“3S”集成技術(shù)對土地整治項目實施動態(tài)監(jiān)測的影響

孫書偉

（陜西省土地工程建設(shè)集團有限責任公司，陜西 西安 710075）

“3S”集成技術(shù)是指將遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)以及地理信息系統(tǒng)融合在土地工程領(lǐng)域，進而提高土地工程質(zhì)量和實施效率的技術(shù)手段[1-3]?！?S”集成技術(shù)在宜農(nóng)未利用地開發(fā)中最重要的應(yīng)用主要為新增耕地的位置確定和有效新增耕地的遙感面積測算。由于“3S”集成技術(shù)具有操作簡單、運行速度快、衛(wèi)星影像圖更新及時、坐標定位精確等優(yōu)點，目前，已通過結(jié)合移動終端在多地宜農(nóng)未利用地檢測和開發(fā)中對其進行使用推廣[4]。通過高精度的衛(wèi)星影像圖能夠非常直觀地顯示區(qū)域內(nèi)村莊、道路、河流及其他特征地物，可極大地節(jié)約生產(chǎn)成本和提高工作效率[5]。土地整治項目是利用工程手段改變土地利用格局以及改善土地資源利用效率的重要手段，但目前針對土地工程方面的研究重點在于工程實施完成后的結(jié)果，對于實施過程中的具體細節(jié)往往忽視，從而為工程質(zhì)量埋下一定隱患。

1 “3S”集成技術(shù)在土地整治項目中應(yīng)用現(xiàn)狀

“3S”集成技術(shù)在土地整治中的應(yīng)用，主要包含在土地利用過程中、土地整治工程實施過程中以及土地資源管護過程中。集成技術(shù)可利用GPS快速確定目標，利用RS迅速、客觀地監(jiān)測各類所需信息，最后使用GIS對多種來源的時空數(shù)據(jù)進行綜合處理、動態(tài)存貯、集成管理、分析加工等，將3種技術(shù)有機結(jié)合實現(xiàn)對目標變化過程的信息進行動態(tài)的直觀反映，并通過其處理方法，及時對變化信息進行提取、更新和分析，有利于野外數(shù)據(jù)調(diào)查、數(shù)據(jù)采集和測量的快速完成。由于依靠傳統(tǒng)的作業(yè)方式已難以快速、準確地確定出可開發(fā)耕地范圍，“3S”集成技術(shù)融合了遙感、空間分析以及先進的計算機處理技術(shù)，結(jié)合三調(diào)數(shù)據(jù)、基本農(nóng)田數(shù)據(jù)、林地數(shù)據(jù)以及生態(tài)紅線數(shù)據(jù)等，通過室內(nèi)分析處理，快速篩選出具備實施潛力的可開發(fā)耕地資源，降低了傳統(tǒng)實地踏勘、測量所需的時間成本、人力成本和資金成本。

2 “3S”集成技術(shù)在土地整治項目實施過程中的動態(tài)監(jiān)測

2.1 土地整治項目規(guī)劃設(shè)計中的動態(tài)監(jiān)測

可行性評估論證是土地整治項目規(guī)劃的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的項目規(guī)劃作業(yè)方法一般是利用手持GPS或RTK設(shè)備進行實地測量，同時獲取區(qū)域內(nèi)高程數(shù)據(jù)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)，而相對的，受天氣狀況和GPS信號源強弱影響較大，容易對數(shù)據(jù)采集產(chǎn)生較大的干擾。由于現(xiàn)階段項目實施范圍的偏遠性，交通條件甚至無法滿足測量工作要求，因此對土地整治項目的數(shù)據(jù)采集和規(guī)劃設(shè)計需耗費大量人力、物力。通過衛(wèi)星影像、無人機航測和三維場景構(gòu)建技術(shù)的結(jié)合，能夠提供精準的地形地貌、地質(zhì)條件、土壤類型、區(qū)域內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施以及土地利用現(xiàn)狀和利用程度等基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)和圖庫，將高分辨率遙感影像和無人機影像相結(jié)合，為土地整治區(qū)域優(yōu)化選址以及工程量測算提供科學依據(jù)，極大地節(jié)省了時間成本和經(jīng)濟成本。“3S”集成技術(shù)對土地整治項目的可行性評估和規(guī)劃設(shè)計起到有力的指導(dǎo)性作用。耿黎娜等[6]結(jié)合高分辨率遙感數(shù)據(jù)分析了土地整治項目的可行性，避免了可研階段和規(guī)劃設(shè)計階段出現(xiàn)較大調(diào)整。譚旭等[7]將無人機航測RS技術(shù)、GIS以及三維模型庫等技術(shù)結(jié)合，并應(yīng)用于土地整治三維規(guī)劃設(shè)計中，將土地整治規(guī)劃設(shè)計由二維轉(zhuǎn)到三維。余飛燕等[8]建立了利用無人機航空攝影的遙感平臺，采用無人機航空攝影測量技術(shù)獲取了測區(qū)的DEM及DOM，建立了實景三維模型并應(yīng)用于土地開發(fā)整理項目中，為工程前期的改造設(shè)計提供技術(shù)支持。

