3S技术在土地地籍测量中的应用

　　摘要：本文概述了3S技术以及3S技术在土地地籍测量中的应用
　　关键词:3S,地籍测量
　　13Ｓ技术及发展状况
　　3S技术是遥感技术(Remotesensing，RS)、地理信息系统(Geographyinformationsystems，GIS)和全球定位系统(Globalpositioningsystems，GPS)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
　　1.1.RS
　　RS是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术。遥感技术可用于植被资源调查、气候气象观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量监测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟囱的数量、直径、分布以及机动车辆的数量、类型，找出其与燃煤、烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因数，估算城市大气状况。同样，遥感图像能反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。另外，利用热红外遥感图像能够对城市的热岛效应进行有效的调查。遥感信息的应用分析已从单一遥感资料向多时相、多数据源的融合与分析，从静态分析向动态监测过渡，从对资源与环境的定性调查向计算机辅助的定量自动制图过渡，从对各种现象的表面描述向软件分析和计量探索过渡。近年来，由于航空遥感具有的快速机动性和高分辨率的显著特点使之成为遥感发展的重要方面。
　　1.2GIS
　　GIS就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息；而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等；还能查询、检索、修改、输出、更新等。地理信息系统还有一个特殊的“可视化”功能，就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上，成为信息可视化工具，清晰直观地表现出信息的规律和分析结果，同时还能在屏幕上动态地监测“信息”的变化。总之，地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。通俗地讲，地理信息系统是信息的“大管家”。地理信息系统一般由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型图形用户界面及系统人员组成。地理信息系统技术现已在资源调查、数据库建设与管理、土地利用及其适宜性评价、区域规划、生态规划、作物估产、灾害监测与预报、精确农业等方面得到广泛应用。
　　1.3GPS
　　GPS是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于军事、民用交通(船舶、飞机、汽车等)导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业以及日常生活(人员跟踪、休闲娱乐)等不同领域。
　　随着3S技术的不断发展，将遥感、全球卫星定位系统和地理信息系统紧密结合起来的“3S'’一体化技术已显示出更为广阔的应用前景。以RS、GIS、GPS为基础，将RS、GIS、GPS三种独立技术中的有关部分有机集成起来，构成一个强大的技术体系，可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新。“3S”集成是指将上述3种对地观测新技术及其他相关技术有机地集成在一起。这里所说的集成，是英文Integration的中译文，是指一种有机的结合，在线的连接、实时的处理和系统的整体性。GPS、RS、GIS集成的方式可以在不同技术水平上实现。“3S”集成包括空基3S集成与地基3S集成。空基“3S”集成：用空─地定位模式实现直接对地观测，主要目的是在无地面控制点（或有少量地面控制点）的情况下，实现航空航天遥感信息的直接对地定位、侦察、制导、测量等。地基“3S”集成：车载、舰载定位导航和对地面目标的定位、跟踪、测量等实时作业。
　　 中国发展3S技术的现状，1995年1月国务院批准了《中华人民共和国计算机信息网络国际联网管理暂行规定》，表明了中国信息高速公路（ChinaISH）计划的正式启动。根据我国国情，从抓“三金工程”，既，金桥工程(国家经济信息网，覆盖全国的八横八纵光缆网络)，金关工程(国家外贸信息管理系统，金卡工程（电子货币工程）入手，正式拉开了我国信息化建设的序幕。现运行的还有邮电网、教育科研网等并通过INTERNET与150个国家连网。我国在实施“三金工程”的同时，也积极开展了中国的空间信息基础设施建设，其中包括：国务院基础地理信息系统网络--9201工程，中科院的“全国生态网络”以及国家计委、国家教委、中国科学院联合项目“国家空间信息基础设施及示范系统--国家资源环境数据库及地区经济信息系统”等工程。我国GPS技术应用已开始进入民用和商业化；RS技术应用位于世界先进水平；GIS技术正应用在大中城市的UIS建设中。
　　 “数字中国”，“数字城市”，“数字国土”作为21世纪我国社会经济，资源环境可持续发展的一个重要战略思考，地理空间数据是其规划，建设，管理，服务以及信息化的基础。当前最突出的问题是没有数据(如西部)或没有准确的数据，且由于认识，投入不足以及技术装备落后等原因，使得空间基础数据的现势性非常差，基本地形图的更新周期超过10年，造成经济建设和社会发展对数据信息的需求与现势性的矛盾愈加突出。只有保持数据的现势性，才能够使各种信息系统成为实际可以使用的系统。3S技术的大面积使用迫在眉睫。
　　23S技术在土地地籍测量中的应用。
　　2.13S技术在土地地籍测量中的现状

