(tǒng)開發(fā)。信息可視化是分析土地利用變化的重要手段，國(guó)內(nèi)學(xué)者圍繞土地覆被時(shí)空變化信息的可視化方法展開研究。為了將土地覆被變化監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行可視化表達(dá)，利用地學(xué)信息圖譜和地統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的土地覆被變化強(qiáng)度信息圖譜凝練方法，可從微觀角度定位展示土地覆被變化的空間差異［22］。基于土地利用、植被分布、地形以及遙感影像等時(shí)空數(shù)據(jù)制作1970—2005年新疆土地覆蓋及其動(dòng)態(tài)圖，實(shí)現(xiàn)土地利用與土地覆蓋數(shù)據(jù)空間的一致性［23］。基于Google Earth API 開發(fā)采煤沉陷區(qū)三維WebGIS可視化平臺(tái)，為用戶提供多源數(shù)據(jù)的管理、瀏覽、查詢、疊加、三維漫游等功能［24］。

在土地信息系統(tǒng)開發(fā)方面，采用空間信息技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及時(shí)準(zhǔn)確掌握土地利用的動(dòng)態(tài)變化態(tài)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速更新和有效管理。基于ArcGIS平臺(tái)從3S技術(shù)集成的角度構(gòu)建耕地變化監(jiān)測(cè)應(yīng)用管理系統(tǒng)，為耕地變化信息的自動(dòng)化獲取和對(duì)變化信息的決策判斷提供了系統(tǒng)框架支撐［25］。針對(duì)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)更新規(guī)則復(fù)雜、不同更新類型與更新規(guī)則自動(dòng)匹配困難等問題，基于多層感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建土地利用要素自適應(yīng)更新模型［26］。為彌補(bǔ)現(xiàn)有土地定級(jí)、估價(jià)系統(tǒng)存在的不足，利用ComGIS組建技術(shù)研發(fā)基于ArcEngine的城鎮(zhèn)土地定級(jí)估價(jià)信息系統(tǒng)，以規(guī)范城鎮(zhèn)土地市場(chǎng)管理［27］。設(shè)計(jì)覆蓋農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)“現(xiàn)狀—規(guī)劃—拆遷—復(fù)墾—驗(yàn)收—交易—使用”7個(gè)核心環(huán)節(jié)的數(shù)字化監(jiān)管系統(tǒng)，以提高政府土地流轉(zhuǎn)監(jiān)管水平［28］。

1.1.3土地整治工程

（1）土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)。土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)重點(diǎn)開展多目標(biāo)下的技術(shù)方法研究。針對(duì)河谷型城市地域空間狹窄且完整性差的土地利用問題，探索其土地整治規(guī)劃的編制與實(shí)施技術(shù)［29］。引入景觀生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)思想，同時(shí)強(qiáng)調(diào)土地整治過程中必須考慮區(qū)域差異性，探討熱帶臺(tái)地地區(qū)土地整治項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃布局與生態(tài)設(shè)計(jì)的技術(shù)方法［30］。為有效提升農(nóng)業(yè)園區(qū)土地利用的綜合效益，從土地利用規(guī)模化、經(jīng)營(yíng)現(xiàn)代化和生態(tài)景觀管護(hù)三大目標(biāo)提煉不同整治類型區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的約束條件［31］，構(gòu)建以土地高效利用為核心的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)體系［32］。

（2）土地整治潛力與效益評(píng)價(jià)。

相關(guān)研究主要從宏觀尺度探討多因素綜合潛力測(cè)算方法。利用 Ward 系統(tǒng)聚類方法定量評(píng)判全國(guó)農(nóng)用地整治潛力實(shí)施狀態(tài)［33］，采用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值增加值表征耕地整治生態(tài)潛力，提出全國(guó)耕地整治生態(tài)潛力測(cè)算方法［34］，為全面了解全國(guó)耕地整治生態(tài)潛力的分布特點(diǎn)和未來耕地整治和生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)方向提供參考。為克服土地整治潛力傳統(tǒng)測(cè)算方法的缺陷，從自然環(huán)境狀況、經(jīng)濟(jì)保障能力和社會(huì)因素三方面對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)整治理論潛力進(jìn)行修正［35］，結(jié)合土地適宜性評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)省級(jí)農(nóng)村居民點(diǎn)不同整治模式不同潛力測(cè)算的技術(shù)方法［36］。

