3S技術在第三次全國國土調查中的應用分析

摘 要：首先，概述了3S技術的基本概念及其特點。其次，通過介紹用3S技術展開第三次國土精準化調查的具體實施步驟，包括應用無人機RS技術獲取數據信息、用CORS技術獲取空間數據信息、通過GIS體系實施土地調查評價以及內外業精準調查等方面，展現了3S技術在土地調查中的重要作用。最后，結合具體工程實例，分析了3S技術在國土資源管理中的實際應用效果，旨在助力國土資源管理工作順利推進。

關鍵詞：3S技術；土地調查；國土資源管理；技術應用

中圖分類號：P204 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）07–0-03

土地調查，是指對土地的地類、位置、面積、分布等自然屬性和土地權屬等社會屬性及其變化情況，以及永久基本農田狀況進行的調查、監測、統計、分析的活動。第三次國土調查（以下簡稱“三調”）以《土地利用現狀分類》和《第三次全國國土調查工作分類》為依據，開展“不加重、不漏”的實地核查，并對耕地、園地、林地、草地、養殖水面等土地的利用現狀、質量和管理屬性等進行多個標注。但在實際工作中，某些特殊的地形、地貌等會對土地調查、自然資源管理等工作產生一定的影響[1]。3S技術是一項重要的現代科技手段，而且可以幫助調查人員在野外調查中獲得大量資料，還可以對大量資料進行統計和總結，用于輔助國土調查工作順利進行，確保測繪成果的精度。

1 3S技術概述

1.1 RS技術

遙感（Remote Sensing，簡稱RS）技術是指在空中或外太空，通過掃描、攝像、傳輸、處理等方式，對地表目標及現象進行遠距離探測與識別的一種綜合技術。RS技術是一種新型的、基于衛星的遙感監測手段，已經在氣象觀測與預測、農業病蟲害的現代化監控、植被調查、作物估產、國土資源管理、考古、海洋資源開發等方面得到廣泛應用。RS技術包括感知技術、信息傳輸技術、目標信息特征分析等[2]。按照RS應用領域的不同，可將RS技術可分為海洋遙感、陸地遙感、氣象遙感以及環境遙感。

1.2 GIS

地理信息系統（Geographical information System，簡稱GIS）是一種基于計算機的數據采集、分析和描述的系統，由計算機、空間數據庫、GIS系統軟件等構成，可以動態監測地理信息，直接觀察實際情況并真正再現出來，為有關部門和工作人員獲取第一手地理信息提供支持。GIS系統以位置和地理信息為中心，借助經緯度和地理信息，清楚地標記位置和方向。相較于RS技術和全球定位系統，GIS更側重于匯總、處理和分析已經采集的地理信息，可從RS技術、GPS等獲取的數據和照片中讀取數據，從數字圖像中直接提取目標特征，并且可以在二維和三維空間中進行提取和處理。

1.3 GPS

全球定位系統（Global Positioning System，簡稱GPS）是一種以星載為基礎的無線導航系統，可以精確地獲得近地空間目標的位置、速度、時間等信息，為工作人員提供全天時、全天候的信息覆蓋。測繪工作是國土資源管理工作的根本，而GPS又是其中的重要組成部分。相較于傳統測繪方法，GPS以精度高、自動控制等優點，逐漸成為國土資源主管部門和有關人員獲取土地信息的主要手段。在此基礎上，結合我國自主研制的北斗導航系統，可以為國家提供更加精準、嚴密、安全、穩定的測繪數據。

2 3S技術在第三次全國國土調查中助力精準化調查的應用

第三次國土調查的工作流程如下（圖1）：第一，前期準備階段，即數據的收集、處理和調試。第二，資料處理，主要是資料的預處理及資料特征抽取。第三，外業調查階段，即根據外業調查成果，對成果進行外業測繪，出具內業資料。第四，內業資料的組織，包括內業資料的建立、專題調查的建庫。第五，驗收階段，即經過鄉鎮、縣、市、省、全國5個層級的驗收，根據驗收結果，對資料進行審核、修正。第六，成果總結階段，即分析、總結調查結果，并驗收。

3 3S技術在第三次全國國土精準化調查中的應用分析

3.1 應用無人機RS技術獲取數據信息

在城鎮用地方面，采用了無人機測繪和RS技術，確保用地精度。通過對高分影像進行關聯分析，有效提高城市用地使用效率，為測繪工作提供有效的保障。同時，將RS技術應用于街鎮用地調查，體現了分區工作計劃的特點[3-5]。無人機能檢測并記錄城市的道路狀況，為以后的道路規劃做準備（圖2）。在此基礎上，本項目提出了一種基于遙感影像的土地資源探測方法，即精減土地資源收集路徑、測繪路徑和規劃路徑，獲取最終的遙感圖像，再通過遙感獲取最終的“OneButton”圖像，將統計信息與圖像分離，并將其與數據進行融合，最后生成國土調查結果。

3.2 應用CORS技術獲取空間數據信息

利用多基站網絡RTK技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統（Continuous Operational Reference System，簡稱CORS）的廣泛使用和推廣，將會給全國測繪行業帶來巨大的沖擊。相較于常規GPS定位法，CORS技術無須設置基準站，且能夠全天時工作，具有較高的精度。CORS系統運行時，不僅能夠使用衛星遙感影像，還能夠與無人機測量相結合，對影像進行快速制圖，對遙感影像、航攝DOM（數字正射影像圖，Digital Orthophoto Map）進行檢測。同時，CORS技術能夠快速補充地面類別，對監測點的范圍進行相應的校驗，對堅硬地表進行測繪，實現多主體信息與各點位的匹配，從而有效地彌補衛星遙感、無人機測繪等技術的不足。

