3S技术在第三次全国国土调查中的应用分析

摘 要：首先，概述了3S技术的基本概念及其特点。其次，通过介绍用3S技术展开第三次国土精准化调查的具体实施步骤，包括应用无人机RS技术获取数据信息、用CORS技术获取空间数据信息、通过GIS体系实施土地调查评价以及内外业精准调查等方面，展现了3S技术在土地调查中的重要作用。最后，结合具体工程实例，分析了3S技术在国土资源管理中的实际应用效果，旨在助力国土资源管理工作顺利推进。

关键词：3S技术；土地调查；国土资源管理；技术应用

中图分类号：P204 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）07–0-03

土地调查，是指对土地的地类、位置、面积、分布等自然属性和土地权属等社会属性及其变化情况，以及永久基本农田状况进行的调查、监测、统计、分析的活动。第三次国土调查（以下简称“三调”）以《土地利用现状分类》和《第三次全国国土调查工作分类》为依据，开展“不加重、不漏”的实地核查，并对耕地、园地、林地、草地、养殖水面等土地的利用现状、质量和管理属性等进行多个标注。但在实际工作中，某些特殊的地形、地貌等会对土地调查、自然资源管理等工作产生一定的影响[1]。3S技术是一项重要的现代科技手段，而且可以帮助调查人员在野外调查中获得大量资料，还可以对大量资料进行统计和总结，用于辅助国土调查工作顺利进行，确保测绘成果的精度。

1 3S技术概述

1.1 RS技术

遥感（Remote Sensing，简称RS）技术是指在空中或外太空，通过扫描、摄像、传输、处理等方式，对地表目标及现象进行远距离探测与识别的一种综合技术。RS技术是一种新型的、基于卫星的遥感监测手段，已经在气象观测与预测、农业病虫害的现代化监控、植被调查、作物估产、国土资源管理、考古、海洋资源开发等方面得到广泛应用。RS技术包括感知技术、信息传输技术、目标信息特征分析等[2]。按照RS应用领域的不同，可将RS技术可分为海洋遥感、陆地遥感、气象遥感以及环境遥感。

1.2 GIS

地理信息系统（Geographical information System，简称GIS）是一种基于计算机的数据采集、分析和描述的系统，由计算机、空间数据库、GIS系统软件等构成，可以动态监测地理信息，直接观察实际情况并真正再现出来，为有关部门和工作人员获取第一手地理信息提供支持。GIS系统以位置和地理信息为中心，借助经纬度和地理信息，清楚地标记位置和方向。相较于RS技术和全球定位系统，GIS更侧重于汇总、处理和分析已经采集的地理信息，可从RS技术、GPS等获取的数据和照片中读取数据，从数字图像中直接提取目标特征，并且可以在二维和三维空间中进行提取和处理。

1.3 GPS

全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是一种以星载为基础的无线导航系统，可以精确地获得近地空间目标的位置、速度、时间等信息，为工作人员提供全天时、全天候的信息覆盖。测绘工作是国土资源管理工作的根本，而GPS又是其中的重要组成部分。相较于传统测绘方法，GPS以精度高、自动控制等优点，逐渐成为国土资源主管部门和有关人员获取土地信息的主要手段。在此基础上，结合我国自主研制的北斗导航系统，可以为国家提供更加精准、严密、安全、稳定的测绘数据。

2 3S技术在第三次全国国土调查中助力精准化调查的应用

第三次国土调查的工作流程如下（图1）：第一，前期准备阶段，即数据的收集、处理和调试。第二，资料处理，主要是资料的预处理及资料特征抽取。第三，外业调查阶段，即根据外业调查成果，对成果进行外业测绘，出具内业资料。第四，内业资料的组织，包括内业资料的建立、专题调查的建库。第五，验收阶段，即经过乡镇、县、市、省、全国5个层级的验收，根据验收结果，对资料进行审核、修正。第六，成果总结阶段，即分析、总结调查结果，并验收。

3 3S技术在第三次全国国土精准化调查中的应用分析

3.1 应用无人机RS技术获取数据信息

在城镇用地方面，采用了无人机测绘和RS技术，确保用地精度。通过对高分影像进行关联分析，有效提高城市用地使用效率，为测绘工作提供有效的保障。同时，将RS技术应用于街镇用地调查，体现了分区工作计划的特点[3-5]。无人机能检测并记录城市的道路状况，为以后的道路规划做准备（图2）。在此基础上，本项目提出了一种基于遥感影像的土地资源探测方法，即精减土地资源收集路径、测绘路径和规划路径，获取最终的遥感图像，再通过遥感获取最终的“OneButton”图像，将统计信息与图像分离，并将其与数据进行融合，最后生成国土调查结果。

3.2 应用CORS技术获取空间数据信息

利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（Continuous Operational Reference System，简称CORS）的广泛使用和推广，将会给全国测绘行业带来巨大的冲击。相较于常规GPS定位法，CORS技术无须设置基准站，且能够全天时工作，具有较高的精度。CORS系统运行时，不仅能够使用卫星遥感影像，还能够与无人机测量相结合，对影像进行快速制图，对遥感影像、航摄DOM（数字正射影像图，Digital Orthophoto Map）进行检测。同时，CORS技术能够快速补充地面类别，对监测点的范围进行相应的校验，对坚硬地表进行测绘，实现多主体信息与各点位的匹配，从而有效地弥补卫星遥感、无人机测绘等技术的不足。

