3S技術(shù)在第三次全國土地調(diào)查試點中的應(yīng)用

覃智

摘要：土地調(diào)查是我國土地管理的必要工作，其是針對全國范圍的土地進行調(diào)查。第三次土地調(diào)查從18年初就開始進行各項工作，若將3S技術(shù)運用在調(diào)查中，將會對調(diào)查起到很大的促進作用。3S包括GPS、GIS和RS，三項技術(shù)的結(jié)合使用，使得土地統(tǒng)計人員能夠清晰地了解到全國土地的詳細(xì)情況，減少統(tǒng)計工作的難度和錯誤率。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù)；第三次；土地調(diào)查；應(yīng)用

現(xiàn)階段我國對土地的調(diào)查工作已進行了兩次，第三次大規(guī)模的普查正在進行當(dāng)中，為保證調(diào)查工作更加精確，在前兩次的基礎(chǔ)上融入了3S技術(shù)，這使得復(fù)雜的調(diào)查工作變得簡單起來，土地勘測將現(xiàn)代化探測技術(shù)融入其中，是土地調(diào)查工作發(fā)展的必然趨勢。

一、3s技術(shù)概述

在上世紀(jì)七十年代，我國就開始對定位技術(shù)進行研究。隨著科技的快速發(fā)展，原來單一的定位技術(shù)發(fā)展成為3S技術(shù)，極大地方便了各項管理工作。3S技術(shù)各有優(yōu)勢，下面分別對各項技術(shù)加以介紹：

GPS技術(shù)與其它兩類技術(shù)相比是目前我國研究時間最長、最成熟的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對區(qū)域的全天監(jiān)控，很多工作可以自動進行且具有很高精度。在上世紀(jì)九十年代，我國全面建成三維定位系統(tǒng)，真正實現(xiàn)對海陸空的全面監(jiān)控，該項技術(shù)由衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地面操作裝置和用戶系統(tǒng)組成，通過空間坐標(biāo)系將人或物進行精準(zhǔn)定位[1]。在軍事上得到廣泛使用，為警方提供全國各地的監(jiān)控數(shù)據(jù)，在追蹤罪犯是使用取得了較好的效果。此外該技術(shù)在其它領(lǐng)域也有應(yīng)用，如攝影、土地測繪、工業(yè)生產(chǎn)等。下圖是對GPS定位技術(shù)的形象圖解：

RS是集測控和識別為一體的技術(shù)，將該項技術(shù)安裝在相關(guān)設(shè)備中，可以有效接收衛(wèi)星反射回來的電磁波。RS對電磁波信號進行掃描和整理，將其轉(zhuǎn)化成計算機能夠識別的數(shù)字信號，能實現(xiàn)對土地構(gòu)造和地理環(huán)境探測和分析。該項技術(shù)不需要工作人員進行實地檢測，通過衛(wèi)星遙感平臺就能實時獲取想要的各種信息。遙感技術(shù)結(jié)合各項設(shè)備能夠獨立完成信息接收、傳遞、處理的所有過程，有效促進勘測部門的各項工作。目前該項技術(shù)的使用領(lǐng)域非常廣泛，在物種統(tǒng)計、預(yù)測天氣、監(jiān)控交通安全等方面遙感技術(shù)都有所涉獵。此外，紅外遙感技術(shù)的實現(xiàn)，使得科研人員對城市熱島效應(yīng)的研究速度明顯加快。

GIS就是一個龐大的地理信息系統(tǒng)，將其安裝在計算機上，就能實現(xiàn)對各個地區(qū)的信息統(tǒng)計和管理。該系統(tǒng)可以同時錄入各項數(shù)據(jù)并將其進行整理和分類，具有較大的存儲容量，對數(shù)據(jù)還具有一定的分析能力。該技術(shù)對土地情況進行分析，可對土壤組成、含水量等因素進行精準(zhǔn)計算，并綜合數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容給出最佳的改善方案。信息庫同時還提供檢索和查詢功能，只要在搜索框輸入關(guān)鍵字，系統(tǒng)就能按照相關(guān)性進行排列，研究人員獲取數(shù)據(jù)變得方便快捷。

