淺談基礎測繪支撐生態修復和國土整治的應用方法

周志誠，龔惠玲*，史曉明，馬會強

（1. 湖北省航測遙感院，湖北 武漢 430074；2. 北京威特空間科技有限公司，北京 102627）

在城市化快速推進和全面小康社會建設的背景下，生態環境保護與經濟發展之間的矛盾日益顯著，因此生態修復和國土整治成為新時代生態文明建設和國土空間規劃的重要環節[1-2]。這些工作不僅關乎生態環境的可持續性，而且對區域經濟的健康發展至關重要?；A測繪作為該過程的關鍵生產要素，其重要性日益凸顯[3]。大數據、云計算、移動互聯網、人工智能等新一代信息技術與傳統的測繪地理信息技術的融合，顯著提升了基礎測繪的應用范圍和效率?；A測繪為湖北省生態修復和國土整治工程提供了基礎地理信息數據、空間分析、規劃工具[4]以及技術支持；尤其是北斗衛星導航系統的全球組網和遙感衛星影像技術的進步，為生態修復與國土整治提供了強大的技術支持。

1 應用現狀

1.1 基礎測繪

本文中的基礎測繪不僅包含傳統測繪技術與成果，還包含新型基礎測繪和多源遙感影像的內容。基礎測繪是指建立全國統一的測繪基準和測繪系統，進行基礎航空攝影，獲取基礎地理信息的遙感資料，測制和更新國家基本比例尺地圖、影像圖和數字化產品，建立、更新基礎地理信息系統。新型基礎測繪是對傳統測繪的繼承和發揚，具有全球覆蓋、海陸兼顧、聯動更新、按需服務、開放共享等特征。多源遙感影像是遙感技術的產品，具有多時相、多光譜、多傳感器、多平臺和多分辨率的特征，同樣用于獲取基礎地理信息的遙感資料。

1.2 生態修復和國土整治

國土空間生態修復是指遵循生態系統演替規律和內在機理，以類生態空間為對象，通過用途管制措施，約束人們對國土空間的利用行為，并對空間格局失衡、資源利用低效、生態功能退化、生態系統受損的國土空間，按照保證生態安全、突出生態功能、兼顧生態景觀的次序，以自然恢復為主，進行適度人為引導和修復的活動，以達到提升生態系統質量和穩定性、維護國家生態安全、提供優質生態產品、優化國土空間格局的目標[5]。國土空間生態保護修復項目通過植被恢復、土壤修復、水土修復、生態工程等主要技術手段改善生態環境，保護生物多樣性，提高土地資源的可持續利用和經濟效益[6]。全域國土綜合整治是指在符合國土空間規劃的前提下，對一定區域內（整鄉鎮或部分村莊）的土地進行全域規劃、整體設計，采取綜合措施，整體推進農用地整理、建設用地整理和鄉村生態保護修復的國土綜合整治活動，以解決區域內耕地細碎化、土地利用低效和生態環境退化等多維問題[7]。

1.3 基礎測繪在生態修復和國土整治中的應用現狀

基礎測繪在生態修復和國土整治工程中發揮著重要作用，為整個過程提供了基礎地理信息數據、空間分析和規劃工具以及技術支撐和保障，但仍存在諸多不足。

1）項目立項階段。生態修復和國土整治項目通常利用1∶10 000 地形圖與全國國土調查數據進行選址，受其精度限制，易造成選址偏差大的問題；而新型基礎測繪的地理實體、衛星應用技術中心的年度亞米級影像、雙月2 m 級影像以及其他來源的多源遙感影像對現狀調查具有重要支撐作用，卻很少使用在生態修復和國土整治項目中。

2）項目設計階段。利用1∶2 000 專題地形圖進行規劃設計，受其內容全面性、準確性和可視效果影響，可能造成設計瑕疵與錯誤，降低設計質量。實景三維模型能真實、立體地反映區域的時空信息，且具有可量測、精度高等特點，可為最佳的規劃設計方案提供設計基礎，并將項目設計方案納入大場景中，能直觀分析規劃方案和周邊環境的協調性。然而，實景三維在數據生產時對計算機硬件要求較高，在數據應用時存在重展示、輕應用等問題，導致其在生態修復和國土整治項目中應用不足。

