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测绘地理信息技术在全域土地综合整治与生态修复中的应用


发布时间:

2023-11-27

在城镇化建设逐步开展的同时,农村生产生活环境问题逐步显现,存在土地资源未得到有效利用、遭到严重污染与破坏的现象。面对土地资源紧缺的现状,国家加大了土地整治与生态修复力度,开展了生态环境综合整治工作,有效缓解了城乡用地矛盾。在科技不断发展过程中,测绘地理信息技术逐步融入土地整治与生态修复工作,能否科学应用测绘地理信息技术,决定着土地综合整治成效,与生态修复质量存在直接关联。

  1 全域土地综合整治中测绘地理信息技术的应用基础

 

科学规划是全域土地综合整治的工作重点,实践中,要确保整治修复方案具备较高的可操作性,确保规划体系涵盖所有土地综合整治试点乡村,并符合村庄规划要求[1],同时,要确保土地综合整治与生态修复工作一体化开展。要从全局出发,结合全域土地应用情况,科学规划整合农用土地,提高建设用地管理力度,还需对生态保护修复工作给予高度重视。利用测绘地理信息技术全面调查分析整治与修复区域,在多部门协同配合下,做好资源整合与分析,通过多方联动确保土地综合整治及生态修复取得较高整体效益。此外,要做好基础保障,依照中国法律,合理引入社会资本,引导社会资本积极参与土地整治及生态修复。打造完善的土地资源开发利用数据库,为社会资本、金融机构助力全域土地综合整治提供数据依据。通过完善测绘地理信息技术的应用基础,保障土地整合及生态修复工作顺畅推进。

全域土地综合整治与生态修复中常用的测绘地理信息技术

 

2.1   地理信息系统(GIS)

地理信息系统是以计算机软件及硬件系统为基础,通过构建地理模型,及时、全面收集各个空间内地理数据信息的技术方法。数据采集过程具有实时性与动态性特征,所收集信息中,除了涵盖空间定位数据之外,还包含属性或图形数据,并依托遥感技术支持获取遥感图像数据,通过数据分析、数据编辑、数据描述等过程,生成涵盖包含多个层次、较高层级的地理信息内容,为复杂的规划管理提供信息支持。GIS具备较强的空间分析能力和良好的空间插值功能,应用于土地综合整治过程,便于快捷完成土地利用数据库的建立,并对建设土地整治数据库展开全面化、实时性的追踪与监督,还能应用于居民点规划整治,在整治理论潜力预测计算、划分潜力等级等各项工作中发挥效能。

2.2   载波相位差分技术(GPS-RTK)

载波相位差分技术是在载波相位观测数据的基础上进行动态定位的测绘技术。技术应用理论是基准站、流动站不存在数值偏差,将无线电通讯系统安装于GPS接收装置的中部区域,使地理信息测绘结果的精度得到有效提升。需在已知坐标处设置基准站,利用电台向流动站传送基准站检测得到的信息及坐标数据,流动站接收到载波观测信号后,对其展开实时差分处理,并同步处理自身收集的载波观测信号,计算两个站之间的基准向量,而后根据投影参数变化情况,提取三维坐标数据[2]。该技术的定位级数较小,测量准确、高效,适用于土地整治各个环节,在大比例尺地形图中也可应用。然而信号波动、不良地势会影响该技术的应用效果,外业处理中应用需要耗费较长的时间。

2.3   无人机摄影测绘技术

无人机摄影测绘技术结合应用了遥感、GPS差分定位两种技术,在遥感传感器及遥控远程控制的基础上,将分辨率较高的摄像装置搭载于无人机上,在待测目标区上方获取航空影像,并基于数据处理软件,从航空影像中提取坐标值,获取无人机飞行角度,了解影像拍摄角度等基础信息,在完成多个航空影响的拼接处理后,生成涵盖多个要素、覆盖区域全面的数字地图。无人机摄影测绘技术应用时,需要构建无人机摄像系统,该系统包含多个模块,除了无人机平台外,还有任务载荷、地面控制、数据链路、影像处理、成果制作等多个子系统[3],具有时间及空间高分辨率的特征,可灵活化、机动性执行测量任务,主要应用于土地整治的前期与后期验收过程。

