测绘地理信息技术在土地整治与生态修复工程中的应用策略

干峥

岱山县村镇建设管理中心/岱山县住房保障和房产管理中心 浙江舟山 316200

自改革开放以后，我国城镇的发展情况发生翻天覆地的改变，农村地区中存在的环境问题及土地结构问题，深受国家部门的关注，自本世纪以来，全国各地开展的土地整理与修复工作已经逐步深入，系统的将零散土地建设与生态环境整治等方面作为工作进行规划，进一步提升了农田的生产能力与排水耕作能力，使农村的整体环境都发生了质的改变。测绘地理信息技术的应用使得土地整治与生态修复工程效果更加明显，增强了农田对自然灾害的抵抗能力，而且城乡用地之间的矛盾也得到有效的缓解，而测绘地理信息技术可以作为基础的测量技术，为土地整理与生态修复项目提供支撑，可以有效的增强整个项目的测量质量。

1 测绘地理信息技术在土地整治与生态修复工程中的应用

1.1 GPS-RTK测绘技术

GPS-RTK测绘技术是通过载波相位观测值开展的实时动态定位技术，在基准站与流动站之间保持误差一致，可以通过GPS接收机来增加无线电通讯系统的测量精度的，所以有机整体的测量精度需要通过测绘技术来提升，技术人员在工作的状态中，应当将基准站设置在已知的坐标之上，再通过电台将观测到的消息传输给流动站中，发送相关坐标数据，实时的传输载波观测信号，信号是从基准站中发来的，又包含着流动站采集的一些信号，技术人员就可以通过系统解算出站间的基准向量，如果应用投影参数的分析方法，就可以获得流动站在坐标系中的三维坐标数据。GPS-RTK技术的使用优势还表现在能够实现野外的厘米级定位，能够呈现出速度快、精度高的特点，可以用于土地整治与生态修复工程的各个阶段，根据大比例尺的地形图情形要求来做好规划，其中的测量距离也会有所限制，而且信号受到地势的影响较大，作业的自动化程度较低，户外的作业时间较长，但测量效果却比较显著，所以GPS-RTK的应用前景还是非常可观的[1]。

1.2 无人机摄影测绘技术

无人机摄影测绘技术是现代测量技术中的新内容，以遥感传感器技术为基础，结合GPS差分定位技术等内容融合得出的高科技测量技术，无人机上配备高分辨率的摄影设备，而且能够在传感器的作用下，将无人机作为飞行平台收集测量信息，快速的捕捉目标区域的航空影响，通过专业数据处理软件来调整影像的坐标及拍摄角度等信息，获取飞行角度及高层数据，连接航空获取的影响，并且能够实时的生成测量要素，得出数字产品地图。无人机摄像系统中包括无人机平台、任务荷载的子系统及地面控制系统等，另外有数据链路子系统及数据处理系统等模块，整体系统的机动性较强、作业方式非常灵活，对空间的分辨率较高，所以无人机摄影测绘技术在土地整治与生态修复工程中的应用非常重要，尤其是前期准备阶段，无人机的应用更加广泛。但是无人机摄影测绘技术的限制性也比较突出，包括无人机的稳定性较差、摄像幅宽较小且整体的数据流较大，所以后续的数据处理相对复杂，而且兼容性有待考察[2]。

1.3 GIS技术

在现代信息技术计算机硬件系统与软件系统的支持下，GIS技术的应用推动了许多新技术的涌现，而GIS始终作为基本的地理模型分析方法，可以对多种空间及动态的数据进行实时获取，如图形数据、遥感图像数据、属性数据等方面，完成获取、储存、管理、编辑及显示等多种功能，产生更高层次的地理信息之后，能够用于解决复杂的工程规划问题与管理问题，整体系统的空间功能较为强大。在土地整治与生态修复工程施工技术的服务阶段，技术人员可以在GIS技术的基础上，快速建立起土地的利用数据库，并进行全过程的跟踪建设服务，完成土地整治和生态修复工程的基础工作，包括建设整体的数据库雏形，对民居点及其他方面内容的规划，可以提升土地整治和生态修复工程决策阶段的科学性，相关工作的理论性及潜力等级，都需要通过GIS技术进行确定，通过技术的应用来发挥作用[3]。

