3S技術(shù)在國(guó)家公園勘界立標(biāo)中的應(yīng)用
——以大熊貓國(guó)家公園四川片區(qū)為例

朱育旗 曹滸 李緒佳（通訊作者）

1. 四川林業(yè)集團(tuán)有限公司 四川 成都 610041；

2. 四川省林業(yè)和草原調(diào)查規(guī)劃院 四川 成都 610081

引言

國(guó)家公園，是指由國(guó)家批準(zhǔn)設(shè)立并主導(dǎo)管理，以保護(hù)具有國(guó)家代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)為主要目的，實(shí)現(xiàn)自然資源科學(xué)保護(hù)和合理利用的特定陸域或者海域[1]。

根據(jù)《中華人民共和國(guó)測(cè)繪法》《中華人民共和國(guó)自然保護(hù)區(qū)條例》《國(guó)家公園管理暫行辦法》等的相關(guān)要求，勘定并標(biāo)記具有法律依據(jù)、得到相關(guān)各方認(rèn)可、邊界清晰的國(guó)家公園邊界，是實(shí)施保護(hù)和有效管理的重要基礎(chǔ)性工作，清晰的邊界也是國(guó)家公園監(jiān)督管理的重要憑證。事實(shí)上，國(guó)家公園勘界立標(biāo)是依法依規(guī)開展自然保護(hù)地建設(shè)的前提，形成相關(guān)各方認(rèn)可、準(zhǔn)確清晰的邊界，有助于推動(dòng)國(guó)家公園規(guī)范化建設(shè)和精細(xì)化管理，確保國(guó)家公園生態(tài)發(fā)展和執(zhí)法監(jiān)督有據(jù)可依[2]。

3S技術(shù)是指地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS） 。3S技術(shù)是對(duì)地空間數(shù)據(jù)獲取、管理、分析和應(yīng)用的三大支撐技術(shù)，GIS對(duì)所得到的空間信息進(jìn)行綜合分析[3]，同時(shí)對(duì)多樣化空間信息數(shù)據(jù)成果進(jìn)行系統(tǒng)管理，RS實(shí)現(xiàn)對(duì)空間實(shí)體變化情況進(jìn)行廣泛、高精度判斷，GPS實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域位置進(jìn)行快速精確定位，同時(shí)宏觀地獲取信息。

3S技術(shù)作為勘界測(cè)量重要的技術(shù)力量，可支撐國(guó)家公園勘界立標(biāo)和信息化建設(shè)的任務(wù)，根據(jù)自然保護(hù)區(qū)勘界立標(biāo)技術(shù)規(guī)程內(nèi)容，具體應(yīng)用于前期資料收集與整理，實(shí)地踏勘調(diào)查、內(nèi)業(yè)資料處理、界線勘測(cè)、勘界成果管理、最終成果驗(yàn)收與歸檔，可以看出，3S技術(shù)貫穿勘界立標(biāo)項(xiàng)目整體過程[4]。

在資料收集初期，通過RS可了解國(guó)家公園范圍內(nèi)地形地貌等基礎(chǔ)自然地理情況。對(duì)于不同時(shí)間的遙感影像分析，了解界線范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)變化信息，對(duì)于最新高清遙感影像分析，了解國(guó)家公園范圍內(nèi)道路通達(dá)等情況，為后期外業(yè)調(diào)查和走訪調(diào)查提供技術(shù)支撐。在收集界線相關(guān)資料，需要對(duì)不同資料進(jìn)行整理，GIS的數(shù)據(jù)整理和處理功能，可實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源坐標(biāo)系和數(shù)據(jù)類型的統(tǒng)一。在實(shí)地踏勘調(diào)查階段，對(duì)于大熊貓國(guó)家公園界線勘測(cè)、定標(biāo)點(diǎn)預(yù)設(shè)測(cè)量、實(shí)體安裝測(cè)量和檢查驗(yàn)收等，都采用GPS技術(shù)，GPS定位導(dǎo)航，可實(shí)現(xiàn)測(cè)繪工作效率高、精度高。在內(nèi)業(yè)資料整理階段，GIS強(qiáng)大的處理、分析、顯示、制圖等功能，結(jié)合RS遙感影像和GPS野外實(shí)測(cè)資料成果，完成國(guó)家公園勘界成果，一方面提供準(zhǔn)確的矢量數(shù)據(jù)資料和經(jīng)緯度坐標(biāo)信息，另一方可提供國(guó)家公園勘界立標(biāo)技術(shù)規(guī)程內(nèi)和數(shù)據(jù)格式和完成相關(guān)成果圖集的制作，為國(guó)家公園勘界立標(biāo)信息管理系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)源和成果內(nèi)容。