 
全域土地综合整治与生态修复中测绘地理信息技术的应用实例

3.1   实例概况

某涵盖三十个行政村的城镇,全域土地中农用地及建设用地占比分别为61%与23%。由于该镇之前一直采用承包到户的经营模式,因此土地规划布局相对混乱、产业发展不够集中,为改变这一现象,当地政府实施了全域土地综合整治与生态修复工程。在工程中,勘测规划属于子项目,具体实施时应用了无人机摄影测绘技术、载波相位差分技术等多种测绘技术,为地形测绘、规划设计、工程管理、耕地质量评价等各项工作提供了有力支持,增强了土地整治工程与乡村建设、农业园区等其他工程设计衔接的顺畅性。为此,本文以该镇下辖某村附近的无人机航拍作为案例,展开测绘地理信息技术的应用探讨。

3.2   应用过程

3.2.1在外业数据收集方面的应用

收集外业数据之前,测绘人员需要全面了解待测区域的小比例尺地形图,同时获取影像图以及数字高程等必要数据信息,要了解测区内地物及道路网的分布情况,明确高层建筑及信号塔具体位置,基于全面的现场勘查,为选取无人机起降点、飞行航行设计、确定飞行高度提供依据。测区内部及周边平高点设置时,各平高点间距控制在10000像素以内,且在两航线重叠处设置航线间像控点,公用与非公用像控点分别设置在航向6片及3片重叠区。像控点选取时,要求采用地面较为平整且能获取到清晰影像的标志点。按此要求,本工程将像控点分别设置于道路交口、地坝角、房屋房角等处,利用无人机收集外业数据时,飞行速度设定为每秒10 m,飞行高度控制在180 m,航向及旁向重叠率分别控制在75%与65%左右。按照S型设计了8条飞行航线,共选取了385个航摄点,设定每隔50 m拍照一次,任务完成后,获取到航拍影像共计320张。

3.2.2在内业数据处理方面的应用

内业数据处理过程中,采用三维模型生成软件处理无人机航拍获取的影像,进而得到分辨率较高的数字正射影像图。处理前,全面检查外业收集影像的重叠率,测定航线弯曲度,并对影像曝光情况及清晰度状况进行了解,在航拍影像所有参数均符合测绘要求的前提下,按照要求实施影像预处理,将天气环境、光照强度等自然因素导致的数据偏差有效消除。预处理完成后,在三维模型生成软件中上传经过筛选与处理的航拍数据,并将无人机的定位定姿数据导入系统之中,在确保影像及数据精准的基础上,系统利用空中三角测量原理,在多视图三维重建技术应用下,完成影像的对齐处理。之后,利用软件完成密集点、网格、纹理的生成操作,建立数字高程、数字正射影像两个模型,然后完成成果输出,从而获取到高清的数字正射影像图。

3.2.3测绘地理信息技术应用成果检验

为验证获得的数字正射影像图的精度值,工作实践中应用野外实测检验法实施了检查。操作过程中,采用随机抽样法从生成的数字正射影像图中选取8个分幅,采用平均随机法,在分幅图中无规律选取采集特征,共计325个,之后利用载波相位差分技术对这些特征点的坐标进行测量,再与数字正射影像图的坐标值展开比对。经检查验证,各特征点的平面位置及高程位置的平均偏差分别为0.26 mm与0.30 mm,最高值分别为0.32 mm与0.36 mm,未超出规定要求范围,说明利用测绘地理信息技术获取数字正射影像图能保证测量精度。

结语

在土地综合整治与生态修复中,测绘地理信息技术具有显著优势,常用的技术有地理信息技术、无人机摄影技术、载波相位差分技术,在工程实践中可结合应用。通过本文实践验证,测绘地理信息技术能够增强外业数据获取精度,提高数据处理效率,同时内业数据处理时生成高分辨率且偏差值符合设计要求的数字正射影像图。未来可逐步将测绘地理信息技术逐步推广与应用于土地整治与生态修复的各类工程当中。