土地整治效益評(píng)價(jià)重點(diǎn)關(guān)注綜合效益評(píng)價(jià)和績(jī)效評(píng)價(jià)，而指標(biāo)選取和指標(biāo)體系構(gòu)建是研究的重點(diǎn)。在綜合效益評(píng)價(jià)方面，從指標(biāo)量化、可持續(xù)指標(biāo)設(shè)置以及指標(biāo)在不同地區(qū)的共用性上構(gòu)建農(nóng)地開發(fā)整理效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［37］；充分考慮農(nóng)民的意愿與需求，基于結(jié)構(gòu)方程模型從農(nóng)業(yè)效益、農(nóng)村效益和農(nóng)民效益三方面對(duì)土地整治項(xiàng)目效益進(jìn)行評(píng)價(jià)［38］。在績(jī)效評(píng)價(jià)方面，運(yùn)用D-S證據(jù)合成理論探索不完全與不確定信息條件下農(nóng)戶視角的農(nóng)地整治項(xiàng)目績(jī)效評(píng)價(jià)［39］；構(gòu)建適用于不同整治方向土地整治項(xiàng)目績(jī)效評(píng)價(jià)體系［40］，并結(jié)合具體的土地整治項(xiàng)目進(jìn)行分析論證。

（3）礦區(qū)土地復(fù)墾。礦區(qū)土地復(fù)墾研究重點(diǎn)圍繞礦區(qū)土壤重構(gòu)技術(shù)方面展開。引黃河泥沙充填復(fù)墾是礦區(qū)土地復(fù)墾領(lǐng)域的新工藝、新技術(shù)，針對(duì)傳統(tǒng)充填物料數(shù)量的有限性和潛在的污染性，探討引黃河泥沙充填復(fù)墾采煤沉陷地的新技術(shù)［41］，試驗(yàn)?zāi)M土工布在黃河泥沙充填復(fù)墾中的排水?dāng)r沙效果［42］，該技術(shù)在復(fù)墾土地的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了黃河泥沙的資源化利用。針對(duì)現(xiàn)有高潛水位采煤塌陷土地穩(wěn)沉后再?gòu)?fù)墾存在的弊端，模擬不同開采順序下地表動(dòng)態(tài)沉陷過程，提出可復(fù)墾出更多數(shù)量耕地資源的邊采邊復(fù)技術(shù)方案［43］。以上研究對(duì)高潛水位煤礦區(qū)耕地保護(hù)與糧食安全的保障具有積極意義。此外，探索生物技術(shù)對(duì)復(fù)墾區(qū)土壤的綜合治理和改良作用，試驗(yàn)研究生物炭［44］、磷細(xì)菌［45］對(duì)采煤塌陷地土壤肥力的影響。