國(guó)家公園勘界立標(biāo)項(xiàng)目，需為涉區(qū)域相關(guān)人民政府解決因權(quán)屬不清或行政管轄邊界不明確等邊界問題，落實(shí)國(guó)家公園界線，確定地方管理的邊界線，維護(hù)地區(qū)穩(wěn)定。也需為涉區(qū)域調(diào)查、收集和整理國(guó)家公園區(qū)域豐富客觀的自然地理等原始資料，為涉區(qū)域相關(guān)人民政府在今后國(guó)家公園生態(tài)保護(hù)與利用發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。借助3S技術(shù)手段來完成國(guó)家公園勘界立標(biāo)工作，同時(shí)利用3S技術(shù)手段來管理國(guó)家界線信息，一方面可以提供國(guó)家公園勘界的精度，另一方面，改變傳統(tǒng)制圖手段，縮短制圖時(shí)間，也便于資源共享、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)管理工作。

1 基本情況

1.1 大熊貓國(guó)家公園四川片區(qū)

2021年9月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于同意設(shè)立大熊貓國(guó)家公園的批復(fù)（國(guó)函）〔2021〕102號(hào)》，明確了大熊貓國(guó)家公園總面積和四至范圍[5]。大熊貓國(guó)家公園四川片區(qū)由岷山片區(qū)、邛崍山-大相嶺片區(qū)組成，根據(jù)試點(diǎn)方案數(shù)據(jù)，劃入面積多達(dá)20177平方公里，占總面積的74%[6]。

1.2 勘界立標(biāo)主要任務(wù)

勘界立標(biāo)主要任務(wù)內(nèi)容包括資料準(zhǔn)備與處理、邊界點(diǎn)和定標(biāo)點(diǎn)預(yù)設(shè)、定標(biāo)點(diǎn)實(shí)地踏勘、邊界地形圖更新和邊界線標(biāo)繪、邊界線附圖和走向說明編制、成果確認(rèn)、定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)、定標(biāo)點(diǎn)測(cè)量、數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)建設(shè)、成果整理與檢查驗(yàn)收[7]。

1.2.1 資料收集與處理。資料收集包括：國(guó)家公園內(nèi)原自然保護(hù)地或國(guó)有林場(chǎng)申報(bào)、批復(fù)相關(guān)文件、已有界線等資料、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、1∶10000或1∶50000比例尺地形圖、村級(jí)及以上行政界線數(shù)據(jù)資料、高分遙感影像、全國(guó)國(guó)土調(diào)查及林地、草地、濕地等專項(xiàng)調(diào)查成果、交通、水利、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)等相關(guān)規(guī)劃和數(shù)據(jù)。

對(duì)收集到的文本資料進(jìn)行數(shù)字化、拼接融合、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、拓?fù)錂z查等處理，并進(jìn)行面積比對(duì)、與行政界線關(guān)系檢查、相鄰邊界范圍空間檢查[8]。根據(jù)國(guó)家林草局下發(fā)國(guó)家公園界線，進(jìn)行勘界工作底圖制作。

1.2.2 勘界落圖。根據(jù)涉界區(qū)相關(guān)背景資料分析，遵循自然保護(hù)地勘界立標(biāo)的基本原則，結(jié)合涉界區(qū)的歷史沿革情況、等高線地形地貌、最新高清遙感影像和地方管理等因素，完成國(guó)家公園勘界落圖初步方案。初步方案成果需征求涉界區(qū)省、市、縣有關(guān)部門的意見后，進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查與調(diào)整。再次完善形成國(guó)家公園管理界線方案，呈送涉界區(qū)人民政府與相關(guān)部門進(jìn)行報(bào)批，并完成界線協(xié)議書的簽字后，勘界落圖工作得以全部完成。

勘界落圖成果包含更新后邊界地形圖、邊界線標(biāo)繪、邊界附圖、走向說明編制。

1.2.3 定標(biāo)點(diǎn)預(yù)設(shè)。

1.2.3.1 定標(biāo)點(diǎn)預(yù)設(shè)。在邊界地形圖中，根據(jù)國(guó)家公園范圍、界線走向和分區(qū)邊界，以能控制邊界線的基本走向?yàn)榛驹瓌t，預(yù)設(shè)邊界點(diǎn)位置。