3）工程實施階段。生態修復和國土整治項目包括若干項子工程，監測的目標包含長度、高度、面積、方量等定量指標和施工進度、植被類型、物種豐富度等定性內容，監測類型繁多。通過巡視與舉證的方法進行隱蔽工程、地下工程和工程進度監測，無法準確地定量統計工程量并提供可靠的追溯資料。

4）竣工驗收階段?？⒐を炇针A段通過全野外數字測量方法獲取竣工圖，全面核實竣工圖準確性的難度較大，易出現造假情況。

5）工程管護階段。工程管護階段依靠傳統的人工巡查、拍照舉證，工作量大，易遺漏管護目標，無法保證建設工程的長期效益。在項目綜合評價中，特別是生態問題的綜合評價，大部分采用定性的方式進行描述，沒有準確的定量指標。

生態修復和國土整治項目涉及山水林田湖草多個專題，不同的專題領域規劃、設計、實施、驗收中參考的考核指標不同、計算方式迥異，缺乏完整而系統的量化機制和匹配參照，監測項目質量與完成情況的成果將大打折扣，需要探索不同業務全生命周期各階段需要的數據情況，包含數據的時效性、精度、質量以及涵蓋的多尺度特征指標，進而開展指標分析、數據解譯、變化對比，確定項目工程布局、規劃設計、動態變化、成效評估等全周期具體情況。

2 研究思路

結合基礎測繪在生態修復和國土整治中的應用現狀，針對現有應用方式不能高效支撐工程全過程實施與管理的問題，本文通過查詢文獻全面了解了基礎測繪的應用功能，提出了優化應用方式；選取當前重點業務方向在工程立項、規劃設計、實施監管、竣工驗收、后期管護、綜合評價等全生命周期工作方面的應用，驗證優化應用方式的實際效果，并結合研究過程中的不足提出建議。

3 基礎測繪在生態修復和國土整治全過程中的應用

基礎測繪在生態修復和國土整治中的應用框架見圖1。

圖1 基礎測繪在生態修復和國土整治中的應用框架圖

3.1 在工程立項階段的應用

生態修復和國土整治項目的立項階段是一個多維度、高復雜性的過程，涉及項目選址、可行性分析以及資料收集、現狀調查、需求分析、資金預算和效益評估等關鍵內容。該階段遙感影像作為基本數據源，對于土地利用現狀解譯和生態問題識別具有重要作用。通過結合多源遙感影像、多樣化模型和樣地調查，可深入分析土壤覆蓋、凈初級生產力、植被覆蓋度、水體質量和生物多樣性等要素，有效識別水土流失、流域水質下降、生物多樣性降低等區域性生態問題[8]。目前生態修復對象已從單一要素轉向多要素的自然地理單元。遙感影像的全天候、全覆蓋特性，在廣域生態問題識別中展現出快速、高效的優勢，克服了傳統調查高成本、低效率的問題。在生態修復工程建設中，通常采用高于1 m 分辨率的衛星影像輔助現狀調查。對于全域國土綜合整治項目，更常使用高于0.2 m 分辨率的航飛影像和地形級實景三維模型進行立項輔助。影像精度對項目選址的準確性至關重要，精度不足可能導致選址偏差、邊界不準確，影響工程量和資金預算評估，甚至導致后期規劃設計的數據偏差，使立項失敗。因此，將高清正射影像、地形級實景三維模型和其他衍生產品應用于項目選址，不僅可提高選址精度，還可避免測繪數據的重復建設，提升項目的整體效率和可行性。

