3S技術在土地更新調查中的應用

◎劉憲忠

3S技術在土地更新調查中的應用

◎劉憲忠

土地資源是一個國家或地區經濟賴以發展的重要物質基礎，也是制定城市發展規劃的必要依據。隨著社會經濟對的快速發展，我國的土地資源利用現狀發生了前所未有的變化，有必要對土地資源的利用情況進行更新，對土地資源利用的更新調查便成為土地資源調查的一項核心內容。但采用過去基于地形圖紙或繪制平面圖調查了解土地利用變化的方法，因其周期長、進度慢等諸多缺點已逐漸被淘汰。而將RS、GPS、GIS的“3S”技術融入土地更新調查工作，不僅有效提高了土地更新調查的質量與效率，還有助于建立土地利用現狀的調查動態機制，保證數、圖及實地的一致，為土地規劃、國土資源管理及經濟建設提供準確科學的依據。

土地資源現狀利用的更新調查，指的是以實際航空或航天遙感獲取的正射影像圖料為調查底圖，在土地資源詳查、土地變更圖件及數據的參考基礎上，依據國家統一劃分的土地分類標準，對某區域范圍內的土地利用類型、分布及權屬狀況進行調查摸底，進而獲取土地更新調查成果的一系列量測、分析和評價工作。本文以準確反映土地分布、利用現狀為研究目的，結合“3S”技術在土地更新調查中的應用探討，進一步解決土地更新調查中的方法難題，依托“3S”技術平臺，確保土地利用現狀更新調查成果的合理性和科學性，保障土地更新調查數據的準確性和實勢性，為現階段城市及農村土地資源管理提供最佳途徑。

土地更新調查的任務構成

土地更新調查需要以最新的圖形和數據作為支撐，由于土地資源分布及利用狀況連年發生顯著的改變，造成了土地圖件較差的現勢性，若繼續使用過去較為單一的土地調查方法，不僅不能及時反應現實的土地利用情況，也不能有效滿足國土資源管理及新時期城市土地規劃與修編的需求，因此，做好當前的土地更新調查工作，在準確掌握土地利用現狀的基礎上，實現數據、圖件與實地之間的有效統一，是當前土地資源調查工作者的一項緊迫任務。

利用土地現狀進行土地更新調查，主要包括以下幾個任務：

建立行政區劃內土地調查的基礎控制網。為了高效率地完成土地利用基礎圖件與數據的更新工作，土地更新調查中需要采用國家統一規定測繪系統和標準。建立土地更新調查的圖形坐標系，在正射投影的作用下，按照國家高程基準，建立相應面積的GPS C級基礎控制網，建立各區、縣加密D、E級網和水準網，為進一步統一地理信息和土地更新調查打下堅實基礎。

土地權屬調查。首先是完成土地更新調查中控制范圍界線的界定。主要是調查各個市、區縣、鄉的行政區域界；對土地的權屬進行調查。主要調查國有土地使用權界線和集體土地所有權界線；完成土地權屬邊界的接邊。在參照行政區劃勘界成果的基礎上，完成轄區內相鄰縣市土地權屬的邊界接邊。

土地利用現狀調查。在詳細調查歷史圖料的前提下，利用衛星遙感影像數據和土地開發與用地審批成果，進行土地數據的更新，其中包含內業預處理、土地面積的計算和外業調查及土地更新數據的匯總統計等，得出較為全面的土地數量、類型及使用狀況信息。

建立土地利用現狀數據庫。利用土地的基礎圖件，在滿足現代土地管理的查詢、變更及統計分析要求的前提下，建立土地圖件、數據和實地信息相一致的土地利用現狀數據庫。

“3S”技術的概述

“3S”，即遙感技術（RS）、全球定位系統（GPS）及地理信息系統（GIS）在內的三種主要技術構成的現代信息技術。它是在計算機技術、空間技術、感器技術、衛星定位與導航技術多種科學技術高密度配合下，完成對地理空間信息的獲取、分析及評價工作，實現對地理資源的科學管理。

其中，遙感技術（RS）是基于電磁波反射的原理，利用地面物體對外界的電磁波反射或自身輻射發出的電磁波，在飛行器上附帶的感應器的記錄之下，形成航空影像，為人們提供相應的地面空間信息?；赗S技術的應用，讓土地更新調查中的影像制作得以實現，成為土地調查工作的底圖。

全球定位系統（GPS）是基于衛星導航技術進行的一系列測量工作，包括測量時間和距離、全球地理信息的地位等，與傳統的定位技術相比，其穩定性和技術性都較高，不需通視，定位的精確性較高，現代的GPS定位都以便攜式的儀器為主，攜帶方便，適合在復雜的野外地形環境中進行測量作業、土地更新調查中，采用靜態GPS系統對土地更新信息進行地籍測量控制，找出轄區內土地準確的空間位置坐標。

