3S技术在第三次全国土地调查试点中的应用

覃智

摘要：土地调查是我国土地管理的必要工作，其是针对全国范围的土地进行调查。第三次土地调查从18年初就开始进行各项工作，若将3S技术运用在调查中，将会对调查起到很大的促进作用。3S包括GPS、GIS和RS，三项技术的结合使用，使得土地统计人员能够清晰地了解到全国土地的详细情况，减少统计工作的难度和错误率。

关键词：3S技术；第三次；土地调查；应用

现阶段我国对土地的调查工作已进行了两次，第三次大规模的普查正在进行当中，为保证调查工作更加精确，在前两次的基础上融入了3S技术，这使得复杂的调查工作变得简单起来，土地勘测将现代化探测技术融入其中，是土地调查工作发展的必然趋势。

一、3s技术概述

在上世纪七十年代，我国就开始对定位技术进行研究。随着科技的快速发展，原来单一的定位技术发展成为3S技术，极大地方便了各项管理工作。3S技术各有优势，下面分别对各项技术加以介绍：

GPS技术与其它两类技术相比是目前我国研究时间最长、最成熟的技术，能够实现对区域的全天监控，很多工作可以自动进行且具有很高精度。在上世纪九十年代，我国全面建成三维定位系统，真正实现对海陆空的全面监控，该项技术由卫星定位系统、地面操作装置和用户系统组成，通过空间坐标系将人或物进行精准定位[1]。在军事上得到广泛使用，为警方提供全国各地的监控数据，在追踪罪犯是使用取得了较好的效果。此外该技术在其它领域也有应用，如摄影、土地测绘、工业生产等。下图是对GPS定位技术的形象图解：

RS是集测控和识别为一体的技术，将该项技术安装在相关设备中，可以有效接收卫星反射回来的电磁波。RS对电磁波信号进行扫描和整理，将其转化成计算机能够识别的数字信号，能实现对土地构造和地理环境探测和分析。该项技术不需要工作人员进行实地检测，通过卫星遥感平台就能实时获取想要的各种信息。遥感技术结合各项设备能够独立完成信息接收、传递、处理的所有过程，有效促进勘测部门的各项工作。目前该项技术的使用领域非常广泛，在物种统计、预测天气、监控交通安全等方面遥感技术都有所涉猎。此外，红外遥感技术的实现，使得科研人员对城市热岛效应的研究速度明显加快。

GIS就是一个庞大的地理信息系统，将其安装在计算机上，就能实现对各个地区的信息统计和管理。该系统可以同时录入各项数据并将其进行整理和分类，具有较大的存储容量，对数据还具有一定的分析能力。该技术对土地情况进行分析，可对土壤组成、含水量等因素进行精准计算，并综合数据库中的内容给出最佳的改善方案。信息库同时还提供检索和查询功能，只要在搜索框输入关键字，系统就能按照相关性进行排列，研究人员获取数据变得方便快捷。

二、该项技术运用在土地调查工作中的优势

人口的增多使得很多土地被开发，再加上工业生产的影响，近年来土地的质量和物质组成都发生了很大变化，这极大地增加了调查的工作量，工作的难度和繁琐程度也逐渐增大。基于此情况3S技术被应用到其中，下面对该项技术的使用优势进行介绍：

（一）影像表现更加清晰

在以往土地调查的过程中，采用的成像技术比较落后，且覆盖面不全。很多边远地区的土地，在勘测过程中很难得到完整清晰的影像。前两次土地勘查时通过卫星映射出来的影像是黑白色的，只能得到土地的面积信息。3S技术的使用，使得影像的颜色变成真彩色，利用完整的光谱将土地、丘陵等分布区别开，在必要的情况下会使用红外影像。在此技术的支持下，DOM的纹理更加清晰，对比度、饱和度等方面都比前两次的土地调查效果好。

（二）底图编制更加规范

底图编制的质量受DOM分幅的影响，之前两次的土地调查分幅条件达不到相关标准，在此次调查过程中3S技术的使用使得其分幅标准与相应的国家规定十分接近。再加上图廓、边界的基础上，影像底图对边界的划分已经细化到市、县，且划分严格遵照边界管控规则，分区更加明确，进一步方便技术人员进行土地调查工作[2]。

