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談“３Ｓ”技術(shù)在土地利用總體規劃中的應用
摘要:本文從遙感技術(shù)(RS)、全球定位系統(GPS)和地理信息系統(GIS)三個(gè)方面分析了“3S”技術(shù)在土地利用總體規劃中的重要作用,由此展望了“3S”技術(shù)在土地利用總體規劃中的應用前景。
關(guān)鍵詞:土地利用總體規劃;遙感;全球定位系統;地理信息系統
“3S”技術(shù)是基于計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的解決與地球空間信息有關(guān)的數據獲取、存儲、傳輸、管理、分析與應用等問(wèn)題的信息系統,其包括攝影測量與遙感(Remote Sensing, RS)、地理信息系統( Geographic Information System, GIS) 、和全球定位系統(Global Positioning System, GPS) (簡(jiǎn)稱(chēng)“3S”技術(shù))。土地利用總體規劃是對一定區域未來(lái)土地利用超前性的計劃和安排,是依據區域社會(huì )經(jīng)濟發(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)調組織的綜合措施�！�3S”技術(shù)為土地利用總體規劃的數據采集、圖形制作及信息管理等多個(gè)環(huán)節提供強有力的技術(shù)支持。
一.攝影測量與遙感(RS) 在土地利用總體規劃中的作用
攝影測量從產(chǎn)生至今,已經(jīng)歷了模擬攝影測量、解析攝影測量和數字攝影測量三個(gè)階段。隨著(zhù)數字攝影測量技術(shù)和設備的不斷完善和發(fā)展,數字攝影測量系統(DPS)必將取代過(guò)去傳統的光機型測量?jì)x器。遙感是不與探測目標相接觸,應用探測儀器,從遠處把目標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及技術(shù)。
當前,傳統的模擬土地利用現狀圖及其相應的土地管理模式,根本無(wú)法適應現在信息化的管理模式及應用需求。隨著(zhù)土地開(kāi)發(fā)利用的速度日益加快,為了實(shí)現土地利用現狀動(dòng)態(tài)管理、加強土地產(chǎn)權的有效監督、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。攝影測量與遙感技術(shù)可以給土地信息系統(LIS)提供大量的相關(guān)信息,是信息時(shí)代土地利用現狀數據采集、更新和修正的重要手段。
隨著(zhù)計算機技術(shù)、信息技術(shù)、空間技術(shù)的迅猛發(fā)展,攝影測量進(jìn)入了全數字時(shí)代,遙感技術(shù)進(jìn)入1m以?xún)鹊母叻直媛屎土Ⅲw觀(guān)測階段,攝影測量與遙感技術(shù)的差異不斷減小。事實(shí)上,“攝影測量(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,遙感是攝影測量學(xué)的補充與發(fā)展。數字攝影測量的出現,使得通過(guò)計算機處理從航空攝影測量或航天遙感圖像上獲得GIS數據的想法得以實(shí)現。它是將數字影像或數字化影像通過(guò)計算機進(jìn)行處理和加工,以獲取建立GIS所需的相關(guān)信息。
GIS基礎信息可以分為地形信息、圖形信息和屬性信息三類(lèi)。因此,通過(guò)航片可以生成數字高程模型(DEM),為土地信息系統提供所需的地形信息;還能從航片生成正射影像,從正射影像提取結構信息以提供圖形信息;同時(shí)通過(guò)對航片影像的判讀和專(zhuān)題分類(lèi),為土地信息系統提供屬性信息。
航空攝影像片主要用于編制大中比例尺影像地圖,在土地利用總體規劃中,主要用作城市規劃和土地開(kāi)發(fā)整理工程等的工作底圖。航空攝影測量主要測量地球表面的幾何形態(tài),其精度主要取決于測量?jì)x器和影像質(zhì)量,人為影響因素相對較小,在一定條件下,測量工作質(zhì)量較易控制。遙感信息具有綜合性、宏觀(guān)性、客觀(guān)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狀圖的重要信息源,主要用于土地利用總體規劃。這是由于衛星遙感影像通常屬于二維處理的范圍,盡管某些衛星遙感影像可以進(jìn)行高程測量,但目前這一技術(shù)還未成熟完善。衛星影像解譯還必須與外業(yè)調查相結合,否則解譯質(zhì)量很難符合要求,同時(shí)在衛星影像解譯過(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在土地利用總體規劃中的作用