預(yù)設(shè)邊界點(diǎn)和定標(biāo)點(diǎn)位置要反映邊界線走向，具有重要意義的邊界點(diǎn)上，為指示界線、提醒民眾；要充分兼顧土地調(diào)查、空間規(guī)劃等已有專項(xiàng)數(shù)據(jù)，避免較大爭(zhēng)議與分歧。

1.2.3.2 定標(biāo)點(diǎn)規(guī)格與編號(hào)。定標(biāo)點(diǎn)具體規(guī)格、編號(hào)與尺寸參考相關(guān)文件，如大熊貓國(guó)家公園定標(biāo)點(diǎn)規(guī)格與編號(hào)參考相關(guān)政策文件。如大熊貓國(guó)家公園定標(biāo)點(diǎn)分為，入口界碑、大型界碑、中型界碑、小型界碑、界樁和區(qū)樁。

1.2.4 定標(biāo)點(diǎn)實(shí)地踏勘。定標(biāo)點(diǎn)實(shí)地踏勘：定標(biāo)點(diǎn)實(shí)地踏勘時(shí)，以國(guó)家公園定標(biāo)點(diǎn)位圖上的預(yù)設(shè)點(diǎn)位為基準(zhǔn)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏勘，選定每個(gè)定標(biāo)點(diǎn)的具體埋設(shè)位置，采集選定定標(biāo)點(diǎn)位置信息，并拍攝實(shí)地照片。

1.2.5 定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)。按照預(yù)先選定的點(diǎn)位，在實(shí)地埋設(shè)預(yù)制好的界樁（碑）。

1.2.6 定標(biāo)點(diǎn)測(cè)量。定標(biāo)點(diǎn)測(cè)量要以定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)實(shí)際為準(zhǔn)的原則，坐標(biāo)和高程以現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)后實(shí)測(cè)為要求，采用CORS技術(shù)，結(jié)合似大地水準(zhǔn)面精化成果進(jìn)行RTK快速定位，滿足自然保護(hù)地勘界立標(biāo)測(cè)量精度同時(shí)，也能較大保證工作效率。

1.2.7 數(shù)據(jù)庫及系統(tǒng)建設(shè)。國(guó)家公園數(shù)字信息管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)定標(biāo)點(diǎn)智能化、信息化、可視化管理的平臺(tái)和手段。

1.2.8 成果輸出與管理。根據(jù)工作底圖和野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，利用管理系統(tǒng)生成矢量數(shù)據(jù)，按照自然保護(hù)地勘界立標(biāo)技術(shù)規(guī)程的要求，成果包括邊界矢量圖、邊界點(diǎn)坐標(biāo)表、邊界走向說明、邊界附圖、勘界報(bào)告、定標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)、立標(biāo)信息數(shù)據(jù)庫及信息管理系統(tǒng)等。其中文檔整理內(nèi)容包括邊界點(diǎn)成果臺(tái)賬表、定標(biāo)點(diǎn)登記表、邊界協(xié)議書、邊界地形圖、邊界附圖等。對(duì)國(guó)家公園勘界立標(biāo)的法律、法規(guī)和各種背景資料、定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)、地理坐標(biāo)等資料和信息進(jìn)行管理。

2 “3S”技術(shù)在大熊貓國(guó)家公園勘界立標(biāo)的應(yīng)用

2.1 GIS內(nèi)業(yè)處理

結(jié)合涉界區(qū)的實(shí)際情況，選用國(guó)家公園范圍內(nèi)高清遙感影像，參照1∶1萬和1∶5萬地形圖、全國(guó)第三次土地調(diào)查數(shù)據(jù)、涉及行政區(qū)內(nèi)界線圖等，在地理信息系統(tǒng)軟件ArcMAP中，對(duì)邊界走向進(jìn)行技術(shù)處理。

將地形圖和高清遙感影像進(jìn)行疊加分析，以河流、山脊、溝渠等自然地理界線為界時(shí)，明確邊界以地物中線為界還是以某一邊線為界；確無明顯自然地理界線的區(qū)域可以等高線為界進(jìn)行界線繪制。通過全國(guó)第三次土地調(diào)查權(quán)屬和地形圖數(shù)據(jù)分析，充分考慮同一地塊的土地權(quán)屬、類型等實(shí)際，考慮同一權(quán)屬或類型的地塊進(jìn)行整體劃定，進(jìn)行邊界線預(yù)處理。