（三）影像底图的制作精细化

影像底图基于3S技术进行制作，有效提升土地调查结果的精度，下面介绍其主要的制作过程：

1.制作准备。

在制作前需要满足两点要求：系统中有精确的数学模型，可以实现对某个地点的精准定位；图像具有显著特点，识别时不会出现偏差。底图的制作需要准确的数据，因此第一步需要选择最佳的遥感数据。

分辨率是数据选择时着重考虑的因素，在遥感技术中，分辨率又分成光谱和空间两种分辨率。前者指的是传感器对电磁波的记录，必须达到一定的范围要求。若想提升图像中物种的可被识别能力，需要对波长范围进行合理控制，通常选择波长范围窄的传感器来记录反射波。后者指的是对最小目标的分辨能力，想要将土地调查细化到土质、树木数量，需要选择空间分辨率较高的遥感数据。

遥感数据的选取还受到地域的影响，在对乡村土地进行调查时，适合的数据包括美国OBWIEW-3、英国TOPSAT等。适合城乡结合的数据有美国OBWIEW-1、韩国KOMPSAT-2等。总之数据选择时，需要结合该区域的具体情况，并对照标准进行选取。

2.预处理

该过程是针对卫星反射回来的遥感影像进行的，经过各项校核和改之后才能作为土地调查的参考资料。对影像进行预处理直接影响到后期图像制作的质量和精度，因此必须对该过程严格把关。通过三方面的校正，就能完成图像的预处理工作：

首先是对輻射的校正，辐射误差过大会导致影像出现变形，大气、太阳的高度、地形的变化等都可能使辐射出现误差。为减小误差需要可以对以下两方面进行校正：传感器在使用前对其初始参数进行校正，使用一段时间后再次校正；通过物理方法校正，如滤波、平滑化等。

其次是对几何图像的校正，该过程是在用户使用产品时进行的，可以利用各类图像处理软件对影像信息进行修正和美化。应用级的校正需要参照系统原有的地形图，重新建立校正模型[3]。该校正方式用户可以自行完成，但利用软件进行校正具有很大的局限性，重新采样会损失原始图像的很多信息。

3.空间配准

影像在采集时使用的传感器不止一个，多个传感器的使用能提升图像采集的精度，空间配准的存在，是为了将不同传感器拍摄的画面进行融合。通过对不同角度的画面进行分析和处理，可以得到更加准确的三维图形。空间配准操作可以将不同的数据源进行很好的协调，使得土地信息更加全面的展现出来。

4.图像成型

底图成型是制作的最后一步，为使图像更加逼真，调查人员可在图像上清晰的看到土地的类别，成型时需要利用真彩色调对图像进行处理，将河流、森林等直接呈现在图像上。成型操作时，首先需要将多源影像进行整合，去除其中冗余的部分。其次将众多影像中不同的部分融入到图像中，经过润色后就得到一幅安正的图像。

三、3s技术的具体应用

（一）具体应用步骤

现阶段国家对土地调查工作非常重视，已经给出了大的指导方向。各地区的政府和土地资源局需要结合当地发展的具体情况，利用3S技术制定出符合当地情况的土地调查方案。调查过程大致可分为卫星采集数据、整合土地数据信息、利用合适的调绘法将当地土地的遥感影像进行绘制。该项技术在土地调查中进行应用可从以下几点内容出发：

在国家给出的土地调查大方向下，根据本地区的实际情况，制定具体的调查目标和方向。同时对内业进行核查，对其中存在的问题加以解决，并加强对各项工作的审核力度。按照国家最新出台的标准，将现有調查数据与标准进行对比，对不达标的地方进行补充测量。

将GIS系统安装到计算机上，对土地资源进行整合，对传感器反馈回来的信息加以整理，将重复的部分删除，补充信息不完善的地方，同时将检测过程中存在的疑点列出。对各类信息的有效整理，为二次补测提供了有利的参考依据。