GPS是利用多顆導航衛星的無(wú)線(xiàn)電信號,對地球表面某一地點(diǎn)進(jìn)行定位、報時(shí)或對地表移動(dòng)物體提供導航的技術(shù)系統。GPS能輔助攝影測量和遙感測量,在土地利用總體規劃中主要用于空間定位。當前,GPS輔助的空中三角測量利用少量的幾個(gè)控制點(diǎn)或僅利用一個(gè)控制點(diǎn)(基準點(diǎn))即可將定位精度控制在厘米級精度,完全能滿(mǎn)足大、中比例尺的測圖要求。
隨著(zhù)GPS接收機硬件技術(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,因而大大增強了GPS在遙感中應用領(lǐng)域的作用。目前,GPS已與多種傳感器(如機載激光斷面測量系統、合成孔徑雷達等)配合使用,從很大程度上提高了這類(lèi)傳感器的測量與定位精度。GPS在攝影測量和遙感中的應用主要有三個(gè)方面:第一,高精度動(dòng)態(tài)相機定位,輔助空中三角測量;第二,輔助導航航攝飛行,以實(shí)現航攝的精確定點(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,國內外相關(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)展中最重要的一項是克服了機載動(dòng)態(tài)GPS應用的主要限制因素,同時(shí)又解決了運動(dòng)中載波相位模糊這一難題,極大地促進(jìn)了GPS在攝影測量與遙感中的實(shí)際應用。GPS在攝影測量和遙感方面的廣泛應用,對土地利用規劃無(wú)疑有巨大幫助作用。
三.GIS在土地利用總體規劃中的作用
當前,GIS在土地利用總體規劃中應用和發(fā)展趨勢主要體現在以下幾個(gè)方面:
(一)規劃設計分析
目前,GIS已普遍應有于土地利用總體規劃設計中,如:規劃技術(shù)指標分析、土地地類(lèi)適應性評價(jià)、地類(lèi)規劃平衡分析等。通過(guò)GIS提供的信息技術(shù)支持,增強了分析的廣度和深度。
(二)輔助土地利用總體規劃設計
通過(guò)遙感數據和GIS強大的地理空間信息管理和分析功能,能便捷、準確地計算農田規模和環(huán)境容量,能快速地對土地利用總體規劃的各項生態(tài)指標和經(jīng)濟指標進(jìn)行分析,能高效地完成土地利用總體規劃中的基質(zhì)改良工程量、田面平整等指標計算,從而有效確定各地塊利用方式,輔助土地利用總體規劃合理選擇各項工程。GIS技術(shù)的應用極大提高了規劃的準確性、科學(xué)性和工作效率,正確客觀(guān)地指導規劃的編制和規劃方案設計。
(三)規劃設計方案虛擬
虛擬GIS具有觀(guān)察立體細節的功能,土地利用總體規劃設計者通過(guò)虛擬GIS能直觀(guān)觀(guān)察田塊、房屋、道路等各層虛擬景觀(guān),進(jìn)而分析土地利用的各項效益與弊端,通過(guò)結合GIS數據庫可實(shí)時(shí)對田塊、房屋、道路等地物定位,獲得規劃設計區域的三維圖像。利用VR技術(shù)建立相應的三維模型,提高土地利用區域的模擬仿真精度,增強了三維GIS的功能。規劃設計者可通過(guò)三維模型對土地利用總體規劃設計進(jìn)行更為直觀(guān)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價(jià)和篩選。
四、“3S”技術(shù)在土地利用總體規劃中的應用前景
“3S”技術(shù)不僅為土地規劃和利用提供一整套數據采集、存儲、管理、查詢(xún)、處理、分析、應用等功能性服務(wù),而且具有對原數據、原文件的自動(dòng)備份和對數據庫圖形文件、屬性數據的更新功能�！�3S”技術(shù)必將為土地資
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