胡振琪，梁宇生，鞏玉玲，王曉彤

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究所，北京 100083）

2016年土地科學(xué)研究重點(diǎn)進(jìn)展評(píng)述及2017年展望
——土地工程與技術(shù)分報(bào)告

胡振琪，梁宇生，鞏玉玲，王曉彤

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）土地復(fù)墾與生態(tài)重建研究所，北京 100083）

研究目的：對(duì)2016年國(guó)內(nèi)外土地工程與技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，展望了2017年國(guó)內(nèi)研究趨勢(shì)，為土地科學(xué)進(jìn)一步研究提供借鑒。研究方法：歸納分析法，文獻(xiàn)資料綜述法。研究結(jié)果：2016年土地工程與技術(shù)研究主要集中在土地測(cè)量、土地信息技術(shù)、土地整治工程等方面。研究結(jié)論：推進(jìn)土地信息技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用、深化農(nóng)村土地綜合整治技術(shù)、加強(qiáng)礦區(qū)土地復(fù)墾的技術(shù)工藝及相關(guān)新設(shè)備研究等將是2016年及未來(lái)土地工程與技術(shù)領(lǐng)域著重研究的方向。

土地整治；土地測(cè)量；綜述；土地工程；土地信息；研究進(jìn)展

快速城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程中，中國(guó)土地資源利用面臨的問(wèn)題日益突出。現(xiàn)有土地學(xué)科研究偏重土地管理學(xué)、土地經(jīng)濟(jì)學(xué)和土地政策，對(duì)土地工程與技術(shù)的重視是伴隨近10年來(lái)的土地整治和土地信息的現(xiàn)實(shí)需求和飛速發(fā)展而不斷得以提高，特別是今年9月全國(guó)國(guó)土資源系統(tǒng)科技創(chuàng)新大會(huì)在京隆重召開(kāi)，會(huì)上國(guó)土資源部部長(zhǎng)姜大明發(fā)表緊盯世界科技前沿，全力實(shí)施“三深一土”國(guó)土資源科技創(chuàng)新戰(zhàn)略的講話(huà)，其中的“一土”即實(shí)施土地科技創(chuàng)新戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)實(shí)施土地科技創(chuàng)新戰(zhàn)略，要以土地工程技術(shù)為重點(diǎn)，著力研發(fā)耕地質(zhì)量提升、退化土地治理、荒廢土地利用、土地生態(tài)修復(fù)等技術(shù)，強(qiáng)化土地整治的工程化、生態(tài)化技術(shù)應(yīng)用；要加強(qiáng)山水田林湖生命共同體和生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間優(yōu)化基礎(chǔ)理論研究，全面發(fā)展土地調(diào)查評(píng)價(jià)、建設(shè)工程節(jié)地、土地立體開(kāi)發(fā)等技術(shù)。

土地工程與技術(shù)的研究主要包括土地測(cè)量技術(shù)、土地信息技術(shù)及土地工程技術(shù)三個(gè)方面。土地測(cè)量強(qiáng)調(diào)通過(guò)廣泛深入的測(cè)量與監(jiān)測(cè)研究，查清土地資源的基本特征；土地信息技術(shù)強(qiáng)調(diào)通過(guò)土地資源信息獲取與更新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)土地資源的有效監(jiān)管；土地工程技術(shù)強(qiáng)調(diào)通過(guò)工程措施，推進(jìn)土地資源的有效整治，促進(jìn)產(chǎn)能提升、功能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)土地資源的有效利用。

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索，歸納分析了2016年國(guó)內(nèi)外土地工程與信息技術(shù)方面的研究進(jìn)展。在中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)、Elsevier全文電子期刊數(shù)據(jù)庫(kù)和SpringerLink全文電子期刊數(shù)據(jù)庫(kù)，以“土地整治”、“土地測(cè)量”、“土地工程”、“土地信息”、“土地整理”、“土地復(fù)墾”等為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，篩選出學(xué)術(shù)文獻(xiàn)74篇，其中，中文期刊文獻(xiàn)61篇，英文期刊文獻(xiàn)13篇。主要分布在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》、《中國(guó)土地科學(xué)》、Journal of Environmental Management、Catena等國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀期刊，內(nèi)容涵蓋土地測(cè)量、土地信息技術(shù)、土地工程技術(shù)等方面。

