測繪地理信息技術在土地整治與生態修復工程中的應用策略

干崢

岱山縣村鎮建設管理中心/岱山縣住房保障和房產管理中心 浙江舟山 316200

自改革開放以后，我國城鎮的發展情況發生翻天覆地的改變，農村地區中存在的環境問題及土地結構問題，深受國家部門的關注，自本世紀以來，全國各地開展的土地整理與修復工作已經逐步深入，系統的將零散土地建設與生態環境整治等方面作為工作進行規劃，進一步提升了農田的生產能力與排水耕作能力，使農村的整體環境都發生了質的改變。測繪地理信息技術的應用使得土地整治與生態修復工程效果更加明顯，增強了農田對自然災害的抵抗能力，而且城鄉用地之間的矛盾也得到有效的緩解，而測繪地理信息技術可以作為基礎的測量技術，為土地整理與生態修復項目提供支撐，可以有效的增強整個項目的測量質量。

1 測繪地理信息技術在土地整治與生態修復工程中的應用

1.1 GPS-RTK測繪技術

GPS-RTK測繪技術是通過載波相位觀測值開展的實時動態定位技術，在基準站與流動站之間保持誤差一致，可以通過GPS接收機來增加無線電通訊系統的測量精度的，所以有機整體的測量精度需要通過測繪技術來提升，技術人員在工作的狀態中，應當將基準站設置在已知的坐標之上，再通過電臺將觀測到的消息傳輸給流動站中，發送相關坐標數據，實時的傳輸載波觀測信號，信號是從基準站中發來的，又包含著流動站采集的一些信號，技術人員就可以通過系統解算出站間的基準向量，如果應用投影參數的分析方法，就可以獲得流動站在坐標系中的三維坐標數據。GPS-RTK技術的使用優勢還表現在能夠實現野外的厘米級定位，能夠呈現出速度快、精度高的特點，可以用于土地整治與生態修復工程的各個階段，根據大比例尺的地形圖情形要求來做好規劃，其中的測量距離也會有所限制，而且信號受到地勢的影響較大，作業的自動化程度較低，戶外的作業時間較長，但測量效果卻比較顯著，所以GPS-RTK的應用前景還是非常可觀的[1]。

1.2 無人機攝影測繪技術

無人機攝影測繪技術是現代測量技術中的新內容，以遙感傳感器技術為基礎，結合GPS差分定位技術等內容融合得出的高科技測量技術，無人機上配備高分辨率的攝影設備，而且能夠在傳感器的作用下，將無人機作為飛行平臺收集測量信息，快速的捕捉目標區域的航空影響，通過專業數據處理軟件來調整影像的坐標及拍攝角度等信息，獲取飛行角度及高層數據，連接航空獲取的影響，并且能夠實時的生成測量要素，得出數字產品地圖。無人機攝像系統中包括無人機平臺、任務荷載的子系統及地面控制系統等，另外有數據鏈路子系統及數據處理系統等模塊，整體系統的機動性較強、作業方式非常靈活，對空間的分辨率較高，所以無人機攝影測繪技術在土地整治與生態修復工程中的應用非常重要，尤其是前期準備階段，無人機的應用更加廣泛。但是無人機攝影測繪技術的限制性也比較突出，包括無人機的穩定性較差、攝像幅寬較小且整體的數據流較大，所以后續的數據處理相對復雜，而且兼容性有待考察[2]。

1.3 GIS技術

在現代信息技術計算機硬件系統與軟件系統的支持下，GIS技術的應用推動了許多新技術的涌現，而GIS始終作為基本的地理模型分析方法，可以對多種空間及動態的數據進行實時獲取，如圖形數據、遙感圖像數據、屬性數據等方面，完成獲取、儲存、管理、編輯及顯示等多種功能，產生更高層次的地理信息之后，能夠用于解決復雜的工程規劃問題與管理問題，整體系統的空間功能較為強大。在土地整治與生態修復工程施工技術的服務階段，技術人員可以在GIS技術的基礎上，快速建立起土地的利用數據庫，并進行全過程的跟蹤建設服務，完成土地整治和生態修復工程的基礎工作，包括建設整體的數據庫雛形，對民居點及其他方面內容的規劃，可以提升土地整治和生態修復工程決策階段的科學性，相關工作的理論性及潛力等級，都需要通過GIS技術進行確定，通過技術的應用來發揮作用[3]。

