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談“３Ｓ”技術(shù)在土地利用總體規(guī)劃中的應(yīng)用
摘要:本文從遙感技術(shù)(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)三個(gè)方面分析了“3S”技術(shù)在土地利用總體規(guī)劃中的重要作用,由此展望了“3S”技術(shù)在土地利用總體規(guī)劃中的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:土地利用總體規(guī)劃;遙感;全球定位系統(tǒng);地理信息系統(tǒng)
“3S”技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的解決與地球空間信息有關(guān)的數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、傳輸、管理、分析與應(yīng)用等問(wèn)題的信息系統(tǒng),其包括攝影測(cè)量與遙感(Remote Sensing, RS)、地理信息系統(tǒng)( Geographic Information System, GIS) 、和全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS) (簡(jiǎn)稱“3S”技術(shù))。土地利用總體規(guī)劃是對(duì)一定區(qū)域未來(lái)土地利用超前性的計(jì)劃和安排,是依據(jù)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和土地的自然歷史特性在時(shí)空上進(jìn)行土地資源合理分配和土地利用協(xié)調(diào)組織的綜合措施�！�3S”技術(shù)為土地利用總體規(guī)劃的數(shù)據(jù)采集、圖形制作及信息管理等多個(gè)環(huán)節(jié)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
一.攝影測(cè)量與遙感(RS) 在土地利用總體規(guī)劃中的作用
攝影測(cè)量從產(chǎn)生至今,已經(jīng)歷了模擬攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量三個(gè)階段。隨著數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)和設(shè)備的不斷完善和發(fā)展,數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)(DPS)必將取代過(guò)去傳統(tǒng)的光機(jī)型測(cè)量?jī)x器。遙感是不與探測(cè)目標(biāo)相接觸,應(yīng)用探測(cè)儀器,從遠(yuǎn)處把目標(biāo)的電磁波特性記錄下來(lái),再通過(guò)分析揭示出物體的特性性質(zhì)及其變化的綜合性探測(cè)及技術(shù)。
當(dāng)前,傳統(tǒng)的模擬土地利用現(xiàn)狀圖及其相應(yīng)的土地管理模式,根本無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)在信息化的管理模式及應(yīng)用需求。隨著土地開(kāi)發(fā)利用的速度日益加快,為了實(shí)現(xiàn)土地利用現(xiàn)狀動(dòng)態(tài)管理、加強(qiáng)土地產(chǎn)權(quán)的有效監(jiān)督、建立“以圖管地”的土地資源管理新模式,已成為土地資源管理工作的迫切要求。攝影測(cè)量與遙感技術(shù)可以給土地信息系統(tǒng)(LIS)提供大量的相關(guān)信息,是信息時(shí)代土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集、更新和修正的重要手段。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、空間技術(shù)的迅猛發(fā)展,攝影測(cè)量進(jìn)入了全數(shù)字時(shí)代,遙感技術(shù)進(jìn)入1m以內(nèi)的高分辨率和立體觀測(cè)階段,攝影測(cè)量與遙感技術(shù)的差異不斷減小。事實(shí)上,“攝影測(cè)量(包含影像判讀)”與“遙感”這兩個(gè)名詞指的是不同時(shí)期的同一學(xué)科,遙感是攝影測(cè)量學(xué)的補(bǔ)充與發(fā)展。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的出現(xiàn),使得通過(guò)計(jì)算機(jī)處理從航空攝影測(cè)量或航天遙感圖像上獲得GIS數(shù)據(jù)的想法得以實(shí)現(xiàn)。它是將數(shù)字影像或數(shù)字化影像通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和加工,以獲取建立GIS所需的相關(guān)信息。
GIS基礎(chǔ)信息可以分為地形信息、圖形信息和屬性信息三類。因此,通過(guò)航片可以生成數(shù)字高程模型(DEM),為土地信息系統(tǒng)提供所需的地形信息;還能從航片生成正射影像,從正射影像提取結(jié)構(gòu)信息以提供圖形信息;同時(shí)通過(guò)對(duì)航片影像的判讀和專題分類,為土地信息系統(tǒng)提供屬性信息。
航空攝影像片主要用于編制大中比例尺影像地圖,在土地利用總體規(guī)劃中,主要用作城市規(guī)劃和土地開(kāi)發(fā)整理工程等的工作底圖。航空攝影測(cè)量主要測(cè)量地球表面的幾何形態(tài),其精度主要取決于測(cè)量?jī)x器和影像質(zhì)量,人為影響因素相對(duì)較小,在一定條件下,測(cè)量工作質(zhì)量較易控制。遙感信息具有綜合性、宏觀性、客觀性、周期性和時(shí)空變化多層性等特性,這些特性使其成為編制中小比列尺土地利用現(xiàn)狀圖的重要信息源,主要用于土地利用總體規(guī)劃。這是由于衛(wèi)星遙感影像通常屬于二維處理的范圍,盡管某些衛(wèi)星遙感影像可以進(jìn)行高程測(cè)量,但目前這一技術(shù)還未成熟完善。衛(wèi)星影像解譯還必須與外業(yè)調(diào)查相結(jié)合,否則解譯質(zhì)量很難符合要求,同時(shí)在衛(wèi)星影像解譯過(guò)程中,人為影響因素較大,要求作業(yè)員有較高素質(zhì)。
