测绘地理信息技术在土地综合整治与生态修复中的价值

文元山

（元谋县土地开发复垦整理中心，云南 元谋 651300）

0 引言

土地资源是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类最珍贵的资源，也是不可再生资源。我国人口众多，人均耕地资源十分紧缺。20 世纪90 年代末，我国的耕地面积呈下降趋势，耕地质量随着建设用地的增加而下降，对可持续的土地资源使用产生了消极的影响。城市化进程会造成大量的耕地流失，如何在“吃饭”和“居住”之间协调好，保护耕地红线，成为当前迫切需要解决的问题。土地综合整治与生态修复是一项综合性的措施，通过对现有的土地进行综合整治，可以有效地盘活现有的土地资源，加强土地的利用性、适度的补充和提高耕地的生产能力。

1 相关概念

土地综合整治与生态修复工程具有政策性强、涉及面广、技术复杂等多方面的综合工程，其工程设计、数据综合、控制系统等要求具有动态、系统性、技术性等特征。在土地整备区的选择、工程设计、工程实施、工程监理、竣工验收、改造后的产权调整等各个环节中，都存在着大量的技术问题。地理信息技在土地综合整治的信息获取、规划设计以及后期实施效果的观察等方面都有其独特的优越性，可以极大的提高规划的时间，为政府的决策做出迅速的反应，同时也为土地综合整治与生态修复项目节约了大量的人力、物力。

1.1 土地综合整治与生态修复

通过对耕地、水、路、林和村的综合整治，对因生产、建设和自然灾害造成的损失进行恢复，对适宜农业的荒草地、裸地、沙化地进行开发，以增加耕地的数量，改善耕地质量，稳定生态环境，促进节约集约用地，是实现经济和社会发展的关键措施。

1.2 地理信息技术

1.2.1 GPS-RTK 测绘技术

GPS-RTK 技术是以载波相位测量为载体，以GPS接收机间的无线通信技术为主要技术支撑，在基准站和流动站的基础上进一步提高的一种具有较高精度的测绘技术。GPS-RTK 测绘技术是将基准站建立在一个已知坐标上，通过无线电和流动站之间的连接，使其可以存储来自于电流站点的载波观察信号，在这些数据的支撑下，计算出移动站点的空间坐标，再通过投影参数、坐标系统等变换，最后得出被测对象的三维坐标。GPS-RTK 技术在土地综合整治与生态修复和生态恢复中得到了广泛的应用，尤其是在前期地形图的测试和绘图中起到了很大的支撑作用[1]。

1.2.2 遥感技术

遥感技术的特征在于不与物体直接接触的情况下，能够采集到物体的电磁波，并通过传输、处理、分析、解译等手段来探测和识别物体的几何、物理性质、相互关系及其变化的规律。遥感技术能够提供多频段、多时相的地面图像，能够实时地反映出该地区的自然资源状况，为土地综合整治工作提供了丰富的资料来源。遥感影像可以使项目区域内的土地使用状况有更直观的了解，对地形地貌、空间形态等进行更有现实意义的分析，同时也方便了项目区群众的辨认和信息披露，使公众能够积极参与到设计中来。

1.2.3 地理信息技术

地理信息技术是我国国土资源开发与利用中的一个重要组成部分。目前，地理信息技术已成为目前建设用地信息系统的一个重要平台，它的目标是通过对土地实际情况的调研和详细的登记，对土地资源进行系统的统计和评估，为地籍管理工作提供参考，使土地法律咨询工作更加方便。通过建立城镇地理信息技术和地籍管理体系，对土地进行有效的评估与分析，可以使国土规划工作的顺利进行，对国土政策决策产生重大影响。

2 应用情况

地理信息技术在土地综合整治过程中的运用，不仅为国土资源的治理和使用提供了有力的依据，而且还为土地综合整治工作提供了科学依据。例如遥感技术可以获得土地使用情况和变化情况，GPS 定位，地理信息技术进行综合分析、规划设计，遥感技术对整治成效进行跟踪[2]。