2 測繪地理信息技術在土地整治和生態修復工程中的實踐案例

2.1 土地整治和生態修復工程的概況

某城鎮位于我國東南部，距當地的市中心約15km，該區域的行政總面積為80平方千米左右，總人口數約為7萬人，下屬的30個行政村地理位置非常優越，交通條件比較便捷，而且三面環江，東北方與該市中心相距一條江，城鎮的地形呈現西北高、東南低，半丘陵半平原的地勢，多以農用地為主，土地占比約為60%，建設用地約占25%。當地受到傳統的農作形式影響，沿用承包到戶的經營模式，思維屬于小農經濟，雙浦鎮的耕地呈現出碎片化的發展趨勢，并且農村的建設用地無序化嚴重，當地的農村產業發展非常零散，所以當地開展了土地整治和生態修復工程的項目，將當地的全域土地作為勘測規劃項目的重點，通過工程測量及無人機航拍等技術的應用，獲取許多高清的影響，呈現出大比例的現勢數據，開展了巨大高清地形測繪工作，延續了后期一系列的項目監理、工程立項及規劃設計的操作，其中的信息化特點非常明顯。在土地整治和生態修復工程項目的實施過程中，鏈接工程設計與鄉村建設工作是推動現代農業園區建設的關鍵，由于項目規模的擴大，所以第一期的土地整治和生態修復工程項目應用重要是在A村附近開展無人機航拍活動[4]。

2.2 采集戶外作業數據

技術人員在采集戶外作業數據之前，應先對所測區域的小比例尺地形圖及影像資料信息進行深度分析，掌握所測區域的地形物體分布情況，道路分布情況，信號分布情況及建筑分布情況等，將這些信息全面的掌握以后，結合相關現場的實地勘察情況，研究適合無人機的起降場地，確定好無人機的飛行路線及無人機的航飛高度，將相關參數作為基本的條件，為采集戶外作業數據做好前提條件。技術人員可以在一萬像素為間隔的前提下布置一個平高點，在所測區域的周圍再布設平高點，結合已經有的資料研究無人機航線之間的像控點，要在兩條航線之間的重疊區域中布置，研究公用的像控點，則可以考慮航線方向的6片重疊區域，不公用的像控點則可以布置在航向的3片重疊區，這種像控點布置方案可以最大程度的保障影像清晰度，使測量信息更加準確、全面。技術人員在地面相對平整的標志點布設了像控點，在本次土地整治和生態修復工程的第一階段標志點選擇中，主要選擇了斑馬線的角落、堤壩的角落及圍墻的角落等，這些明顯地面標志物的角落可以更容易確定像控點。第一階段的作業面積大概在16平方千米左右，戶外作業使用的無人機選擇了大疆3P型號的設備，飛行速度約為10m/s，航行高度約為180m，重疊率在60%-80%之間，所以信息更加全面，飛行的線路東西走向為S型，所設計的航線是8條，每次拍照的間隔距離為50m，所以本次的測量航攝點安置了37個，測量工作中獲得了300余張影像圖片[5]。

2.3 處理戶內收集的數據

在本次土地整治和生態修復工程項目中，技術人員采用了俄羅斯版本的APSP軟件來處理這些無人機航拍中獲取的圖像信息，所生成的高分辨率DOM影像資料。技術人員對戶外作業采集的圖像的重疊度及航線的彎曲度進行檢查，又核實了圖片的曝光度及清晰度等方面信息，發現檢查后的影像能夠滿足土地整治和生態修復工程中測繪工作的要求，之后技術人員對這些影響進行前期處理，消除了圖像中因天氣因素或是日照因素引發的數據差異，再使用POS將選擇的影像資料導入到PhotoScan的軟件之中，創立新工程，確認好圖片的精度以后，根據空中三角測量原理及多視圖的三維重建模型概念，在系統中自動對齊所有的圖片資料，可以在軟件中得出密集點，再由密集點得到網格和紋理，構建出數字化的高程模型，便于構建數字正位攝影的影像模型，并且要輸出許多相應的成果，而這些成果在軟件的應用中就可以得到DOM影像，應用于土地整治和生態修復工程的數據庫，提供豐富的測量信息。