2 测绘地理信息技术在土地整治和生态修复工程中的实践案例

2.1 土地整治和生态修复工程的概况

某城镇位于我国东南部，距当地的市中心约15km，该区域的行政总面积为80平方千米左右，总人口数约为7万人，下属的30个行政村地理位置非常优越，交通条件比较便捷，而且三面环江，东北方与该市中心相距一条江，城镇的地形呈现西北高、东南低，半丘陵半平原的地势，多以农用地为主，土地占比约为60%，建设用地约占25%。当地受到传统的农作形式影响，沿用承包到户的经营模式，思维属于小农经济，双浦镇的耕地呈现出碎片化的发展趋势，并且农村的建设用地无序化严重，当地的农村产业发展非常零散，所以当地开展了土地整治和生态修复工程的项目，将当地的全域土地作为勘测规划项目的重点，通过工程测量及无人机航拍等技术的应用，获取许多高清的影响，呈现出大比例的现势数据，开展了巨大高清地形测绘工作，延续了后期一系列的项目监理、工程立项及规划设计的操作，其中的信息化特点非常明显。在土地整治和生态修复工程项目的实施过程中，链接工程设计与乡村建设工作是推动现代农业园区建设的关键，由于项目规模的扩大，所以第一期的土地整治和生态修复工程项目应用重要是在A村附近开展无人机航拍活动[4]。

2.2 采集户外作业数据

技术人员在采集户外作业数据之前，应先对所测区域的小比例尺地形图及影像资料信息进行深度分析，掌握所测区域的地形物体分布情况，道路分布情况，信号分布情况及建筑分布情况等，将这些信息全面的掌握以后，结合相关现场的实地勘察情况，研究适合无人机的起降场地，确定好无人机的飞行路线及无人机的航飞高度，将相关参数作为基本的条件，为采集户外作业数据做好前提条件。技术人员可以在一万像素为间隔的前提下布置一个平高点，在所测区域的周围再布设平高点，结合已经有的资料研究无人机航线之间的像控点，要在两条航线之间的重叠区域中布置，研究公用的像控点，则可以考虑航线方向的6片重叠区域，不公用的像控点则可以布置在航向的3片重叠区，这种像控点布置方案可以最大程度的保障影像清晰度，使测量信息更加准确、全面。技术人员在地面相对平整的标志点布设了像控点，在本次土地整治和生态修复工程的第一阶段标志点选择中，主要选择了斑马线的角落、堤坝的角落及围墙的角落等，这些明显地面标志物的角落可以更容易确定像控点。第一阶段的作业面积大概在16平方千米左右，户外作业使用的无人机选择了大疆3P型号的设备，飞行速度约为10m/s，航行高度约为180m，重叠率在60%-80%之间，所以信息更加全面，飞行的线路东西走向为S型，所设计的航线是8条，每次拍照的间隔距离为50m，所以本次的测量航摄点安置了37个，测量工作中获得了300余张影像图片[5]。

2.3 处理户内收集的数据

在本次土地整治和生态修复工程项目中，技术人员采用了俄罗斯版本的APSP软件来处理这些无人机航拍中获取的图像信息，所生成的高分辨率DOM影像资料。技术人员对户外作业采集的图像的重叠度及航线的弯曲度进行检查，又核实了图片的曝光度及清晰度等方面信息，发现检查后的影像能够满足土地整治和生态修复工程中测绘工作的要求，之后技术人员对这些影响进行前期处理，消除了图像中因天气因素或是日照因素引发的数据差异，再使用POS将选择的影像资料导入到PhotoScan的软件之中，创立新工程，确认好图片的精度以后，根据空中三角测量原理及多视图的三维重建模型概念，在系统中自动对齐所有的图片资料，可以在软件中得出密集点，再由密集点得到网格和纹理，构建出数字化的高程模型，便于构建数字正位摄影的影像模型，并且要输出许多相应的成果，而这些成果在软件的应用中就可以得到DOM影像，应用于土地整治和生态修复工程的数据库，提供丰富的测量信息。