3.2 在規劃設計階段的應用

生態修復和國土整治的規劃設計包含總體規劃、子項目設計、工程量核算、資金預算、效益預估等。目前該領域的規劃設計工作主要基于數字線劃圖采用傳統計算機輔助方法制作二維圖件。然而，通過二維地圖描述復雜的三維現實環境，導致展示成果與實際地表環境存在明顯差異，難以滿足目前對三維立體空間信息查詢與展示服務的需求。因此，該方法在輔助規劃設計的質量、精度和效果上不可避免地受到限制?；谛滦突A測繪成果的規劃設計能更好地滿足精細化設計需求，還能將地理實體應用于設計中。地理實體比一般基礎地理信息數據具有更高的應用深度、廣度和用戶粘度，因而能更精確地滿足項目設計需求?；贐IM三維設計技術的規劃設計，通過數字信息仿真模擬構筑物的真實狀態，包括三維幾何形狀和構筑物材料、性能、價格、重量、位置等其他特征，能顯著提高效率、降低風險，以支持項目全生命周期的建設和運營管理。

然而，現階段盡管高精細三維模型能為項目規劃設計提供直觀的視覺輔助，但在統計、分析、監管等業務應用方面尚未廣泛應用。此外，專門針對生態修復和國土整治規劃設計的三維軟件也相對缺乏，無法滿足平整土方量計算、水文分析、道路分析、土地利用結構調整分析等功能需求。因此，開發和應用專業的三維軟件以及提高三維模型在各業務領域的應用廣度和深度，對于提高規劃設計的效率和質量至關重要。三維模型上規劃效果示意圖（圖2）為參與者提供了規劃效果的預演，使參與者能輕松發現左圖水系不連通的缺陷，為優化設計與科學決策提供參考。

圖2 三維模型上規劃效果示意圖

3.3 在實施監管階段的應用

在生態修復和國土整治項目實施過程中，基礎測繪在監測關鍵節點和里程碑階段發揮著重要作用。通過定期獲取的影像數據可監測工程建設的進展，包括工程量和質量，以評估整體進度并確保工程按計劃完成。特別是對地下工程和隱蔽工程的監測至關重要。由于生態修復與國土整治項目的規模龐大且復雜，準確評估項目進度以及進行細致的進度管理與資金撥付管理極具挑戰。地下工程和隱蔽工程的監管驗收尤為困難，后期僅能通過局部建設情況判斷整體狀態。因此，定期利用基礎測繪影像進行監管在整個項目實施過程中至關重要。

項目實施階段的監管通常通過鐵塔攝像頭、衛星應用中心影像和無人機攝影測量3 種方式實現。鐵塔攝像頭能監測廣泛地面信息，為項目提供數據，但目前未實現數據共享。衛星應用中心接收高頻遙感影像，利用變化發現技術，定時監測工程量變化，從而掌握工程進度。無人機攝影測量在關鍵時刻用于對項目區進行詳細測量，獲取正射影像圖，并通過遙感解譯統計工程量，確保監管的準確性和及時性。這些技術的應用不僅提高了項目監管的效率和準確性，還有助于管理者更好地了解和評估工程進度，確保項目的順利進行和高質量完工。

3.4 在竣工驗收階段的應用

生態修復和國土整治項目的竣工驗收階段是核實建設工程數量、規格、質量以及與規劃設計資料一致性的關鍵環節，目的是出具詳盡的竣工驗收報告。該階段通常分為子項目驗收和整體工程驗收兩個層面，子項目驗收依據相關規定、標準規范、工程實施方案等，對工程建設內容與質量、資金使用、生態保護措施及其效果、后期管護和監測措施等進行評估，成果為子項目竣工驗收表和驗收意見；整體工程驗收則基于子項目驗收成果、生態保護評估報告和監測數據等，綜合評估項目的合法合規性、目標完成情況、績效目標、生態修復成就和適應性管理，成果為工程整體驗收表、報告和驗收意見。