2.4 檢驗分析的成果

技術人員在本次土地整治和生態修復工程的數據檢驗中，采用了野外實測檢驗法來驗證DOM成果的精確度，檢測DOM成果是否能夠滿足土地整治和生態修復工程對數據的需要。技術人員在實踐中采用抽樣的方式，獲得了8個分幅DOM成果數據，再從這些DOM分幅數據中采集特征點相同的320個，利用GPS-RTK技術進行實地測量，通過對比DOM成果數據的坐標來看，8個隨機圖幅中的320個特征點平面位置的誤差在0.215m左右，最大的誤差值也不超過0.224m，而圖像中高程位置的誤差值在0.341m左右，最大誤差值在0.135m，進一步的說明了圖像的準確性，而這些數值也符合土地整治和生態修復工程對測量結果的要求。

表1 成果檢驗DOM成果精準度數值（參考）

2.5 土地整治和生態修復工程第一階段測量總結

在第一階段的測量工作中，技術人員應用了GPS-RTK技術、無人機攝影技術及GIS技術，在土地整治和生態修復工程第一階段的項目測量中發揮了重要的技術。縱觀整體技術應用流程，GPS-RTK技術應用優勢非常明顯，如響應速度較快，對圖像的獲取精準度較高，可以在戶外作業中實現厘米級的定位，尤其是在繪制大比例尺的地形圖中，GPS-RTK技術在測繪工作的設計與預算編制階段優勢非常顯著。無人機攝影技術在其中的應用則呈現出較強的機動性，而且戶外作業的方式比較靈活，可以根據測量工作的需要及時的調整作業方案，需要技術人員預先規劃無人機的飛行方案。無人機攝影技術的時間、空間分辨率非常高，在測繪工程的前期準備階段與竣工驗收階段適用于地毯式的測量工作，可以對土地整治和生態修復工程項目的實施狀況進行充分的調查。GIS技術則可以在計算機設備的基礎上，利用信息技術、軟件系統快速的整理獲取的龐大數據資源，如本次土地整治和生態修復工程第一階段項目測繪中，技術人員使用的俄羅斯APSP軟件，對無人機航行中拍攝的圖像進行綜合處理，快速的建立起土地利用數據庫，對圖像測量進行全過程的跟蹤監管，有助于建設起龐大的土地整治和生態修復工程基礎數據庫，在整理居民點規劃與整治工作中，提供科學的決策，發揮GIS系統的信息化功能，凸顯出測算整治理論的潛力[6]。

在實踐中也可以看出，技術人員將GPS-RTK技術、無人機攝影技術與GIS技術有機整合，在各個環節的工作中都可以凸顯出巨大的技術優勢，讓該地的土地整治和生態修復工程更加完善，實現了項目實施過程中的項目建設。技術人員從實踐中總結出以下經驗，各類技術的應用要考慮各個階段工作的需求，土地整治和生態修復工程的測繪工作需要各個環節組成，但是各個環節的工作需求都有不同，而各類技術的優勢也有所差異，所以應用針對性的技術方案，在不同的需求點上應用不同的技術，可以使土地整治和生態修復工程收獲更好的測繪效果。總體來說，土地整治和生態修復工程的第一階段測量成果比較顯著，從成果檢驗DOM成果精準度數值比對中，就可以顯現出整體工作部署的合理性，既滿足了土地整治和生態修復工程對數據精準度的需求，也改進了傳統測量方法的不足，用信息化的形式提升了地質工程測繪工作的水平。

3 結語

在實際的土地整治和生態修復工程應用中，測繪地理信息技術的應用有多種方式，包括常見的GPS-RTK技術、無人機攝影技術與GIS技術等形式，這三種在實踐中較為常用，而且應用程度較高，技術人員在應用這三種技術時，要分別考慮各種技術的使用優勢，并結合具體的工作予以合理的分配，將技術應用于適合的工作環節中，可以從土地整治和生態修復工程的測繪中體現出技術的實用性。而且土地整治和生態修復工程對測繪地理信息技術的應用要求也需要根據項目的內容進行確定，技術人員要綜合考慮多方面的要求，再制定科學的實施方案，將測繪地理信息技術作為基礎的技術支持，保障土地整治和生態修復工程測繪工作的順利開展，再按照順序完成數據獲取、數據分析及數據統計的過程。