二、該項技術(shù)運用在土地調(diào)查工作中的優(yōu)勢

人口的增多使得很多土地被開發(fā)，再加上工業(yè)生產(chǎn)的影響，近年來土地的質(zhì)量和物質(zhì)組成都發(fā)生了很大變化，這極大地增加了調(diào)查的工作量，工作的難度和繁瑣程度也逐漸增大。基于此情況3S技術(shù)被應(yīng)用到其中，下面對該項技術(shù)的使用優(yōu)勢進行介紹：

（一）影像表現(xiàn)更加清晰

在以往土地調(diào)查的過程中，采用的成像技術(shù)比較落后，且覆蓋面不全。很多邊遠(yuǎn)地區(qū)的土地，在勘測過程中很難得到完整清晰的影像。前兩次土地勘查時通過衛(wèi)星映射出來的影像是黑白色的，只能得到土地的面積信息。3S技術(shù)的使用，使得影像的顏色變成真彩色，利用完整的光譜將土地、丘陵等分布區(qū)別開，在必要的情況下會使用紅外影像。在此技術(shù)的支持下，DOM的紋理更加清晰，對比度、飽和度等方面都比前兩次的土地調(diào)查效果好。

（二）底圖編制更加規(guī)范

底圖編制的質(zhì)量受DOM分幅的影響，之前兩次的土地調(diào)查分幅條件達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在此次調(diào)查過程中3S技術(shù)的使用使得其分幅標(biāo)準(zhǔn)與相應(yīng)的國家規(guī)定十分接近。再加上圖廓、邊界的基礎(chǔ)上，影像底圖對邊界的劃分已經(jīng)細(xì)化到市、縣，且劃分嚴(yán)格遵照邊界管控規(guī)則，分區(qū)更加明確，進一步方便技術(shù)人員進行土地調(diào)查工作[2]。

（三）影像底圖的制作精細(xì)化

影像底圖基于3S技術(shù)進行制作，有效提升土地調(diào)查結(jié)果的精度，下面介紹其主要的制作過程：

1.制作準(zhǔn)備。

在制作前需要滿足兩點要求：系統(tǒng)中有精確的數(shù)學(xué)模型，可以實現(xiàn)對某個地點的精準(zhǔn)定位；圖像具有顯著特點，識別時不會出現(xiàn)偏差。底圖的制作需要準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，因此第一步需要選擇最佳的遙感數(shù)據(jù)。

分辨率是數(shù)據(jù)選擇時著重考慮的因素，在遙感技術(shù)中，分辨率又分成光譜和空間兩種分辨率。前者指的是傳感器對電磁波的記錄，必須達(dá)到一定的范圍要求。若想提升圖像中物種的可被識別能力，需要對波長范圍進行合理控制，通常選擇波長范圍窄的傳感器來記錄反射波。后者指的是對最小目標(biāo)的分辨能力，想要將土地調(diào)查細(xì)化到土質(zhì)、樹木數(shù)量，需要選擇空間分辨率較高的遙感數(shù)據(jù)。

遙感數(shù)據(jù)的選取還受到地域的影響，在對鄉(xiāng)村土地進行調(diào)查時，適合的數(shù)據(jù)包括美國OBWIEW-3、英國TOPSAT等。適合城鄉(xiāng)結(jié)合的數(shù)據(jù)有美國OBWIEW-1、韓國KOMPSAT-2等。總之?dāng)?shù)據(jù)選擇時，需要結(jié)合該區(qū)域的具體情況，并對照標(biāo)準(zhǔn)進行選取。

2.預(yù)處理

該過程是針對衛(wèi)星反射回來的遙感影像進行的，經(jīng)過各項校核和改之后才能作為土地調(diào)查的參考資料。對影像進行預(yù)處理直接影響到后期圖像制作的質(zhì)量和精度，因此必須對該過程嚴(yán)格把關(guān)。通過三方面的校正，就能完成圖像的預(yù)處理工作：

首先是對輻射的校正，輻射誤差過大會導(dǎo)致影像出現(xiàn)變形，大氣、太陽的高度、地形的變化等都可能使輻射出現(xiàn)誤差。為減小誤差需要可以對以下兩方面進行校正：傳感器在使用前對其初始參數(shù)進行校正，使用一段時間后再次校正；通過物理方法校正，如濾波、平滑化等。