（4）農(nóng)用地整治。農(nóng)用地整治重點(diǎn)圍繞土壤重構(gòu)技術(shù)、土地平整技術(shù)及灌溉排水工程等方面展開研究。在土壤重構(gòu)技術(shù)方面，針對(duì)土地整治中耕作層土壤不足現(xiàn)狀，探討基于供需平衡圈的丘陵山區(qū)耕作層剝離再利用空間配置思路與方法［46］，提出利用河流疏浚底泥作為耕作層土壤構(gòu)建物料［47］。在土地平整技術(shù)方面，基于空間聚類方法劃分平原旱作農(nóng)區(qū)的土地平整單元區(qū)［48］，開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田地勢(shì)測(cè)量、基準(zhǔn)設(shè)計(jì)及平整作業(yè)等功能的GNSS智能化精細(xì)平地系統(tǒng)［49］。針對(duì)性的研制用于土地精細(xì)平整的快裝式精平機(jī)工作裝置，如基于GPS技術(shù)的水田平地機(jī)［50］、激光自動(dòng)控制精平機(jī)［51］，以提高土地平整的精度和效率，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的效果；基于梯田穩(wěn)固、田坎田埂占地和投資成本等因素，提出水平梯田參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法［52］，探究典型梯田樣區(qū)中的田坎設(shè)計(jì)參數(shù)，分析田面坡度與新增耕地?cái)?shù)量的內(nèi)在規(guī)律［53］，為中國(guó)低山丘陵區(qū)土地整治中的土地平整設(shè)計(jì)提供參考。在灌溉排水工程方面，圍繞國(guó)家生態(tài)景觀型土地整治戰(zhàn)略，引入生態(tài)學(xué)和景觀學(xué)理念，加強(qiáng)生態(tài)景觀型灌排系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)，構(gòu)建由田間、草溝、塘堰濕地和骨干溝“四道防線”組成的節(jié)水防污型農(nóng)田水利系統(tǒng)［54］，設(shè)計(jì)由灌排合一生態(tài)環(huán)溝、生態(tài)景觀型斗渠和斗溝組成的灌排系統(tǒng)［55］，同時(shí)圍繞節(jié)水灌溉、控制排水設(shè)施的迫切需求，基于MMSD優(yōu)化準(zhǔn)則和空間退火模擬方法進(jìn)行農(nóng)用機(jī)井的空間優(yōu)化布局［56］。

（5）城鄉(xiāng)建設(shè)用地整治。2015年城鄉(xiāng)建設(shè)用地整治研究主要圍繞城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤和城中村改造展開，但是多集中在當(dāng)前增減掛鉤與城中村改造過程中問題探討，關(guān)于城鄉(xiāng)建設(shè)用地整治技術(shù)方法的研究沒有涉及，說明在這些方面還沒有形成比較完整的體系。通過大量的實(shí)證從生態(tài)效益、耕地占補(bǔ)平衡、農(nóng)戶利用耕地三個(gè)方面定量地辨析當(dāng)前中國(guó)山區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤項(xiàng)目的合理性［57］，以促進(jìn)山區(qū)建設(shè)用地整治更加科學(xué)地推進(jìn)。將城中村改造與新型城鎮(zhèn)化建設(shè)相結(jié)合，探索提出新型城鎮(zhèn)化背景下城中村改造的模式與策略［58］，以提高土地利用率，促進(jìn)城市土地利用的可持續(xù)發(fā)展。

（6）退化土地改良技術(shù)。退化土地改良技術(shù)研究重點(diǎn)圍繞鹽堿化土地、沙化土地及污染土地進(jìn)行有針對(duì)性的研究，植物修復(fù)、生物技術(shù)、工程措施及其聯(lián)合應(yīng)用在退化土地修復(fù)和治理中的研究不斷增加。針對(duì)鹽堿化土地，改變傳統(tǒng)水利改良措施向下壓鹽的治理方法，研制從地下向上吸鹽的鹽堿地治理防護(hù)毯［59］；利用玉米秸稈夾層［60］改善鹽堿地的土壤生物性狀；為了減少濱海鹽土地區(qū)原土改良綠化技術(shù)對(duì)客土的依賴，研究通過施用不同土壤改良物質(zhì)和農(nóng)藝措施相結(jié)合的技術(shù)對(duì)濱海鹽土的改良效果［61］。針對(duì)沙化土地，在毛烏素沙地利用砒砂巖與沙兩種物質(zhì)的互補(bǔ)性，按照一定比例將砒砂巖與沙混合后復(fù)配成土造田取得成功［62］；在寧夏地區(qū)實(shí)地研究林木枝條翻埋與覆蓋不同處理對(duì)沙化土壤的改良效果［63］，該技術(shù)在改善沙地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的同時(shí)促進(jìn)林木廢棄物的資源化利用。針對(duì)污染土地，探討粉煤灰原位修復(fù)應(yīng)用工程技術(shù)對(duì)重金屬污染農(nóng)田的修復(fù)潛力，并利用植物實(shí)地種植甄別其修復(fù)效果［64］；將具有較強(qiáng)吸附性的砒砂巖作為修復(fù)劑應(yīng)用于晉陜蒙地區(qū)土壤重金屬污染修復(fù)治理［65］，該技術(shù)在修復(fù)土壤污染的同時(shí)實(shí)現(xiàn)砒砂巖的資源化利用。