3.3 應用GIS實施土地調查評價

在計算機科技的支持下，GIS能夠實現對地理信息的自動匯總、制圖及面積測量的自動化，為進一步構建完整的地籍信息管理體系打下了良好的基礎。在 MapGIS平臺上，將已有的調查與評價數據與相應的要素屬性庫進行交叉，并采用適宜的土地評價模型對其進行評價。

3.4 應用GIS和“互聯網+”，實施內外業的精準調查

在常規的國土調查中，受技術手段的制約，往往需要進行多次實地調查，費時費力。三測期間，相關部門已將“互聯網+”技術應用于相關工作，并構建相關平臺，極大地減少了調查時間，提高了調查精度。將GIS與“互聯網+”技術相結合，進行內部和外部精細制圖，可以有效地將監測區域縮小到較小的范圍。同時大幅提高監控的質量，為3S技術在城市建設中的應用提供最優方案。

在此過程中，一方面，有關負責人會根據網上系統的指示，向實地勘察的工作人員發送土地資源圖片；另一方面，相應的調查員會使用帶有網絡通信功能的移動電話，進行導航、衛星定位等。

4 工程實例

4.1 項目概況

本試驗測區設在A市郊，測區以耕地為主，但因地處偏僻，違規建設及非法建房現象較為突出。本項目以該實驗測區為研究對象，構建國土資源智能管理平臺，基于傾斜攝影測量技術，建立研究區真實場景3D模型，并開展相應的資源管理與應用，實現可視化瀏覽、查詢、統計、分析等多個實時應用。

4.2 航線規劃及影像數據采集

此次野外試驗使用了某M300 RTK測繪無人機，應用五鏡頭攝像機120S對不同角度的圖像進行采集。在獲取影像資料前，先在該區域選取若干典型的地形地貌，并布設控制點，然后利用GPS-RTK技術獲取地形地貌點的坐標。鑒于測區總體呈“錐子”型，在試驗過程中，為了實現對測區全范圍的覆蓋，同時確保相鄰影像間的重疊，采用多視角、全影像進行數據采集，依據測區的規模與形態，設計了“弓”字形航路，從測區邊角開始，飛行高度為250 m，航線重合率不低于80%，旁向交疊程度不低于70%。測區航路規劃見圖3。

4.3 實景三維建模

應用Context Capture軟件，建立一種基于密集匹配技術的三維模型，該模型自動化程度高，操作簡單。利用Capture軟件錄入相關圖像數據，以無人機、地基遙感數據為基礎，采用人工智能交互技術，融合圖像外向方向元素，構建三維模型。該項目以測量區域的幾何中心為Ovtz6xmSWc3Fu4W4zK12ug==坐標原點，建立ENU笛卡爾坐標系，并根據此坐標系統輸出模式，對數據生成的關鍵環節進行模型質量檢驗，直至滿足工程質量標準。通過應用Context Viewer軟件，實現了對真實場景的三維建模。在Context Viewer軟件中檢查模型成果，如果出現嚴重的拉花、變形等情況，則需進行實地拍攝（圖4）。

4.4 三維可視化應用分析

該項目以A市郊國土資源為例，建立了基于斜視實景3D模型的智能管理平臺（圖5），并給出了相應的數據駕駛艙。

本系統基于“一張圖”數據，采用傾斜實景三維模型、大數據、人工智能、遙感影像等方法，在移動終端上實現可視化應用，實現了地圖瀏覽、地圖切換、層疊加、項目查詢、屬類互查、區域測繪等功能，為管理者提供更加智能化的服務體驗，增強信息查詢、報告和展示的靈活性。

基于自然資源行政審批、業務應用系統和自然資源數據中心，建立管理服務平臺，并設置對土地市場的監督和應用指導、自然資源的預警預測和實時監控、綜合統計等功能。通過監測土地利用變化的整個過程和管理活動，實現對土地供應、開發利用和違法違規行為的全面監控；通過監測土地出讓金繳納和土地閑置狀況，實現對自然資源信息系統的智能化管理。最后，將其與常用的航空和衛星成像方法（二維法）進行對比（表1）。

通過對比可知，無人飛行器等飛行器傾斜攝影測量在效率、成本等方面更具優勢，且信息獲取能力更強，可實現對圖像數據的快速獲取。已有研究表明，航空、遙感等方法獲取的正射影像資料較為抽象，結果需要實時測量與分析，具有較大的限制性，而傾斜影像則具有更好的可擴展特性。

5 結束語

以3S技術為基礎，將土地測繪成果用于國土資源精確測繪，為實現國土資源精確測繪提供了重要的技術支撐。利用無人機遙感、 CORS和GIS等多種技術，全面、準確、高效地進行國土資源普查。這種基于GIS技術的土地調查方法，不僅能夠提高土地調查的效率和精度，還為國土資源管理提供了豐富的數據支持和科學依據。

參考文獻

[1] 李詠.測繪新技術在國土三調以及自然資源管理中的應用[J].中文科技期刊數據庫（全文版）工程技術，2023（4）：4.

[2] 周傳華，王茜，王玉華.3S技術在土地規劃與管理中的應用研究[J].智能城市應用，2023，6（8）：108-110.

[3] 楊淋.3S技術在土地資源管理中的應用[J].科學與信息化，2023（10）：72-74.

[4] 伍世健.3S技術在鄉村土地資源規劃中的應用[J].智能城市，2023，9（10）：62-64.

[5] 周友祝.3S技術在土地變更調查中的應用探討[J].南北橋， 2023（2）：3.