2.1 实地踏勘

土地综合整治与生态修复项目的立项现场踏勘，主要是通过查阅资料、实地察看、走访农户和座谈交流等方式对项目的基本情况进行实地调查。在实地考察中采用了地理信息技术要点如下：①利用卫星图像资料，对待治理区域进行地形、地貌的基础信息，利用地理信息技术软件对现有地形图进行矢量化。②GPS 能够准确地获得目标的位置，准确地确定项目区的边界，进行线性的工程设计。③在调查结束后，将GPS 数据输入数据库，利用地理信息技术对土地综合整治与生态修复区域进行分析和设计。

2.2 工程可行性分析

在土地综合整治与生态修复方案的可行性研究阶段，利用ArcGIS 和MapGIS 地理信息技术软件，对整治区域进行了系统的分析和设计，为项目的规划、布置和工程设计提供了依据，为项目的建设提供了科学的依据。利用实地勘察阶段收集到的资料，在室内进行设计，利用地理信息技术软件对土地平整、交通道路、灌溉排水、生态环境等工程进行有选择的规划、设计，并对工程规模进行测算，以确定工程的实施是否可行。

2.3 方案设计

土地综合整治规划设计资料的编制、施工、变更、竣工，都需要对大量的空间资料进行分析，包括图件、指标、布局等。地理信息技术能够满足工程规划成果查询、存储和共享的需求。地理信息技术在土地综合整治规划中的应用，包括土地综合整治与生态修复信息数据库、土地综合整治与生态修复总量测算、土地综合整治与生态修复信息化管理四大方面。土地综合整治的环境影响评估.在土地综合整治项目的规划和设计阶段，一般需要1:200 的平面布局，利用GPS、RTK 等测量技术对项目进行准确的测绘和布点，利用地理信息技术系统对项目区的水源、地形、原有道路、居住区进行详细的规划和布点。利用地理信息技术构建了土地综合整治工程的属性数据库和向量数据库，可以对土地综合整治与生态修复工程进行及时、高效的监测与管理。利用地理信息技术，利用规则网格技术、三维建模技术和可视化技术，可以对各种资料进行辅助计算，可以有效地进行开挖土方、桩点地面高程的计算，从而更好地进行资源的分配和可视分析。同时，Arc 地理信息技术强大的绘图功能，可以方便地进行项目的调整，并提高项目的执行效率[3]。

2.4 工程执行期

根据土地综合整治与生态修复工程的内容和功能，将土地综合整治与生态修复工程划分为5 个主要项目：农田治理工程、土地平整工程、农田防护工程、道路工程和拆迁工程。通过地理信息技术可以对工程的具体情况进行分析。

耕地的耕作层、平整度、灌溉排水条件、道路标准、生态防护措施等，均须按国家有关规定的技术标准进行。在工程实施过程中，对工程建设前、后期、后期的数字化数据、航拍等数据进行了分析，能够精确地确定新改建沟、渠和路等工程的工程量。通过DEM 的辅助计算，可以准确地确定项目区域各区块的设计填挖和施工填挖，并对施工单位的填土工程进行了验算。

3 测绘地理信息技术在土地整治与生态修复中的具体应用

3.1 研究对象概述

以云南省元谋县区域为例，这里的耕地大多是农田，但是由于这一次的耕地并不密集，所以很难将土地的利用率最大化，也就没有办法进行大规模的发展和大规模的种植。另外，在农业生产中，由于当地农民对农业生产的认识不足，导致在实际耕作中欧大量施用化肥，从而导致了土壤的不同程度的污染。为提高当地的土地资源利用效率，通过对当地的土地资源进行研究，采用有针对性的方法来恢复和治理生态环境，在具体的整治和修复中，要充分运用无人机测量技术，对该地区的土地资源和分布进行监测，以便掌握相关的产权问题，为农业用地的整合和恢复提供有力的信息支撑。