對于全域國土綜合整治項目，驗收流程與生態修復類似，但其核心內容圍繞鄉村振興，涉及項目區農戶的直接利益。驗收標準包括產業優化融合、群眾滿意度等因素，且后期管護同樣重要。在項目竣工階段，傳統的純野外數字測量方法存在效率低、成本高、數據不全面等問題，已逐漸被無人機技術所替代。無人機遙感影像及其解譯提高了獲取項目竣工現狀、制作竣工圖和分析工程竣工情況等方面的效率和準確性，還能有效識別潛在的造假情況，為科學監管工程建設提供支持。某項目規劃工程與竣工后影像對比圖見圖3，不僅能快速發現規劃與竣工的不同之處，還能一圖多用，作為工程驗收的憑證。

3.5 在后期管護階段的應用

在生態修復和國土整治項目的后期管護階段，管護監管對象包括根據管護協議約定的建設工程全部或部分內容，如植被、土壤、水源、生物多樣性、耕地、道路和溝渠等。目前，這些項目的管護通常依賴人工巡查和照片記錄來判定工程的當前狀態，并針對巡查發現的問題進行后續的管護工作，該方法工作量大，且易受地形和天氣條件限制，導致調查結果不全面、管護措施不徹底等問題。因此，可以采用鐵塔攝像頭、衛星應用中心和無人機攝影測量等與實施過程中監測相似的技術對項目區進行全面監測，通過智能識別、變化發現和遙感解譯技術可以準確掌握管護工程的實際狀況，從而為后期的管護工作提供明確的方向和支持。這些先進技術的應用不僅提高了管護工作的效率和準確性，還能確保生態修復和國土整治項目持續、有效地得到維護和管理。

3.6 在綜合評價階段的應用

生態修復和國土整治項目的綜合評價主要涵蓋項目建設情況的績效評價和建設工程對項目區域效益提升的綜合成效評估兩個方面。這些評價指標源自相關國家和省級的規范和技術指南，如《生態保護修復成效評估技術指南（試行）》[9]《國土空間生態保護修復工程實施方案編制規程》[6]《湖北省全域國土綜合整治項目管理辦法》[10]。

在生態修復與國土整治項目的績效評價中，由于評估指標眾多、數據量大、空間跨度寬、涉及領域廣，傳統的野外調繪方法無法滿足需求，且項目綜合成效評估中的預期效益也是評價的重要依據，存在類似的挑戰。面對這些挑戰，多源遙感影像的應用顯得尤為關鍵。通過解譯與反演重要生態系統面積、生態廊道、植被覆蓋度[11]和“三區”空間優化等生態修復和國土整治綜合評價指標可以有效獲取所需的評價指標值。對于環境質量、固碳[12]等定性指標，遙感反演技術能提供定量表達。遙感影像提供的現勢性強、范圍廣、分辨率高的土地覆蓋信息以及遙感反演技術的應用，大大提高了獲取廣域評價指標值的效率，可滿足目前生態修復和國土整治綜合評價的需求。

4 結 語

本文全面探討了基礎測繪在生態修復和國土整治全過程中的支撐作用，并建立了相應的知識體系?；A測繪技術不僅為生態修復和國土整治項目提供了堅實的數據支持，而且通過高級數據處理和分析技術，極大地提升了項目管理效率。

1）基礎測繪支撐生態修復和國土整治項目全過程實施與管理。利用基礎測繪技術與成果，為工程建設的進度、質量、資金等管理提供詳實、直觀可視的基礎數據支撐，能實時跟進項目的實際開展情況，嚴控進度合格后進行資金撥付情況，對項目實施進行全方位監管。

2）基礎測繪支撐生態修復和國土整治長效管護評估。基于基礎測繪成果，結合影像識別、遙感反演等技術，在綜合成效評估規定的時間節點，快速識別處理成效評估指標值，為科學評價生態修復和國土整治項目綜合成效提供技術支撐。

基礎測繪在生態修復和國土整治中還應在以下方面加強應用：①加快研發專業的生態修復和國土整治規劃設計三維軟件，實現工程量的精確計算和工程進度的準確預演，為自動施工奠定基礎，為工程的高質高效推進提供平臺；②充分利用現代化信息技術對項目進行全程監測管理，實時了解工程位置、數量、質量等情況，準確掌握項目進度，實現工程全流程全方位智能監管，提升自然資源監管工作的效率和治理能力。