1.2國(guó)外研究進(jìn)展

2015年國(guó)外對(duì)土地工程與技術(shù)研究以土地復(fù)墾為核心，緊緊圍繞“人與自然和諧共存”的發(fā)展理念，強(qiáng)調(diào)土地信息技術(shù)在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與維護(hù)生態(tài)平衡方面的突出作用，深入闡述礦區(qū)土地復(fù)墾工程技術(shù)創(chuàng)新與成果應(yīng)用，以期為區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展與生態(tài)和諧穩(wěn)定提供必要的支持。

1.2.1土地測(cè)量 無人機(jī)攝影測(cè)量數(shù)據(jù)與RTK、GPS數(shù)據(jù)的精度非常相似，該技術(shù)以其高機(jī)動(dòng)性、高分辨率、高度集成、低成本等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于在制作地圖，測(cè)量及各種工程應(yīng)用［66］。對(duì)比分析從衛(wèi)星和等高線得到的DEM數(shù)據(jù)，結(jié)果表明航天飛機(jī)雷達(dá)地形測(cè)繪任務(wù)（SRTM）數(shù)據(jù)和先進(jìn)星載熱發(fā)射和反射（ASTER）數(shù)據(jù)具有較高的精度，并且在本質(zhì)上與從等高線獲取的數(shù)據(jù)沒有太大區(qū)別；從衛(wèi)星得到的DEM數(shù)據(jù)的垂直精度主要取決于地形的精糙度和植被類型，在沒有其它可用的DEM數(shù)據(jù)時(shí)，SRTM和ASTER可用于熱帶地區(qū)的地貌分析［67］。

1.2.2土地信息技術(shù) 研究基于TerraSAR-X和Landsat ETM的圖像融合方法，對(duì)比分析高通濾波方法、主分量變換法及小波變換法下圖像的融合精度［68］。為了克服利用統(tǒng)一分類模型難以有效提高土地利用分類精度的問題，將分層信息提取法和基于知識(shí)規(guī)則的信息提取方法相結(jié)合，基于矢量地理數(shù)據(jù)和遙感影像數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)土地信息分層提取的流程，并利用該方法對(duì)加拿大弗雷德里頓市都市區(qū)的土地利用/土地覆被信息進(jìn)行提取［69］。為滿足科學(xué)研究和管理對(duì)高精度土壤時(shí)空信息的需求，構(gòu)建非洲數(shù)字土壤圖數(shù)據(jù)庫(kù)［70］，該數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容涵蓋土壤有機(jī)質(zhì)、pH、含沙量、交換性鹽基等土壤質(zhì)量信息，可用于了解土壤質(zhì)量現(xiàn)勢(shì)狀況及預(yù)測(cè)土壤質(zhì)量變化。利用GIS和RS技術(shù)量化厄瓜多爾西部霧林過去35年土地覆蓋變化及其對(duì)兩棲動(dòng)物種類和數(shù)量的影響，劃定兩棲動(dòng)物的優(yōu)先保護(hù)區(qū)域［71］。