地理信息系統（GIS）是建立在地理空間數據基礎上的一種運用模型分析的方法，為人們提供時態性的地理空間信息。它可以實現對土地資源資料的統一管理，通過各種查詢與分析，準確得對土地利用現狀信息進行統計處理，最后以圖形或圖表的形式直觀展現，是當前被政府及企事業單位土地規劃廣為應用的一種土地地籍及土地利用管理信息系統。

3S技術應用于土地更新調查，實現了傳統技術向數字化技術的轉變，為新時期政府及國土資源部門科學決策提供了科學化、現代化和信息化的土地利用管理手段，為“數字國土”目標的實現奠定了堅實基礎。

“3S”技術的技術路線及工作流程

“3S”技術的總體技術路線。土地更新調查工作往往建立在土地利用現狀調查、城市地籍信息調查和和城市行政區劃勘察的資料調查基礎之上。它的總體技術操作路線如下：首先，使用RS獲取最新的衛星遙感影像數據；其次，在野外作業中，借助GPS技術進行地理位置的坐標控制點鋪設，結合衛星遙感數據的信息進行二次多項式的高精度糾正，并在DEM數據對地形信息的改正之下完成衛星正射影像圖的制作，摸清土地權屬的變更及土地利用狀況變更的情況，繼續得出土地權屬、類型、數量及分布結果；最后在GIS技術的幫助下，將土地更新調查的結果錄入計算機系統，實現土地利用圖件的更新，建立最新的土地資源利用數據庫。

“3S”技術的工作流程。在GPS的基礎支持下，土地更新調查中獲取了土地地物準確的數量、類型及權屬信息，利用RS遙感技術更新現有土地資源利用數據庫和圖件，最后在GIS人機交互的功能作用下實現土地變更信息的提取和同步，更新現有土地利用現狀圖，實現對土地利用基礎圖件的數字化更新?！?S”技術支持下的土地更新調查流程，詳見下圖（圖1）。

“3S”技術在土地更新調查中的應用

RS技術在土地變更信息獲取的應用。土地更新調查對遙感影像的質量要求較高，不僅要獲取準確的目標地物信息，在圖斑邊緣區域還應做到圖像的規則、整齊，尤其是土地權屬邊界地區的坐標要保證精確無誤。因此，在土地更新調查的遙感影像獲取中，往往采用目視解譯的方式，在現有土地圖件的基礎上實施必要的外業調查，從而最后確定土地利用現狀的準確性。

遙感技術（RS）是伴隨航空攝影而興起的一門新物質探測技術，它實現了不直接接觸探測目標物的前提下對目標物的遠距離感應。RS技術在土地更新的工作流程主要如下：①衛星遙感獲取的圖像的糾正，按照土地更新調查要求得出正射影像圖；②將基年的土地利用現狀數據庫導入；③在遙感影像的疊加之下建立建立土地利用的識別樣本；④將土地利用現狀的基年數據與現有的影像套合，作土地影像的光譜分析；⑤對土地信息的變化源進行確認；⑥生成土地利用數據庫中的圖表。對土地利用信息進行及時的更新。RS技術的優點主要有動態實時、宏觀綜合、快速發現區域變換，獲取到的地理信息范圍更大、資料更實時，地理影像的處理更容易。

GPS技術在土地變更信息空間坐標獲取的應用。GPS是一種可測距、測時的空間交匯的導航系統，GPS通過接受來自衛星的導航信息反映和記錄測量目標物的坐標信息和載體的運動速度，給出最新時段內地理目標物的變更信息，具備記錄地物屬性的作用。

在具體的土地更新調查中，通常將GPS技術對土地數據的獲取分為兩情況：一種是直接通過GPS技術采集更新土地空間的實時數據；另外一種是GPS接收機內的實時差分定位技術(RTK)與地理信息系統（GIS）相結合，實現野外地形的測量。這樣以來，可以有效提高測量結果的精確度和實用性。一般而言，實時差分定位技術，即RTK測量系統由GPS接收機、影像數據的傳輸設備、系統軟件三個部分構成。其中實現地理信息動態測量的關鍵部分為影像數據傳輸設備，它通常由基準站的發射電臺和流動站的接收電臺構成。