　　 近年来，GPS全球定位系统在各行各业测量中广泛应用，给测量工作带来一场深刻的技术革命。随着GPS实时差分技术的飞速发展，特别是RTK技术具有效率高，精度高，自动化程度高等明显的技术优势，在土地地籍平面控制测量中已被广泛使用。
　　 GIS地理信息系统借助于计算机，使外业测量空间数据与权属调查属性数据融合在一起，数字测图模块提供了控制测量，碎步测量，图形编辑等功能，实现了测，编，绘一体化，可为地籍管理部门提供完整，准确，翔实数字成果，实现土地资源信息化，自动化和社会化。
　　2.2GPS技术在(平面)图根控制测量中的应用。
　　RTK技术布设图根控制网，可依实际需要灵活布设，点位可根据需要进行加密平面，点位精度高，误差分部均匀，不存在误差累积，而且不用考虑通视，交通不便的情况，可以将独立地区方便地进行整体联测。
　　采用RTK技术进行图根控制测量与原有的三角测量、导线测量比较，既不需要造标和考虑通视，也无须布设传算点，减小了误差的积累，提高了精度，降低了费用。
　　2.3GIS地理信息系统实现了自动化地籍测量
　　土地地籍测量就作业过程而言，及包括地籍控制，界址点测量，地籍图成图，面积量算，地籍测量成果汇编五部分。原有的方法在绘制各种地籍图件和面积量算，分析和整理，耗时长，费用高，而采用数字测图则实现了自动地籍测量。以武汉中地科技公司开发的数字测图软件MapSuv为例，介绍此功能模块在土地地籍测量方面的使用优势:
　　2.3.1在碎部测量中包含多种测量方法和解析算法
　　测量方法除了最常用的极坐标测量、相对极坐标测量外，还有十字尺测量、偏心测量、房屋测量等。解析算法主要是一些交会求点算法，如方向交会、平行线交会、距离交会、垂线交会、线上求点等。这些方法和算法充分利用计算机强大的计算处理能力，使用得当会极大地减少工作量，使用户能够快速高效地完成测绘任务。在碎部测量时加入的每一个点都有自己的点号和属性编码，点号是惟一的且可以由系统自动累加。因为测量所得数据都是离散点，根据这些点之间的关系才连成线或者构成区域，所以惟一性避免了因点号重复而造成图形的混乱。
　　2.3.2强大的图形编辑功能
　　主要的编辑对象有三种:测点、地物、注记。测点起确定地物方位的作用，是测量的直接成果，也是地物编辑的基础。通过单个测点或将多个测点按一定顺序连接，并赋予地物编码，系统即可根据比例尺以标准的图形进行显示和输出。注记是说明性文字或数字，多为后期编辑时加注的。
　　2.3.3多种成果的输出
　　输出成果的形式有MapGIS图形数据和明码文本数据两种。图形数据包括:整个测量工程的数据、任意分幅、标准分幅，在输出的时候还可以按照图层或者编码进行选择性输出;文本数据主要是各种数据报表:控制点、解析点、编码表、高程点以及多种地籍报表。
　　3二次土地调查的技术路线及方法
　　3.1技术路线
　　围绕第二次土地调查总体目标和主要任务，农村土地调查按照土地调查技术规程，充分利用现有土地调查成果，采用无争议的权属资料，运用航天航空遥感、地理信息系统、全球卫星定位和数据库及网络通讯等技术，采用内外业相结合的调查方法，形成集信息获取、处理、存储、传输、分析和应用服务为一体的土地调查技术流程，获取全国每一块土地的类型、面积、权属和分布信息，建立连通的“国家－省－市－县”四级土地调查数据库。土地土地调查，严格按照全国城镇土地调查的有关标准，开展地籍权属调查和地籍测绘工作，现场确定权属界线，实地测量界址和座标，计算机自动量算土地面积，并以调查信息为基础，建立城镇地籍信息系统。
　　3.2技术方法
　　1．以航空、航天遥感影像为主要信息源
　　农村土地调查将以1:1万比例尺为主，充分应用航空、航天遥感技术手段，及时获取客观现势的地面影像作为调查的主要信息源。采用多平台、多波段、多信息源的遥感影像，包括航空、航天获取的光学及雷达数据，以实现在较短时间内对全国各类地形及气候条件下现势性遥感影像的全覆盖；采用基于DEM和GPS控制点的微分纠正技术，提高影像的正射纠正几何精度；采用星历参数和物理成像模型相结合的卫星影像定位技术和基于差分GPS/IMU的航空摄影技术，实现对无控制点或稀少控制点地区的影像纠正。
　　2．基于内外业相结合的调查方法
　　农村土地调查以1:1万主比例尺，以正射影像图作为调查基础底图，充分利用现有资料，在GPS等技术手段引导下，实地对每一块土地的地类、权属等情况进行外业调查，并详细记录，绘制相应图件，填写外业调查记录表，确保每一地块的地类、权属等现状信息详细、准确、可靠。以外业调绘图件为基础，采用成熟的目视解译与计算机自动识别相结合的信息提取技术，对每一地块的形状、范围、位置进行数字化，准确获取每一块土地的界线、范围、面积等土地利用信息。
　　城镇土地调查以1:500比例尺为主，充分运用全球定位系统、全站仪等现代化测量手段，开展大比例尺权属调查及地籍测量，准确确定每宗土地的位置、界址、权属等信息。地籍调查尽可能采用解析法。
　　3．基于统一标准的土地利用数据库建设方法
　　系统整理外业调查记录，并以县区为单位，按照国家统一的土地利用数据库标准和技术规范，逐图斑录入调查记录，并对土地利用图斑的图形数据和图斑属性的表单数据进行属性联结，形成集图形、影像、属性、文档为一体的土地利用数据库。
　　以地理信息系统为图形平台，以大型的关系型数据库为后台管理数据库，存储各类土地调查成果数据，实现对土地利用的图形、属性、栅格影像空间数据及其它非空间数据的一体化管理，借助网络技术，采用集中式与分布式相结合方式，有效存储与管理调查数据。考虑到土地变更调查需求，采用多时序空间数据管理技术，实现对土地利用数据的历史回溯。另外，由于土地调查成果包括了土地利用现状数据、遥感影像数据、权属调查数据以及土地动态变化数据等，数据量庞大，记录繁多，采用数据库优化技术，提高数据查询、统计、分析的运行效率。
　　4.网络信息共享及社会化服务技术方法