3.3 应用GIS实施土地调查评价

在计算机科技的支持下，GIS能够实现对地理信息的自动汇总、制图及面积测量的自动化，为进一步构建完整的地籍信息管理体系打下了良好的基础。在 MapGIS平台上，将已有的调查与评价数据与相应的要素属性库进行交叉，并采用适宜的土地评价模型对其进行评价。

3.4 应用GIS和“互联网+”，实施内外业的精准调查

在常规的国土调查中，受技术手段的制约，往往需要进行多次实地调查，费时费力。三测期间，相关部门已将“互联网+”技术应用于相关工作，并构建相关平台，极大地减少了调查时间，提高了调查精度。将GIS与“互联网+”技术相结合，进行内部和外部精细制图，可以有效地将监测区域缩小到较小的范围。同时大幅提高监控的质量，为3S技术在城市建设中的应用提供最优方案。

在此过程中，一方面，有关负责人会根据网上系统的指示，向实地勘察的工作人员发送土地资源图片；另一方面，相应的调查员会使用带有网络通信功能的移动电话，进行导航、卫星定位等。

4 工程实例

4.1 项目概况

本试验测区设在A市郊，测区以耕地为主，但因地处偏僻，违规建设及非法建房现象较为突出。本项目以该实验测区为研究对象，构建国土资源智能管理平台，基于倾斜摄影测量技术，建立研究区真实场景3D模型，并开展相应的资源管理与应用，实现可视化浏览、查询、统计、分析等多个实时应用。

4.2 航线规划及影像数据采集

此次野外试验使用了某M300 RTK测绘无人机，应用五镜头摄像机120S对不同角度的图像进行采集。在获取影像资料前，先在该区域选取若干典型的地形地貌，并布设控制点，然后利用GPS-RTK技术获取地形地貌点的坐标。鉴于测区总体呈“锥子”型，在试验过程中，为了实现对测区全范围的覆盖，同时确保相邻影像间的重叠，采用多视角、全影像进行数据采集，依据测区的规模与形态，设计了“弓”字形航路，从测区边角开始，飞行高度为250 m，航线重合率不低于80%，旁向交叠程度不低于70%。测区航路规划见图3。

4.3 实景三维建模

应用Context Capture软件，建立一种基于密集匹配技术的三维模型，该模型自动化程度高，操作简单。利用Capture软件录入相关图像数据，以无人机、地基遥感数据为基础，采用人工智能交互技术，融合图像外向方向元素，构建三维模型。该项目以测量区域的几何中心为Ovtz6xmSWc3Fu4W4zK12ug==坐标原点，建立ENU笛卡尔坐标系，并根据此坐标系统输出模式，对数据生成的关键环节进行模型质量检验，直至满足工程质量标准。通过应用Context Viewer软件，实现了对真实场景的三维建模。在Context Viewer软件中检查模型成果，如果出现严重的拉花、变形等情况，则需进行实地拍摄（图4）。

4.4 三维可视化应用分析

该项目以A市郊国土资源为例，建立了基于斜视实景3D模型的智能管理平台（图5），并给出了相应的数据驾驶舱。

本系统基于“一张图”数据，采用倾斜实景三维模型、大数据、人工智能、遥感影像等方法，在移动终端上实现可视化应用，实现了地图浏览、地图切换、层叠加、项目查询、属类互查、区域测绘等功能，为管理者提供更加智能化的服务体验，增强信息查询、报告和展示的灵活性。

基于自然资源行政审批、业务应用系统和自然资源数据中心，建立管理服务平台，并设置对土地市场的监督和应用指导、自然资源的预警预测和实时监控、综合统计等功能。通过监测土地利用变化的整个过程和管理活动，实现对土地供应、开发利用和违法违规行为的全面监控；通过监测土地出让金缴纳和土地闲置状况，实现对自然资源信息系统的智能化管理。最后，将其与常用的航空和卫星成像方法（二维法）进行对比（表1）。

通过对比可知，无人飞行器等飞行器倾斜摄影测量在效率、成本等方面更具优势，且信息获取能力更强，可实现对图像数据的快速获取。已有研究表明，航空、遥感等方法获取的正射影像资料较为抽象，结果需要实时测量与分析，具有较大的限制性，而倾斜影像则具有更好的可扩展特性。

5 结束语

以3S技术为基础，将土地测绘成果用于国土资源精确测绘，为实现国土资源精确测绘提供了重要的技术支撑。利用无人机遥感、 CORS和GIS等多种技术，全面、准确、高效地进行国土资源普查。这种基于GIS技术的土地调查方法，不仅能够提高土地调查的效率和精度，还为国土资源管理提供了丰富的数据支持和科学依据。

参考文献

[1] 李咏.测绘新技术在国土三调以及自然资源管理中的应用[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2023（4）：4.

[2] 周传华，王茜，王玉华.3S技术在土地规划与管理中的应用研究[J].智能城市应用，2023，6（8）：108-110.

[3] 杨淋.3S技术在土地资源管理中的应用[J].科学与信息化，2023（10）：72-74.

[4] 伍世健.3S技术在乡村土地资源规划中的应用[J].智能城市，2023，9（10）：62-64.

[5] 周友祝.3S技术在土地变更调查中的应用探讨[J].南北桥， 2023（2）：3.