1.2.3土地整治工程 生物炭作為一種可以改良土壤物理化學(xué)性質(zhì)、提高生物活性的材料，開展不同類型生物炭與堆肥處理對(duì)澳大利亞北昆士蘭地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、持水性、農(nóng)作物產(chǎn)量及溫室氣體排放的影響［72］；利用同位素稀釋法測(cè)定施加粗木質(zhì)殘?bào)w對(duì)土壤氮素的總轉(zhuǎn)化速率和凈轉(zhuǎn)化速率的影響，認(rèn)為粗木質(zhì)殘?bào)w能夠提高復(fù)墾土壤氮素的利用率，從而縮短土地復(fù)墾周期［73］。注重植物與微生物的聯(lián)合修復(fù)作用，根據(jù)植物品種在土壤不同的物理和化學(xué)條件下對(duì)土壤重金屬的穩(wěn)定化作用，強(qiáng)調(diào)土壤修復(fù)過程中微生物的重要作用，提出植物—有機(jī)物質(zhì)聯(lián)合使用的穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)［74］。

2　2015年國(guó)內(nèi)外土地工程與技術(shù)重點(diǎn)問題對(duì)比

通過總結(jié)2015年國(guó)內(nèi)外學(xué)者在土地工程與技術(shù)領(lǐng)域的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，國(guó)外的研究重點(diǎn)存在重合，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、自然稟賦、科技水平、文化氛圍等條件有所不同，研究具體內(nèi)容和思路方法存在一定差異。對(duì)比國(guó)內(nèi)外土地工程與技術(shù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)問題，有以下幾方面異同：第一，在土地測(cè)量方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者研究集中于新型技術(shù)手段在地形、地貌、地籍測(cè)量及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用；而國(guó)外學(xué)者則將研究重心放在多種土地測(cè)量方法的對(duì)比優(yōu)選研究。第二，土地信息技術(shù)是國(guó)內(nèi)外學(xué)者共同關(guān)注的主題，國(guó)外學(xué)者持續(xù)優(yōu)化獲取土地利用變化信息的新技術(shù)，且側(cè)重于利用先進(jìn)的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)宏觀尺度的土地利用覆蓋研究；國(guó)內(nèi)學(xué)者多從實(shí)際工作中存在的問題出發(fā)，著重研究適合中國(guó)不同區(qū)域土地資源管理需求的土地信息技術(shù)。第三，在土地工程技術(shù)方面，國(guó)外學(xué)者的研究多集中在土地復(fù)墾領(lǐng)域，并堅(jiān)持以“人地協(xié)調(diào)”與“人地共存”為發(fā)展理念，強(qiáng)調(diào)土地利用的可持續(xù)性，探討不同土地復(fù)墾技術(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響；國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究則從保護(hù)耕地的視角出發(fā)，基于目前土地資源利用的現(xiàn)實(shí)問題，探索面向區(qū)域與對(duì)象的土地工程技術(shù)，更注重應(yīng)用性。

3　2016土地工程與技術(shù)領(lǐng)域研究展望

3.1主要科技需求

縱觀2015年，中國(guó)中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加大改革創(chuàng)新力度加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的若干意見》，《意見》圍繞“建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式”，提出“實(shí)施耕地質(zhì)量保護(hù)與提升行動(dòng)，全面推進(jìn)建設(shè)占用耕地剝離耕作層土壤再利用”等。《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議》提出：“促進(jìn)新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展”，“大規(guī)模推進(jìn)農(nóng)田水利、土地整治、中低產(chǎn)田改造和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)”，“推進(jìn)城鎮(zhèn)低效用地再開發(fā)和工礦廢棄地復(fù)墾，嚴(yán)格控制農(nóng)村集體建設(shè)用地規(guī)模，探索實(shí)行耕地輪作休耕制度試點(diǎn)”等。此外，國(guó)務(wù)院批復(fù)同意《全國(guó)基礎(chǔ)測(cè)繪中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要（2015—2030年）》，明確了2015—2030年全國(guó)基礎(chǔ)測(cè)繪的發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)。這一系列的重大決議意見的頒布實(shí)施，均對(duì)土地工程與技術(shù)提出了新要求。

