3S技術(shù)在土地整治項(xiàng)目中的新應(yīng)用

霍英棟，李艷華，常小燕

(1.山東明瑞土地工程技術(shù)有限公司，山東 泰安 271000； 2.山東云景土地開(kāi)發(fā)整理有限公司，山東 青島 266000； 3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018)

0 引言

3S技術(shù)是遙感技術(shù)(Remote sensing，RS)、地理信息系統(tǒng)(Geography information systems，GIS)、全球定位系統(tǒng)(Global positioning systems，GPS)的統(tǒng)稱(chēng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，3S技術(shù)發(fā)展迅速。土地整治是對(duì)低效利用、不合理利用和未利用土地進(jìn)行綜合治理，對(duì)生產(chǎn)建設(shè)和自然災(zāi)害損毀土地進(jìn)行恢復(fù)利用，以提高土地利用效率和效益的活動(dòng)。3S技術(shù)體系是現(xiàn)代土地整治工程中的關(guān)鍵技術(shù)支撐。GIS、GPS、RS的綜合應(yīng)用，提高了土地整治項(xiàng)目的工作效率，使數(shù)據(jù)精度和成果質(zhì)量得到了顯著提高[1]。

1 3S技術(shù)在土地整治項(xiàng)目中的應(yīng)用

1.1 RS技術(shù)

RS技術(shù)可以方便快捷地獲取土地整治項(xiàng)目區(qū)的地物、地貌信息及相關(guān)地物的空間位置。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)憑借其機(jī)動(dòng)靈活、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低等優(yōu)勢(shì)[2]，被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)土地整治工程中，特別是在一些小區(qū)域土地整治項(xiàng)目區(qū)和飛行困難地區(qū)，無(wú)人機(jī)能充分發(fā)揮全自動(dòng)無(wú)人飛行、低空作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，快速高效地獲取整治區(qū)域的現(xiàn)狀地形地物信息。

1.2 GPS技術(shù)

傳統(tǒng)的野外勘測(cè)多采用手持GPS接收機(jī)和RTK實(shí)現(xiàn)定位功能，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)搭載GPS接收器可以在短時(shí)間內(nèi)獲取較高分辨率的航空影像，在獲取影像的同時(shí)可以準(zhǔn)確掌握無(wú)人機(jī)所在位置、飛行時(shí)速等相關(guān)數(shù)據(jù)[3]。

1.3 GIS技術(shù)

利用GIS 技術(shù)可以便捷地制作各類(lèi)規(guī)劃圖件及專(zhuān)題地圖，進(jìn)行土地平整工程土方量計(jì)算等，還可以統(tǒng)計(jì)土地整治前后各類(lèi)用地的面積變化情況。隨著信息技術(shù)及智能移動(dòng)終端設(shè)備的快速發(fā)展，手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備借助各類(lèi)地圖服務(wù)APP，越來(lái)越多地應(yīng)用于土地整治工程中[4]。野外踏勘時(shí)移動(dòng)設(shè)備攜帶方便、成本低，可以在電子地圖、遙感影像上實(shí)時(shí)標(biāo)識(shí)路線(xiàn)、標(biāo)注關(guān)鍵點(diǎn)，提高了野外踏勘的工作效率。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 利用無(wú)人機(jī)航測(cè)獲取項(xiàng)目區(qū)高分辨率遙感影像

寶山鎮(zhèn)土地整治項(xiàng)目區(qū)位于青島市黃島區(qū)西北部，地勢(shì)東北高西南低，屬丘陵地貌。由于項(xiàng)目區(qū)面積較小，地形復(fù)雜，土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)要求精度高，衛(wèi)星影像難以滿(mǎn)足精度需要，本項(xiàng)目采用無(wú)人機(jī)航拍獲取項(xiàng)目區(qū)影像信息[5]。