2.2 外業(yè)調(diào)查

2.2.1 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用。在勘界落圖工作中，根據(jù)內(nèi)業(yè)處理資料，進(jìn)行勘界現(xiàn)地核實(shí)，對(duì)于地形地貌有變化的區(qū)域，需進(jìn)行無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量，更新地形圖。

大熊貓國(guó)家公園勘界立標(biāo)項(xiàng)目根據(jù)室內(nèi)判讀，對(duì)界線附近地形地貌有變化的區(qū)域進(jìn)行航空攝影測(cè)量，采用大疆無人機(jī)進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，生產(chǎn)DOM和DEM數(shù)據(jù)，能在短時(shí)間內(nèi)完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集及分析[8]。

2.2.2 CORS-RTK技術(shù)應(yīng)用。CORS-RTK技術(shù)已廣泛應(yīng)用于測(cè)繪工作中，結(jié)合省級(jí)似大地水準(zhǔn)面精化成果，平面±2cm，高程±5cm的設(shè)計(jì)精度，完全滿足國(guó)家公園界線勘測(cè)的精度要求。利用CORS-RTK可以在快速完成定標(biāo)點(diǎn)測(cè)量與放樣工作，與傳統(tǒng)GPS靜態(tài)技術(shù)與全站儀測(cè)量技術(shù)相比，極大的提高生成效率[9]。CORS-RTK主要用于影像控制點(diǎn)采集、定標(biāo)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)踏勘、和定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)后測(cè)量工作內(nèi)容。

影像控制點(diǎn)采集：控制點(diǎn)選取應(yīng)均勻分布，通過對(duì)有代表性建筑體的選擇，如墻角、明顯道路交叉口等地方進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。通過控制點(diǎn)進(jìn)行影像矯正，確保影像無畸形誤差。

定標(biāo)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)踏勘：已通過內(nèi)業(yè)進(jìn)行完成定標(biāo)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，在實(shí)際踏勘過程中，通過導(dǎo)入國(guó)家公園界線，利用CORS-RTK高精度定標(biāo)，進(jìn)行放樣，確保定標(biāo)點(diǎn)在到國(guó)家公園界線上誤差范圍內(nèi)。

定標(biāo)點(diǎn)測(cè)量：實(shí)際埋設(shè)后，通過CORS-RTK技術(shù)進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)采集，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，獲取高精度國(guó)家公園定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)坐標(biāo)。

2.2.3 手持GPS的應(yīng)用。手持GPS是便捷定位導(dǎo)航設(shè)備。先將預(yù)設(shè)定標(biāo)點(diǎn)輸入手持GPS終端，根據(jù)移動(dòng)端坐標(biāo)定位來尋找定標(biāo)點(diǎn)具體位置，可較為快速準(zhǔn)確到達(dá)預(yù)設(shè)定標(biāo)點(diǎn)[9]。

2.3 信息管理系統(tǒng)

根據(jù)工作底圖和野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，利用GIS技術(shù)將數(shù)據(jù)成果進(jìn)行總結(jié)，其中包括，國(guó)家公園面圖層數(shù)據(jù)、國(guó)家公園界線圖層數(shù)據(jù)、國(guó)家公園定標(biāo)點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)。通過對(duì)定標(biāo)點(diǎn)管理部署，通過Arcserve服務(wù)器，進(jìn)行發(fā)布和訪問。通過對(duì)數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)管理，把對(duì)應(yīng)的相關(guān)文檔和照片資料進(jìn)行數(shù)據(jù)庫信息管理。

3 結(jié)束語

3S技術(shù)在國(guó)家公園勘界立標(biāo)中的應(yīng)用，使內(nèi)業(yè)處理、外業(yè)核實(shí)調(diào)查和成果數(shù)字化管理得到有機(jī)結(jié)合，保證內(nèi)業(yè)初步成果資料有依據(jù)，外業(yè)信息采集準(zhǔn)確性，最終成果規(guī)范具有統(tǒng)一管理性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、應(yīng)用和管理統(tǒng)一。與以往的數(shù)據(jù)調(diào)查方法相比，3S技術(shù)具有精度高、可操作性強(qiáng)、更新快、節(jié)約人力物力、成果統(tǒng)一等優(yōu)點(diǎn)，是今后國(guó)家公園勘界立標(biāo)發(fā)展的方向，能為國(guó)家公園界線綜合信息管理系統(tǒng)領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、精確的信息。隨著3S技術(shù)不斷發(fā)展和國(guó)家國(guó)家公園勘界工作的進(jìn)一步深入，必將極大提高國(guó)家公園勘界立標(biāo)工作效率和勘界立標(biāo)成果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性[9]。