1 2016年國(guó)內(nèi)外土地工程與技術(shù)領(lǐng)域重點(diǎn)問(wèn)題研究進(jìn)展

1.1 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

2016年國(guó)內(nèi)土地工程與技術(shù)領(lǐng)域研究依舊從土地測(cè)量、土地信息技術(shù)、土地工程技術(shù)三個(gè)方面展開(kāi)。在土地測(cè)量方面，研究集中于新型技術(shù)手段在地形、地貌、地籍測(cè)量及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用；在土地信息技術(shù)方面，研究重點(diǎn)集中在土地覆蓋分類(lèi)方法與土地信息提取精度提高、土地信息處理技術(shù)、土地信息可視化表達(dá)與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；在土地整治工程方面，側(cè)重于土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)、土地整治潛力與效益評(píng)價(jià)、礦區(qū)土地復(fù)墾、農(nóng)用地整治、城鄉(xiāng)建設(shè)用地整治、退化土地改良技術(shù)的研究。

1.1.1 土地測(cè)量

（1）地形與地貌測(cè)量技術(shù)。土地的地形與地貌測(cè)量是土地管理與整治的基礎(chǔ)，2016年主要聚焦在利用移動(dòng)測(cè)量、近景攝影測(cè)量和三維激光掃描等技術(shù)測(cè)繪土地地形。移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)是當(dāng)今測(cè)繪界最為前沿的科技之一，輕便型移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)作為一種新型多傳感器集成高技術(shù)測(cè)量設(shè)備，可以快速獲取全面完整的空間三維信息，給常規(guī)、傳統(tǒng)的測(cè)量帶來(lái)了新的突破，所獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)成果能夠真實(shí)有效地記錄現(xiàn)實(shí)地物的形態(tài)信息，此技術(shù)應(yīng)用于鄉(xiāng)村地形測(cè)量，相比傳統(tǒng)的測(cè)量方式，具有作業(yè)機(jī)動(dòng)靈活、速度快、精度高、現(xiàn)實(shí)性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。處理好的點(diǎn)云數(shù)據(jù)能夠服務(wù)于鄉(xiāng)村小范圍大比例尺地圖測(cè)量工作[1]。國(guó)內(nèi)有學(xué)者進(jìn)行基于多尺度維度特征和SVM的高陡邊坡點(diǎn)云數(shù)據(jù)分類(lèi)算法研究，此算法對(duì)山丘區(qū)有復(fù)雜地貌的高陡邊坡地形測(cè)量具有重大研究意義[2]。通過(guò)基于多基線近景攝影測(cè)量技術(shù)，以Lensphotov 2.0系統(tǒng)作為內(nèi)業(yè)處理平臺(tái)，應(yīng)用于大比例尺地形測(cè)繪。多基線近景攝影測(cè)量改變了傳統(tǒng)的線性交會(huì)法，應(yīng)用嚴(yán)密區(qū)域光束法平差保證精度，同時(shí)降低了傳統(tǒng)航測(cè)成本與外業(yè)人工采集工作量。通過(guò)此方法能快速獲取地物信息，改進(jìn)了傳統(tǒng)的測(cè)圖作業(yè)模式，提高了生產(chǎn)效率，為大比例尺測(cè)圖提供了新的方法[3]。三維激光掃描數(shù)據(jù)可以為多個(gè)方面提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有學(xué)者對(duì)三維激光掃描儀在地質(zhì)災(zāi)害地形測(cè)繪中的應(yīng)用方法進(jìn)行了探討，并認(rèn)為將三維激光掃描儀應(yīng)用到對(duì)地質(zhì)災(zāi)害體的測(cè)繪設(shè)計(jì)是對(duì)傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查方法的有益擴(kuò)展與革新，提高工作效率的同時(shí)也提高了地質(zhì)災(zāi)害防止與設(shè)計(jì)的精度，并且可以提供傳統(tǒng)方法難以獲得的數(shù)據(jù)資料[4]。