　　借助现有的国土资源信息网络框架，采用现代网络技术，建立先进、高速、大容量的全国土地利用信息管理、更新的网络体系，按照“国家－省－市－县”四级结构分级实施，实现各级互联和数据的及时交换与传输，为国土资源日常管理提供信息支撑。同时，借助现有的信息网络及服务系统，依托国家自然资源和空间地理基础数据库信息平台，实现与各行业的信息共享与数据交换，为各相关部门和社会提供土地基础信息和应用服务。
　　4.3S技术是土地地籍测量的主要发展方向
　　通过GPS技术与数字测图在实际中的应用，与传统土地地籍测量对比，无论从控制网的布设，还是信息的采集、处理、存储、管理、分析、应用等方面都有明显的技术优势。土地地籍测量全面应用3S技术实现了地籍管理工作的现代化、科学化，促进了土地管理从外延粗放型到内涵集约型的转变，对于发挥地籍信息在国民经济建设和社会发展中的基础性、公益性作用具有十分重要的意义。所以说，3S技术是土地地籍测量主要的发展方向。3S技术在实际应用中有待完善基于GPS载波相位差分原理的RTK技术在土地地籍测量中广泛使用，大大提高了效率和精度，但RTK技术在地籍图根网布设过程中受房屋，林带，高压线，天气以及卫星遮挡等影响，数据信号的接收受到一定的限制。随着RTK技术的不断进步，数据传输能力的增强，数据传输的稳定性，可靠性，抗干扰性能的提高，软件设计开发解算能力的提高及卫星数量的增加，必然客服RTK技术的弱点，使它的功能越来越完善，更好的为地籍测量服务。
　　
　　参考文献
　　[1]杜道生，陈军，李争航。RS，GIS，GPS的集成与应用，北京:测绘出版社，1995
　　[2刘胜华，六家斌。土地管理概论，武汉:武汉大学出版社，2005。9
　　[3杨得麟等。大比例尺数字地籍测量原理与应用,北京:清华大学出版社，1998
　　[4周忠谟，易杰军，周琪。GPS卫星测量原理与应用，北京:测绘出版社，1999

《3S技术在土地地籍测量中的应用》

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