2.2 土地整治項目施工監(jiān)管中的動態(tài)監(jiān)測

在土地整治項目施工階段，階段性地利用“3S”集成技術(shù)，如無人機對項目區(qū)進行航拍，能及時、精準、低成本地掌握工程實施進展和安全情況，高分辨率的遙感技術(shù)能夠?qū)椖繉嵤┮?guī)模、新增耕地面積、道路建設(shè)、水利設(shè)施配套以及農(nóng)田防護林栽植情況進行有效獲取，通過提取土地工程地物信息并建立相應(yīng)的評價模型，能夠有效地實現(xiàn)土地整治過程的動態(tài)監(jiān)測[9]。而利用高分辨率影像、面向?qū)ο蠓诸惣靶螒B(tài)學處理手段相結(jié)合的線狀地物自動識別技術(shù)也在土地整治領(lǐng)域取得了重要突破。同時，可對項目或工程的重點區(qū)域或隱蔽施工區(qū)域進行針對性監(jiān)測，避免損失并提高監(jiān)管效率。張超等[10]分析了遙感在土地整治規(guī)劃設(shè)計、施工監(jiān)管及驗收評價工作中的應(yīng)用，總結(jié)了遙感技術(shù)在土地整治項目中的優(yōu)勢。顧錚鳴等[11]利用無人機航拍影像，結(jié)合智能算法識別田間道路和骨干溝渠利用狀態(tài)，并進行了精度驗證，基于無人機遙感對土地整治項目基礎(chǔ)設(shè)施利用情況進行自動分類識別，具有可行性且效率較高。李少帥等[12]以多時相高分辨率RS數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，通過實證研究法、文獻研究法構(gòu)建形象進度評價模型以綜合掌握項目實施進度，從RS影像提取的工程矢量信息分析，評價結(jié)果符合項目實際進展。

2.3 土地整治項目驗收評價中的動態(tài)監(jiān)測

在土地整治項目竣工驗收階段，可利用“3S”集成技術(shù)對項目區(qū)建設(shè)規(guī)模進行復(fù)核，測算竣工工程量，并對項目區(qū)水利配套設(shè)施、道路工程以及農(nóng)田防護林建設(shè)的真實性進行辨識，檢驗規(guī)劃設(shè)計與竣工工程量的一致性，同時可以通過“3S”集成技術(shù)空間成像功能對項目建成后的效果圖進行存檔和備案，更好地將項目展現(xiàn)并快速驗收工程質(zhì)量和建設(shè)情況。而利用“3S”集成技術(shù)提供的影像資料和數(shù)據(jù)，能極大地提升項目形象和公信力，有效提高項目綜合效益。目前，已有多種利用“3S”集成技術(shù)進行土地整治成效評價的技術(shù)方法和操作流程，為項目完成后土壤改良效果提供依據(jù)。另外，將高分辨率遙感影像的光譜紋理信息與矢量數(shù)據(jù)相結(jié)合，可實現(xiàn)土地整治中田塊形態(tài)變化和農(nóng)田防護林網(wǎng)建設(shè)等建設(shè)成效的動態(tài)監(jiān)測。王勇等[13]利用資源一號02C衛(wèi)星數(shù)據(jù)，結(jié)合ERDAS、AutoCAD和ArcGIS等工具進行土地整理項目驗收核查的技術(shù)路線和操作流程，并對該技術(shù)的可行性和準確性進行分析。可準確解譯土地平整工程內(nèi)的地類情況、灌溉與排水工程中的山平塘情況以及田間道路工程中的田間道路整治情況。李巍等[14]使用GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)了對土地整治綜合項目的建設(shè)布局、規(guī)劃設(shè)計、實施監(jiān)督、檢查驗收和成效評估信息化。丁美青等[15]將SPOT-5遙感數(shù)據(jù)與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和主成分分析法相結(jié)合，對土地開發(fā)整理區(qū)土壤有機質(zhì)含量進行定量反演，豐富了土地開發(fā)整理土壤質(zhì)量驗收工作的操作方法。

2.4 土地整治項目移交管護中的動態(tài)監(jiān)測

土地整治項目移交管護責任的落實對土地整治效果具有決定性作用，但項目建設(shè)往往忽略了其重要性，管護責任制度以及項目管理運行方式不清晰，落實主體責任程度不夠。另外，土地整治項目移交管護目前多以定性分析為主，社會效益和生態(tài)效益均存在顯著的滯后現(xiàn)象。黃勇等[16]對土地整治工作中3S（RS、GIS和GPS）技術(shù)在后期管護階段的應(yīng)用情況進行了闡述，提出了建立土地整治信息系統(tǒng)，將3D分析功能與可視化技術(shù)更好地應(yīng)用于土地整治中的建議。而利用“3S”集成技術(shù)可以定量地對項目區(qū)土地利用現(xiàn)狀和作物種植結(jié)構(gòu)等進行實時監(jiān)測，對項目被移交方的管護責任進行動態(tài)監(jiān)測監(jiān)管，如發(fā)生新增耕地棄荒等現(xiàn)象，能夠及時做到信息獲取并精準定位，并且采取相應(yīng)的措施推動主體責任的落實，確保工程建設(shè)與管護責任有機結(jié)合，促進土地整治項目能夠長期有效運行，真正地發(fā)揮其優(yōu)勢。關(guān)小克等[17]利用遙感影像數(shù)據(jù)對整治后耕地邊際化的風險進行多維度評價，識別出現(xiàn)階段影響耕地邊際化的主導(dǎo)因素，對防止耕地撂荒現(xiàn)象的發(fā)生具有重要作用。

3 結(jié)語

“3S”集成技術(shù)與數(shù)據(jù)處理、地學分析等手段的有機結(jié)合，極大地促進了地表信息獲取、土地面積測量、土地利用現(xiàn)狀圖繪制、災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警和規(guī)劃等方面的研究和應(yīng)用進程，是一種能顯著提高土地工程質(zhì)量和實施效率的技術(shù)手段，具有較大的推廣價值和技術(shù)應(yīng)用前景。