使用定位技术，对存在疑点的位置进行定位和跟踪检测，目前定位技术能够精确到几米之内。通过相应技术将疑点放大，技术人员可以清楚的看到该区域内正在发生的情况，就可以有针对性的处理。

可对二次补测工作进行详细检查。检查工作主要以远看近判为主，先通过各项检测设备对二次测量区域进行大致的查看，对形态、边缘等进行初步判定。然后拉近观测距离，对补测结果进行仔细分析，若测量结果合格则进行下一步，反之继续进行补测。

利用该项技术对图像进行处理和存储，图像处理需要借助外业调查的结果，在影像上标出土地的类型、大小等重要的参考数据，同时结合土地的航拍数据对图像进行校核。内业和外业的操作要保持高度一致状态，可以利用路径回放对拍摄情况进行查看，可对图像的校核起到一定的帮助作用，完成图像处理之后，工作人员就可对调查数据进行整理，然后上传到数据库进行存储。

（二）实例分析

以抚州市南丰县为例，进行土地调查工作，其调查过程如下：

1.确定测绘范围

该县位于抚州市的东南方向，旅游业、生态农业的发展势途很好，南丰县有蜜桔之乡之称。测绘范围东起县城周边，北至县城外部的公路，县城南部是老城区，老城区的房屋密集度很低，土地未进行合理规划，且巷道狭窄大型车辆难以进入，外围城区房屋大多整齐，街道开阔。

2.确定目标

该县土地调查的目标如下：利用3S技术对当地的地形、地貌进行测绘，并绘出测量区域的准确边界；将各项测绘数据输入最新的土地分类系统，实现对测绘区域面积的精确计算；建立专门管理该县土地的地理信息系统；通过卫星定位和地理信息测绘技术，实现对调查区域的实时监测[4]。

3.3S技术的具体作业过程

准备阶段：为保证计划详细，需要手机详细的资料，组建调查团队时需要挑选专业水平的人员；做好土地调查的宣传工作，并准备后期需要用到的调查表格和测量仪器。

进行地形测绘：用四等水准和图根控制的测量方法，然后对测绘内容进行修正。

调查地籍：对土地的种类、界限、从属权进行调查。

测绘地籍：校正图纸准确度，计算总面积量，制定相应的曲线图和表格。

最后将调查到的资料分类整理，并将纸质资料归档，电子资料上传到加密数据库中，并编写关键词索引程序。

4.测量内容和误差处理

为实现对该县的全面检测，需要使用D级和E级的GPS测量网，不同等级测量需要遵守不同的技术要求，下表一是具体要求：

对于计算机监测到的实时数据，要进行校核。采用的校核方法为基线解算，将双差固定解作为最终的校核结果。为保证测量网没有遗漏之处，还要进行平差处理，将定位网中的漏洞暴露出来，技术人员就能有针对性的修正。

最后是图根的控制测量。在二级导线下合理布置图根点的密度，二级导线需要贯穿河流，转角存在的地方增加点的密度。通常用十字槽或者是田字形记号对点进行标记，并按照测量的先后顺序对点编号。对图根点进行平面测量，确定每个点的平面坐标。

完成上述工作，土地调查接近尾声，将该县的地籍库建立起来即可，地籍库建立流程如上表二：

四、结束语

科技的进步为各项社会工作带来了便利，3S技术运用在土地调查工作中不仅提升工作人员的工作效率，还有效改善以往土地调查中的很多缺陷。定位系统、地理信息管理系统、遥感技术的结合，使得调查人员不用走访各个地区进行实地考察，就能清晰的监控到土地的实时情况。

参考文献：

[1]方文玉.GIS技术在土地变更调查中的应用探讨[J].建筑工程技术与设计，2016，（12）：497.

[2]毛文鸿.基于3S技术的土地调查成果在国土资源管理中的应用[J].湖北第二师范学院学报，2016，（8）.

[3]刘旭，蔡四辈.3S技术在第二次全国土地调查中的应用[J].测绘与空间地理信息，2013，（2）：111-114.

[4]周健.浅谈现代测绘技术在土地开发整理中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（19）：7201-7201.

（作者单位：广西壮族自治区地理信息测绘院）