（2）地籍測(cè)量技術(shù)。利用小型無(wú)人機(jī)、北斗加智能化的測(cè)繪平臺(tái)和車(chē)載激光掃描系統(tǒng)進(jìn)行土地確權(quán)是2016年的研究熱點(diǎn)。低空攝影測(cè)量具有成本低、效率高、時(shí)效性強(qiáng)、周期短、靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用小型無(wú)人機(jī)獲取高分辨率影像，并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)處理，應(yīng)用于土地確權(quán)工作中，并期望這種技術(shù)成為土地確權(quán)工作中的首選的技術(shù)方案[5]。利用現(xiàn)有北斗高精度GLASS定位、智能化操控平臺(tái)、高精度傳感器、全自動(dòng)化操控、專(zhuān)業(yè)化空三數(shù)據(jù)加密等應(yīng)用技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)項(xiàng)目中的應(yīng)用[6]。車(chē)載激光掃描系統(tǒng)作為當(dāng)代最先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備之一，其應(yīng)用范圍不斷拓展，根據(jù)工作原理及測(cè)量特點(diǎn)，將其應(yīng)用在農(nóng)村集體土地確權(quán)登記發(fā)證地籍測(cè)量中，通過(guò)對(duì)成果質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)證、對(duì)地籍測(cè)量方法進(jìn)行探討，確定車(chē)載激光掃描系統(tǒng)應(yīng)用在三權(quán)發(fā)證中可以提高工作效率和成果精度[7]。

（3）動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。對(duì)礦區(qū)、海岸帶和退化土地的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)一直是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的焦點(diǎn)。國(guó)內(nèi)有學(xué)者提出融合多源、多時(shí)相衛(wèi)星、航空遙感影像的星—空—地—井“四位一體”的礦區(qū)土地生態(tài)損傷監(jiān)測(cè)方法，旨在突出地下采礦信息的先導(dǎo)作用，以及遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)、地上信息與地下信息的耦合，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)土地生態(tài)損傷信息的快速提取和真實(shí)反映煤炭開(kāi)采對(duì)土地生態(tài)的影響[8]。有學(xué)者對(duì)Landsat影像采用圖像差值法、主成分分析法和波段組合法3種差值法提取研究區(qū)土地利用類(lèi)型變化區(qū)域，得出主成分分析法最適宜研究區(qū)，對(duì)海岸帶土地利用進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[9]。有學(xué)者基于ZY-3衛(wèi)星數(shù)據(jù)，建立煤礦區(qū)土地退化人為影響專(zhuān)題因素遙感解譯標(biāo)志，運(yùn)用層次分析法構(gòu)建土地退化人為因素影響強(qiáng)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用綜合評(píng)分法計(jì)算研究區(qū)土地退化人為因素影響強(qiáng)度指數(shù)，對(duì)神東煤礦區(qū)土地退化人為影響因素開(kāi)展遙感監(jiān)測(cè)[10]。有學(xué)者基于地表反照率植被指數(shù)特征空間理論，利用遙感數(shù)據(jù)，提取禿尾河上游流域荒漠化信息，并開(kāi)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究，從中探索該區(qū)域荒漠化動(dòng)態(tài)變化特征和規(guī)律，為生態(tài)環(huán)境建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供參考[11]。水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)一直備受關(guān)注，通過(guò)大數(shù)據(jù)采集與知識(shí)挖掘，構(gòu)建區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集（或集合），再利用云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析評(píng)價(jià)[12]。

1.1.2 土地信息技術(shù)