3.2重點(diǎn)問題研究

在2015年土地工程與信息技術(shù)領(lǐng)域研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)家主要科技需求，展望2016年土地工程與技術(shù)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域，包括：（1）推進(jìn)土地測(cè)量技術(shù)研究。目前高質(zhì)量水平的土地測(cè)量技術(shù)與方法相關(guān)研究較少，難以支撐土地登記尤其是農(nóng)村集體土地確權(quán)登記等工作的需要。為確保確權(quán)工作的準(zhǔn)確性、時(shí)效性及權(quán)威性，需立足保證土地測(cè)量成果精度的基礎(chǔ)上，研究3S、攝影測(cè)量和三維激光掃描等先進(jìn)手段在土地測(cè)量中的應(yīng)用。（2）加強(qiáng)土地信息技術(shù)研究。目前土地信息技術(shù)有了較大發(fā)展，但還存在數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保障、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理不完善、數(shù)據(jù)集成共享程度低等問題，需發(fā)揮“3S”技術(shù)、模型模擬與專家決策系統(tǒng)支撐作用，創(chuàng)新土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)快速獲取技術(shù)，加快時(shí)空多維信息的數(shù)據(jù)表達(dá)與時(shí)空分析技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)支持多源、多尺度、多類型土地信息集成應(yīng)用的軟件平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)土地資源態(tài)勢(shì)、過程與決策研究的定量化、可視化和動(dòng)態(tài)化。（3）創(chuàng)新土地整治工程研究。工程技術(shù)是貫穿土地工程與技術(shù)研究的主線，針對(duì)當(dāng)前土地資源的地域性、稀缺性、退化性、低效性等問題，重點(diǎn)圍繞土地整治、土地復(fù)墾與退化土地改良，創(chuàng)新發(fā)展面向區(qū)域、對(duì)象與問題的關(guān)鍵技術(shù)，研制土地整治工程綜合集成技術(shù)，推進(jìn)特定土地資源類型的有效整治，促進(jìn)產(chǎn)能提升、功能優(yōu)化，為土地資源數(shù)量管理、質(zhì)量管控和生態(tài)管護(hù)提供強(qiáng)有力的科技支撐。

3.3《中國(guó)土地科學(xué)》重點(diǎn)方向關(guān)注

《中國(guó)土地科學(xué)》在土地工程與技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注：地籍測(cè)量技術(shù)研究，基于3S、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)的土地信息技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，面向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展要求的農(nóng)村土地綜合整治技術(shù)，礦區(qū)土地復(fù)墾技術(shù)革新等方面。

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（本文責(zé)編：陳美景）

Progress Review on Land Science Research in 2015 and Prospects for 2016: Sub-report of Land Engineering and Technology

HU Zhen-qi， RONG Ying， FU Ya-jie， LIANG Yu-sheng
（Institute of Land Reclamation and Ecological Restoration， China University of Mining and Technology， Beijing 100083， China）

The purpose of this study is to summarize the research progress on land engineering and technology in 2015 and give perspective in 2016， which provides a reference for future study on land science. The methods used include literature review and deductions. The results indicate that most researches on land engineering and technology in 2015 focused on land surveying， land informationand technology， land consolidation engineering. It is concluded that further studies will pay more attentions to the issues which involves development of cadastral surveying technology， innovation of land information and technology， intensification of rural land integrated consolidation engineering as well as reinforcement of land reclamation technology of land engineering and technology.

land consolidation； land surveying； review； land engineering； land information； research progress

F301.2

A

1001-8158（2016）03-0088-09

10.11994/zgtdkx.20160317.142820

2015-12-30；

2016-02-18

國(guó)家自然基金煤炭聯(lián)合重點(diǎn)支持項(xiàng)目（U1361203）。

胡振琪（1963-），男，安徽五河人，教授，博士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)橥恋卣巍⑼恋貜?fù)墾與生態(tài)重建。E-mail: huzq1963@163.com