二.GPS在土地利用總體規(guī)劃中的作用
GPS是利用多顆導(dǎo)航衛(wèi)星的無(wú)線電信號(hào),對(duì)地球表面某一地點(diǎn)進(jìn)行定位、報(bào)時(shí)或?qū)Φ乇硪苿?dòng)物體提供導(dǎo)航的技術(shù)系統(tǒng)。GPS能輔助攝影測(cè)量和遙感測(cè)量,在土地利用總體規(guī)劃中主要用于空間定位。當(dāng)前,GPS輔助的空中三角測(cè)量利用少量的幾個(gè)控制點(diǎn)或僅利用一個(gè)控制點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn))即可將定位精度控制在厘米級(jí)精度,完全能滿足大、中比例尺的測(cè)圖要求。
隨著GPS接收機(jī)硬件技術(shù)的不斷完善以及GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的不斷發(fā)展,使得動(dòng)態(tài)確定載體姿態(tài)的技術(shù)有了巨大進(jìn)步,因而大大增強(qiáng)了GPS在遙感中應(yīng)用領(lǐng)域的作用。目前,GPS已與多種傳感器(如機(jī)載激光斷面測(cè)量系統(tǒng)、合成孔徑雷達(dá)等)配合使用,從很大程度上提高了這類傳感器的測(cè)量與定位精度。GPS在攝影測(cè)量和遙感中的應(yīng)用主要有三個(gè)方面:第一,高精度動(dòng)態(tài)相機(jī)定位,輔助空中三角測(cè)量;第二,輔助導(dǎo)航航攝飛行,以實(shí)現(xiàn)航攝的精確定點(diǎn);第三,與其它傳感器配合,確定載體的位置、速度與加速度、姿態(tài)。
近些年,國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究人員在上述三個(gè)方面的研究中已取得了突破性進(jìn)展。這些進(jìn)展中最重要的一項(xiàng)是克服了機(jī)載動(dòng)態(tài)GPS應(yīng)用的主要限制因素,同時(shí)又解決了運(yùn)動(dòng)中載波相位模糊這一難題,極大地促進(jìn)了GPS在攝影測(cè)量與遙感中的實(shí)際應(yīng)用。GPS在攝影測(cè)量和遙感方面的廣泛應(yīng)用,對(duì)土地利用規(guī)劃無(wú)疑有巨大幫助作用。
三.GIS在土地利用總體規(guī)劃中的作用
當(dāng)前,GIS在土地利用總體規(guī)劃中應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(一)規(guī)劃設(shè)計(jì)分析
目前,GIS已普遍應(yīng)有于土地利用總體規(guī)劃設(shè)計(jì)中,如:規(guī)劃技術(shù)指標(biāo)分析、土地地類適應(yīng)性評(píng)價(jià)、地類規(guī)劃平衡分析等。通過(guò)GIS提供的信息技術(shù)支持,增強(qiáng)了分析的廣度和深度。
(二)輔助土地利用總體規(guī)劃設(shè)計(jì)
通過(guò)遙感數(shù)據(jù)和GIS強(qiáng)大的地理空間信息管理和分析功能,能便捷、準(zhǔn)確地計(jì)算農(nóng)田規(guī)模和環(huán)境容量,能快速地對(duì)土地利用總體規(guī)劃的各項(xiàng)生態(tài)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析,能高效地完成土地利用總體規(guī)劃中的基質(zhì)改良工程量、田面平整等指標(biāo)計(jì)算,從而有效確定各地塊利用方式,輔助土地利用總體規(guī)劃合理選擇各項(xiàng)工程。GIS技術(shù)的應(yīng)用極大提高了規(guī)劃的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和工作效率,正確客觀地指導(dǎo)規(guī)劃的編制和規(guī)劃方案設(shè)計(jì)。
(三)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案虛擬
虛擬GIS具有觀察立體細(xì)節(jié)的功能,土地利用總體規(guī)劃設(shè)計(jì)者通過(guò)虛擬GIS能直觀觀察田塊、房屋、道路等各層虛擬景觀,進(jìn)而分析土地利用的各項(xiàng)效益與弊端,通過(guò)結(jié)合GIS數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)時(shí)對(duì)田塊、房屋、道路等地物定位,獲得規(guī)劃設(shè)計(jì)區(qū)域的三維圖像。利用VR技術(shù)建立相應(yīng)的三維模型,提高土地利用區(qū)域的模擬仿真精度,增強(qiáng)了三維GIS的功能。規(guī)劃設(shè)計(jì)者可通過(guò)三維模型對(duì)土地利用總體規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行更為直觀的感受,輔助進(jìn)行形象思維和空間造型,由此做出更為正確的評(píng)價(jià)和篩選。
四、“3S”技術(shù)在土地利用總體規(guī)劃中的應(yīng)用前景
“3S”技術(shù)不僅為土地規(guī)劃和利用提供一整套數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、查詢、處理、分析、應(yīng)用等功能性服務(wù),而且具有對(duì)原數(shù)據(jù)、原文件的自動(dòng)備份和對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)圖形文件、屬性數(shù)據(jù)的更新功能。“3S”技術(shù)必將為土地資
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