2.4 检验分析的成果

技术人员在本次土地整治和生态修复工程的数据检验中，采用了野外实测检验法来验证DOM成果的精确度，检测DOM成果是否能够满足土地整治和生态修复工程对数据的需要。技术人员在实践中采用抽样的方式，获得了8个分幅DOM成果数据，再从这些DOM分幅数据中采集特征点相同的320个，利用GPS-RTK技术进行实地测量，通过对比DOM成果数据的坐标来看，8个随机图幅中的320个特征点平面位置的误差在0.215m左右，最大的误差值也不超过0.224m，而图像中高程位置的误差值在0.341m左右，最大误差值在0.135m，进一步的说明了图像的准确性，而这些数值也符合土地整治和生态修复工程对测量结果的要求。

表1 成果检验DOM成果精准度数值（参考）

2.5 土地整治和生态修复工程第一阶段测量总结

在第一阶段的测量工作中，技术人员应用了GPS-RTK技术、无人机摄影技术及GIS技术，在土地整治和生态修复工程第一阶段的项目测量中发挥了重要的技术。纵观整体技术应用流程，GPS-RTK技术应用优势非常明显，如响应速度较快，对图像的获取精准度较高，可以在户外作业中实现厘米级的定位，尤其是在绘制大比例尺的地形图中，GPS-RTK技术在测绘工作的设计与预算编制阶段优势非常显著。无人机摄影技术在其中的应用则呈现出较强的机动性，而且户外作业的方式比较灵活，可以根据测量工作的需要及时的调整作业方案，需要技术人员预先规划无人机的飞行方案。无人机摄影技术的时间、空间分辨率非常高，在测绘工程的前期准备阶段与竣工验收阶段适用于地毯式的测量工作，可以对土地整治和生态修复工程项目的实施状况进行充分的调查。GIS技术则可以在计算机设备的基础上，利用信息技术、软件系统快速的整理获取的庞大数据资源，如本次土地整治和生态修复工程第一阶段项目测绘中，技术人员使用的俄罗斯APSP软件，对无人机航行中拍摄的图像进行综合处理，快速的建立起土地利用数据库，对图像测量进行全过程的跟踪监管，有助于建设起庞大的土地整治和生态修复工程基础数据库，在整理居民点规划与整治工作中，提供科学的决策，发挥GIS系统的信息化功能，凸显出测算整治理论的潜力[6]。

在实践中也可以看出，技术人员将GPS-RTK技术、无人机摄影技术与GIS技术有机整合，在各个环节的工作中都可以凸显出巨大的技术优势，让该地的土地整治和生态修复工程更加完善，实现了项目实施过程中的项目建设。技术人员从实践中总结出以下经验，各类技术的应用要考虑各个阶段工作的需求，土地整治和生态修复工程的测绘工作需要各个环节组成，但是各个环节的工作需求都有不同，而各类技术的优势也有所差异，所以应用针对性的技术方案，在不同的需求点上应用不同的技术，可以使土地整治和生态修复工程收获更好的测绘效果。总体来说，土地整治和生态修复工程的第一阶段测量成果比较显著，从成果检验DOM成果精准度数值比对中，就可以显现出整体工作部署的合理性，既满足了土地整治和生态修复工程对数据精准度的需求，也改进了传统测量方法的不足，用信息化的形式提升了地质工程测绘工作的水平。

3 结语

在实际的土地整治和生态修复工程应用中，测绘地理信息技术的应用有多种方式，包括常见的GPS-RTK技术、无人机摄影技术与GIS技术等形式，这三种在实践中较为常用，而且应用程度较高，技术人员在应用这三种技术时，要分别考虑各种技术的使用优势，并结合具体的工作予以合理的分配，将技术应用于适合的工作环节中，可以从土地整治和生态修复工程的测绘中体现出技术的实用性。而且土地整治和生态修复工程对测绘地理信息技术的应用要求也需要根据项目的内容进行确定，技术人员要综合考虑多方面的要求，再制定科学的实施方案，将测绘地理信息技术作为基础的技术支持，保障土地整治和生态修复工程测绘工作的顺利开展，再按照顺序完成数据获取、数据分析及数据统计的过程。