其次是對幾何圖像的校正，該過程是在用戶使用產(chǎn)品時進行的，可以利用各類圖像處理軟件對影像信息進行修正和美化。應(yīng)用級的校正需要參照系統(tǒng)原有的地形圖，重新建立校正模型[3]。該校正方式用戶可以自行完成，但利用軟件進行校正具有很大的局限性，重新采樣會損失原始圖像的很多信息。

3.空間配準(zhǔn)

影像在采集時使用的傳感器不止一個，多個傳感器的使用能提升圖像采集的精度，空間配準(zhǔn)的存在，是為了將不同傳感器拍攝的畫面進行融合。通過對不同角度的畫面進行分析和處理，可以得到更加準(zhǔn)確的三維圖形。空間配準(zhǔn)操作可以將不同的數(shù)據(jù)源進行很好的協(xié)調(diào)，使得土地信息更加全面的展現(xiàn)出來。

4.圖像成型

底圖成型是制作的最后一步，為使圖像更加逼真，調(diào)查人員可在圖像上清晰的看到土地的類別，成型時需要利用真彩色調(diào)對圖像進行處理，將河流、森林等直接呈現(xiàn)在圖像上。成型操作時，首先需要將多源影像進行整合，去除其中冗余的部分。其次將眾多影像中不同的部分融入到圖像中，經(jīng)過潤色后就得到一幅安正的圖像。

三、3s技術(shù)的具體應(yīng)用

（一）具體應(yīng)用步驟

現(xiàn)階段國家對土地調(diào)查工作非常重視，已經(jīng)給出了大的指導(dǎo)方向。各地區(qū)的政府和土地資源局需要結(jié)合當(dāng)?shù)匕l(fā)展的具體情況，利用3S技術(shù)制定出符合當(dāng)?shù)厍闆r的土地調(diào)查方案。調(diào)查過程大致可分為衛(wèi)星采集數(shù)據(jù)、整合土地數(shù)據(jù)信息、利用合適的調(diào)繪法將當(dāng)?shù)赝恋氐倪b感影像進行繪制。該項技術(shù)在土地調(diào)查中進行應(yīng)用可從以下幾點內(nèi)容出發(fā)：

在國家給出的土地調(diào)查大方向下，根據(jù)本地區(qū)的實際情況，制定具體的調(diào)查目標(biāo)和方向。同時對內(nèi)業(yè)進行核查，對其中存在的問題加以解決，并加強對各項工作的審核力度。按照國家最新出臺的標(biāo)準(zhǔn)，將現(xiàn)有調(diào)查數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)進行對比，對不達(dá)標(biāo)的地方進行補充測量。

將GIS系統(tǒng)安裝到計算機上，對土地資源進行整合，對傳感器反饋回來的信息加以整理，將重復(fù)的部分刪除，補充信息不完善的地方，同時將檢測過程中存在的疑點列出。對各類信息的有效整理，為二次補測提供了有利的參考依據(jù)。

使用定位技術(shù)，對存在疑點的位置進行定位和跟蹤檢測，目前定位技術(shù)能夠精確到幾米之內(nèi)。通過相應(yīng)技術(shù)將疑點放大，技術(shù)人員可以清楚的看到該區(qū)域內(nèi)正在發(fā)生的情況，就可以有針對性的處理。

可對二次補測工作進行詳細(xì)檢查。檢查工作主要以遠(yuǎn)看近判為主，先通過各項檢測設(shè)備對二次測量區(qū)域進行大致的查看，對形態(tài)、邊緣等進行初步判定。然后拉近觀測距離，對補測結(jié)果進行仔細(xì)分析，若測量結(jié)果合格則進行下一步，反之繼續(xù)進行補測。

利用該項技術(shù)對圖像進行處理和存儲，圖像處理需要借助外業(yè)調(diào)查的結(jié)果，在影像上標(biāo)出土地的類型、大小等重要的參考數(shù)據(jù)，同時結(jié)合土地的航拍數(shù)據(jù)對圖像進行校核。內(nèi)業(yè)和外業(yè)的操作要保持高度一致狀態(tài)，可以利用路徑回放對拍攝情況進行查看，可對圖像的校核起到一定的幫助作用，完成圖像處理之后，工作人員就可對調(diào)查數(shù)據(jù)進行整理，然后上傳到數(shù)據(jù)庫進行存儲。