3.2 外业数据的收集

在进行野外数据采集之前，必须先对工作区的地形、地形进行初步的勘察，然后在采集到的资料中，将工作区域划分成不同的区域，并制定相应的航线和参数。确定无人机的具体起飞位置、确定飞行高度、方向与航向的交迭高度等。根据已探明的地形特征，将该特定的研究区分为两个区，其中一区为450m，一区为500m。在两种情况下，飞机的侧向交迭率分别为60%和70%。在进行飞行作业之前，应按照工业技术规范的规定，设定地面象控点，但由于某些地形的变化比较大，因此必须增加象控点的密度，使成像点的密度达到3.5个/km2，另外一片地形比较平坦，可以把控制点的密度调到2.5 个/m2。

3.3 业内数据护理

每天都要检查无人机的航拍视频，确保视频的质量，如果不能满足使用的条件，就必须重拍，确保最后的效果符合实际需要。通过相应的软件对其进行加工，得到高清晰度的产品。在加工过程中，主要按照以下程序进行。首先，要经过重叠度、弯度、清晰度等对影响数据的检验，为下一步的作业打下良好的基础。其次，将图像和POS 数据输入相应的软件中，使图像数据能够一一对应。最后，对研究区的文献和科学信息进行提取，获取地形图、土地资源权属等相关信息，为今后的土地综合整治与生态修复和治理工作提供科学依据[4]。

3.4 外业数据的收集和绘制

要进行室内和室外的综合采集，野外采集的数据非常重要，尤其是大尺度的地图，更是要进行野外采集。现场数据的采集一般有3 种方法，具体的选取要视仪器的不同和现场操作方法的不同而定：①一些比较常用的测量仪，比如经纬仪和水平仪，他们会将测量的结果记录下来，然后通过行业的数据处理，输入电脑上。②利用测距经纬仪进行测量，包括水平方向测量、天顶距测量、测距测量等。要对一部分计算部分的电子手薄进行观察，并将其存储起来，并将其输入电脑。③采用RTK、全站仪等设备进行现场测量，并将数据传送到终端或者笔记本电脑上，通过数据终端或者便携式存储卡，将数据输入电脑中，这样就可以实现从外部观察到内部的实时处理。

4 前景与展望

4.1 强化土地治理工作的后续监管

土地治理，尤其是对耕地的治理，是一项系统工程。早期开垦的土地，要不断地进行土地的投资和经营，使土地的肥力和土地资源得到充分的利用，以适应作物的生长。所以，既要抓紧耕地的数量，又要加强耕地的质量，确保耕地的质量和工程的质量。通过对耕地进行综合整治，实现耕地质量、改善生态环境、提高土地产量、增加土地供应，实现耕地总量的动态均衡，实现土地资源的集约利用。利用遥感技术，对整治区域内的各类地物进行了观测，并对整治后的土地利用进行了远程、实时的监控。利用遥感影像的频谱反映信息，可以对土壤的肥力进行分析，从而保证了耕地的质量。

4.2 3D 可视化技术和分析函数的应用

传统的土地综合整治与生态修复设计多采用Auto CAD 和地理信息技术进行平面规划，但都是以点、线、面为基础，不能充分发挥其功能和特征。单纯的平面图在规划效果上缺乏逼真度，不能进行直观的分析。利用地理信息技术的三维分析模块，可以对地形数据进行可视化。通过对项目区的遥感图像与DEM 模式的叠加，可以得到项目区的立体图像，从而可以了解项目的地貌特征、坡度、坡向、土地利用类型、基础设施的布局。利用ArcScene 中的可视化飞行技术，可以对项目区进行直观、动态、多角度、全方位的观测，并能在虚拟的立体空间中进行显示、查询、分析等功能。将工程计划与3D 图像相结合，既能验证规划设计方案的适用性，又能协助审核工程量，从而提高审核工作的效率，并能有效地评估项目的合理性和可行性[5]。

5 结语

土地综合整治与生态修复是确保耕地总量动态均衡的一项重要措施，它是一个涉及多种技术、多学科的复杂工程。它直接关系到地方的经济发展和对现有土地资源的集约化利用。在推进工业化、城市化进程中，要注意土地的合理使用。在土地综合整治工作中，运用现代地理信息技术和现代先进的数据库技术和测绘技术，不但可以方便地进行土地综合整治与生态修复的基础资料，而且可以极大地提高规划决策的实效性和远程监管能力，有利地降低人力、物力和财力的投入。