GPS技術支持下的土地更新調查數據在獲取后，需要地理信息系統，即GIS對數據進行統一的編錄和管理，為數據使用者和地理信息的決策者提供土地利用變化區域的記錄。通過GPS技術進行外業測量時，采集地理數據的方法如下：采集土地區域邊界變化區域的信息，最終以多邊形呈現；采集土地變化區域較規則的拐點，在內業作業時形成多邊形；再者，采集弧形的土地邊界，與土地利用底圖上的弧段連成多邊形；將采集到的土地區域在業內形成多邊形。

上述數據采集方法的合理使用能夠極大程度提高工作效率，同時提高數據精度，減輕內業工作量。以矩形測量為例，測量過程中若遇到障礙，通常會繞過障礙，但是障礙太大，就無法保障測量精度，只能目測距離，采用文字進行描述，從而在測量結束后進行修正。這種測量方法遠不如直接測量矩形四個拐點快速精確。且內業工作中采用的“以點連線”方式也比其他測量方法更為簡單，“以點連線”堅持尊重地圖原則，充分利用地圖弧段，從而最大限度減少拓撲疊加操作時產生的小多邊形。

GIS技術在土地更新數據庫建立中的應用

GIS即地理信息系統，主要是指以信息科學理論和系統分析理論為基礎，借助計算機軟硬件對地理數據進行綜合分析與管理，進而為規劃、決策等提供所需信息的系統。地理信息系統具有數據輸入、編輯、分析、查詢及制圖繪圖輸出等功能。采用GIS進行土地利用現狀數據庫的建立，能夠快速匯總土地面積、查詢數據、編制圖件，優化傳統方法，同時減少工作和數據誤差。通過全球定位系統、遙感技術進行信息的獲取，然后將信息以文檔形式傳給地理信息系統，GIS再利用空間數據庫技術實現對圖像及其數據屬性的一體化管理，同時對數據進行分析和存儲?，F有GIS技術可實現對文檔、數據的綜合管理，還能對數據進行疊加、拼接與處理，并按照指定要求輸出結果。

“3S”技術在土地更新調查中的應用實例

調查區域概況。＊＊縣位于東北地區，面積為＊＊＊，全縣轄7鎮16鄉31個居委會，擁有310個行政村，全縣人口為87.2萬，其中農業人口為69.4萬，人口密度為373人/。＊＊縣人民政府駐地＊＊＊，占地面積。此次研究數據主要來源于2015年＊＊縣第一次土地調查數據庫以及1:100000土地利用現狀圖；2015年衛星地面站接收到的2.5m全色多端，以及多光譜波段的融合數據。

應用RS準確獲取土地變更信息。采用遙感技術獲取原始遙感影像，由經驗豐富的遙感技術人員借助計算機對影像進行解譯、融合、校正等處理，然后按照正射影像圖的制作流程，利用計算機自動生成DOM。為確保調查精度，應當對完成的數字正射影像圖進行檢測，檢測達標方可使用。

應用GPS對土地更新進行精確的空間定位。在外業工作中，如果能夠通過圖像準確清楚的看出實地界線，那么作業人員可以直接在圖上進行轉繪，然后再通過電腦二次轉繪，若外業工作中碰到新增障礙物，或者實地變化較大，無法通過圖像準確判斷位置的，就應當采用全球定位技術或者實時動態分差法進行進界址點坐標的測量：將RTK基準框架網點作為基礎，進行GPS基準站的假設，采用“1+2”的模式，同時使用RTK接收機與GPS接收機進行測量。

應用GIS進行土地更新的數據庫建設。將通過GPS獲取到的數據錄入計算機進行處理存儲，同時在原有調查數據上進行新增變化圖層的疊加分析，然后再利用相關圖像處理技術，得到全新的土地利用現狀圖。在新繪的土地利用現狀圖中，每項數據都必須具備時間屬性，要反映出現狀與原來數據的差異，要求工作人員查詢任意地塊都能看到該地塊在不同時間的屬性變化情況，如地塊過往和當前的利用類型，地塊編號變化等等，通過對地塊不同時間段屬性的組合即可得到土地利用現狀圖。

綜上，土地更新調查中，3S 技術已經成為當前國土資源刮玻璃手段的一大熱點，為我國土地利用與土地規劃管理方法的創新帶來了機遇，使得我國土地資源調查事業發生了質的飛躍。在本研究中，筆者充分闡述了土地更新調查概念及其任務構成，在介紹3S技術概念的基礎上，結合3S技術在土地更新調查中應用的技術路線和流程分析，分別就RS技術、GPS技術和GIS技術在土地更新調查中的應用進行深入研究與探討，以期為我國國土管理部門開展土地利用更新調查提高技術方法，為國土資源開發與管理決策提供科學依據。

（作者單位：遼寧省鐵嶺市國土資源局經營性用地管理中心）

book=18,ebook=20