（二）實例分析

以撫州市南豐縣為例，進行土地調(diào)查工作，其調(diào)查過程如下：

1.確定測繪范圍

該縣位于撫州市的東南方向，旅游業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展勢途很好，南豐縣有蜜桔之鄉(xiāng)之稱。測繪范圍東起縣城周邊，北至縣城外部的公路，縣城南部是老城區(qū)，老城區(qū)的房屋密集度很低，土地未進行合理規(guī)劃，且巷道狹窄大型車輛難以進入，外圍城區(qū)房屋大多整齊，街道開闊。

2.確定目標(biāo)

該縣土地調(diào)查的目標(biāo)如下：利用3S技術(shù)對當(dāng)?shù)氐牡匦巍⒌孛策M行測繪，并繪出測量區(qū)域的準(zhǔn)確邊界；將各項測繪數(shù)據(jù)輸入最新的土地分類系統(tǒng)，實現(xiàn)對測繪區(qū)域面積的精確計算；建立專門管理該縣土地的地理信息系統(tǒng)；通過衛(wèi)星定位和地理信息測繪技術(shù)，實現(xiàn)對調(diào)查區(qū)域的實時監(jiān)測[4]。

3.3S技術(shù)的具體作業(yè)過程

準(zhǔn)備階段：為保證計劃詳細(xì)，需要手機詳細(xì)的資料，組建調(diào)查團隊時需要挑選專業(yè)水平的人員；做好土地調(diào)查的宣傳工作，并準(zhǔn)備后期需要用到的調(diào)查表格和測量儀器。

進行地形測繪：用四等水準(zhǔn)和圖根控制的測量方法，然后對測繪內(nèi)容進行修正。

調(diào)查地籍：對土地的種類、界限、從屬權(quán)進行調(diào)查。

測繪地籍：校正圖紙準(zhǔn)確度，計算總面積量，制定相應(yīng)的曲線圖和表格。

最后將調(diào)查到的資料分類整理，并將紙質(zhì)資料歸檔，電子資料上傳到加密數(shù)據(jù)庫中，并編寫關(guān)鍵詞索引程序。

4.測量內(nèi)容和誤差處理

為實現(xiàn)對該縣的全面檢測，需要使用D級和E級的GPS測量網(wǎng)，不同等級測量需要遵守不同的技術(shù)要求，下表一是具體要求：

對于計算機監(jiān)測到的實時數(shù)據(jù)，要進行校核。采用的校核方法為基線解算，將雙差固定解作為最終的校核結(jié)果。為保證測量網(wǎng)沒有遺漏之處，還要進行平差處理，將定位網(wǎng)中的漏洞暴露出來，技術(shù)人員就能有針對性的修正。

最后是圖根的控制測量。在二級導(dǎo)線下合理布置圖根點的密度，二級導(dǎo)線需要貫穿河流，轉(zhuǎn)角存在的地方增加點的密度。通常用十字槽或者是田字形記號對點進行標(biāo)記，并按照測量的先后順序?qū)c編號。對圖根點進行平面測量，確定每個點的平面坐標(biāo)。

完成上述工作，土地調(diào)查接近尾聲，將該縣的地籍庫建立起來即可，地籍庫建立流程如上表二：

四、結(jié)束語

科技的進步為各項社會工作帶來了便利，3S技術(shù)運用在土地調(diào)查工作中不僅提升工作人員的工作效率，還有效改善以往土地調(diào)查中的很多缺陷。定位系統(tǒng)、地理信息管理系統(tǒng)、遙感技術(shù)的結(jié)合，使得調(diào)查人員不用走訪各個地區(qū)進行實地考察，就能清晰的監(jiān)控到土地的實時情況。

參考文獻(xiàn)：

[1]方文玉.GIS技術(shù)在土地變更調(diào)查中的應(yīng)用探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016，（12）：497.

[2]毛文鴻.基于3S技術(shù)的土地調(diào)查成果在國土資源管理中的應(yīng)用[J].湖北第二師范學(xué)院學(xué)報，2016，（8）.

[3]劉旭，蔡四輩.3S技術(shù)在第二次全國土地調(diào)查中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息，2013，（2）：111-114.

[4]周健.淺談現(xiàn)代測繪技術(shù)在土地開發(fā)整理中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，（19）：7201-7201.

（作者單位：廣西壯族自治區(qū)地理信息測繪院）