使用搭載禪思P1鏡頭的大疆經(jīng)緯M300 RTK無(wú)人機(jī)，在進(jìn)行無(wú)人機(jī)外業(yè)航測(cè)前，要根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地形規(guī)劃航拍路線(xiàn)，根據(jù)項(xiàng)目區(qū)面積大小布置合適數(shù)量的像片控制點(diǎn)，以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)成果利用大疆智圖、ContextCapture Center、Pix4D、Photoscan等軟件處理后，生成正射影像圖DOM、傾斜攝影三維模型，如圖1和圖2所示。

圖1 正射影像圖Fig.1 Orthophotoquad

圖2 傾斜攝影三維模型Fig.2 3D model of oblique photography

項(xiàng)目驗(yàn)收階段，再次獲取竣工DOM影像，通過(guò)與規(guī)劃設(shè)計(jì)階段影像進(jìn)行比對(duì)，可以核實(shí)項(xiàng)目工程的落實(shí)情況[2]。通過(guò)竣工DOM影像與竣工驗(yàn)收?qǐng)D比對(duì)，可以核實(shí)項(xiàng)目工程的位置信息等情況[6]。

2.2 利用GIS技術(shù)進(jìn)行土地整治項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)

項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，利用ArcGIS軟件對(duì)8 cm分辨率的DOM進(jìn)行地類(lèi)判讀，以確定地塊現(xiàn)狀，確定針對(duì)該地塊所實(shí)施的工程。由于丘陵山區(qū)地形條件復(fù)雜，利用傳統(tǒng)地形圖判讀不易直觀(guān)總體把握，使用OSGB傾斜攝影三維模型可以更加直觀(guān)地了解項(xiàng)目區(qū)的高程情況，對(duì)蓄水池、石堰等工程的布設(shè)有著重要參考作用，如圖3和圖4所示。

圖3 利用DOM進(jìn)行蓄水池工程布置Fig.3 Impounding reservoir engineering layout through DOM

圖4 利用DOM進(jìn)行石堰工程布置Fig.4 Shiyan engineering layout through DOM

2.3 利用智能移動(dòng)終端的GPS模塊對(duì)項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行實(shí)地踏勘

通過(guò)智能移動(dòng)終端的內(nèi)置GPS模塊，可以實(shí)現(xiàn)定位尋跡[6]。雖然精度與RTK、手持GPS稍有差距，但足以滿(mǎn)足本項(xiàng)目需求[7]。移動(dòng)終端軟件中集成了多種地圖類(lèi)型[8]，奧維等軟件亦可添加自行發(fā)布的地圖，可利用此功能將無(wú)人機(jī)航片等高分辨率影像和矢量地圖添加到移動(dòng)設(shè)備中。

項(xiàng)目踏勘階段，經(jīng)由ArcGIS處理數(shù)據(jù)后，將項(xiàng)目區(qū)范圍、影像、地類(lèi)圖斑等信息導(dǎo)入到手機(jī)、平板等智能移動(dòng)終端設(shè)備，通過(guò)GPS定位功能引導(dǎo)踏勘人員進(jìn)行實(shí)地踏勘，在踏勘過(guò)程中的信息采集也可通過(guò)標(biāo)注功能進(jìn)行記錄。竣工驗(yàn)收階段，通過(guò)將竣工工程導(dǎo)入到移動(dòng)端，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息與實(shí)地信息的比對(duì)，便于工程的尺寸、結(jié)構(gòu)等信息的核驗(yàn)，如圖5所示。

圖5 竣工工程導(dǎo)入到移動(dòng)端Fig.5 Import of completed project to mobile terminal

3 結(jié)語(yǔ)

目前，3S技術(shù)特別是無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、信息技術(shù)有了飛速發(fā)展，這些現(xiàn)代新興科技為土地整治項(xiàng)目工程質(zhì)量的進(jìn)一步優(yōu)化提供了技術(shù)支撐。土地整治項(xiàng)目中，充分利用3S技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)，以保證土地整治項(xiàng)目規(guī)劃、實(shí)施、監(jiān)管等各階段的工作成效，提升土地整治建設(shè)和土地管理效能。