（1）土地信息采集技術(shù)。土地信息采集的準(zhǔn)確性和實(shí)效性，對(duì)于耕地的保護(hù)和利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，2016年土地信息采集技術(shù)主要圍繞遙感提取方法、采集信息的精度展開(kāi)研究。針對(duì)目前種植園提取算法適用性較差、數(shù)據(jù)依賴(lài)性高、自動(dòng)化程度低、算法復(fù)雜及特征冗余等問(wèn)題，提出一種能夠滿(mǎn)足多尺度多方向種植模式，允許紋理基元和格網(wǎng)種植線的變形，降低對(duì)數(shù)據(jù)源的要求，并且具有高分離能力，從而減少特征冗余，簡(jiǎn)化提取過(guò)程，實(shí)現(xiàn)依靠單一或者少數(shù)特征的高分辨率遙感影像種植園自動(dòng)提取方法[13]?；诳臻g變異理論設(shè)計(jì)了一個(gè)土地覆被分類(lèi)提取方案。該方案基于陸地資源衛(wèi)星的NDVI月值數(shù)據(jù)集（2014年1—12月），通過(guò)半方差、均方差和標(biāo)準(zhǔn)方差等運(yùn)算得到具有明確物理意義和物候信息的指標(biāo)因子，構(gòu)建遙感分類(lèi)數(shù)據(jù)集，自動(dòng)分類(lèi)提取土地覆被類(lèi)型[14]。借鑒相關(guān)學(xué)者在沙漠化遙感定量監(jiān)測(cè)方面的研究，以MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品為信息源，通過(guò)相關(guān)運(yùn)算分別獲取FVC、MSAVI、Albedo、LST、TVD等沙漠化遙感定量監(jiān)測(cè)指標(biāo)，進(jìn)行沙漠化信息的提取與分析，并利用圖譜分析法對(duì)多時(shí)相的沙漠化土地信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，以期在沙漠化監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法方面有所改進(jìn)[15]。有學(xué)者利用無(wú)人機(jī)高空間分辨率影像作為數(shù)據(jù)源，首先引入SIFT算法完成了無(wú)人機(jī)影像的自動(dòng)拼接，建立了分割質(zhì)量函數(shù)獲取最優(yōu)分割尺度，完成了影像分割；根據(jù)分割對(duì)象建立對(duì)象特征庫(kù)，完成影像分類(lèi)；最后開(kāi)發(fā)了土地利用信息動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，完成了研究區(qū)土地利用信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；這一研究克服多云霧山地區(qū)域衛(wèi)星影像難以實(shí)時(shí)獲取問(wèn)題，能快速、高效的獲得土地變更信息[16]。針對(duì)不同傳感器參數(shù)特點(diǎn),利用支持向量機(jī)分類(lèi)器（SVM）對(duì)同區(qū)域同期的GF-1與Landsat-8影像數(shù)據(jù)進(jìn)行土地覆蓋分類(lèi)對(duì)比研究；結(jié)果顯示GF-1與Landsat-8的分類(lèi)總精度相仿，分別為90.38%和90.07%，Kappa系數(shù)分別為0.875和0.853。但不同地物類(lèi)型的分類(lèi)精度存在差異：波譜響應(yīng)函數(shù)的差異造成Landsat-8對(duì)林地類(lèi)型的接受信號(hào)好于GF-1，因Landsat-8對(duì)林地的分類(lèi)精度高于GF-1；GF-1具有分辨率高優(yōu)勢(shì)，對(duì)零碎分布地物類(lèi)型的分類(lèi)效果好于Landsat-8[17]。

（2）土地信息處理技術(shù)。 在土地信息處理方面，空間數(shù)據(jù)處理、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法和面對(duì)更高時(shí)空分辨率的影像分類(lèi)需求，有學(xué)者提出了基于地塊的多分辨率影像協(xié)同分類(lèi)方法。在數(shù)據(jù)源上，協(xié)同多空間、時(shí)間分辨率甚至多源的遙感影像參與計(jì)算分類(lèi)；在類(lèi)別設(shè)置上，考慮不同地物隨時(shí)間的變化規(guī)律；在分類(lèi)方法上，也協(xié)同各種分類(lèi)模型、人工目視解譯以提高精度[18]。提出了一種大數(shù)據(jù)架構(gòu)的遙感資源存儲(chǔ)管理方法，該方法以元信息庫(kù)聚合數(shù)據(jù)資源，底層面向不同計(jì)算（應(yīng)用）模式搭建異構(gòu)式存儲(chǔ)，有效地將數(shù)據(jù)分解、將資源聚合[19]。有學(xué)者綜合分析現(xiàn)有的土地?cái)?shù)據(jù)模型和土地行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，總結(jié)歸納土地管理中的人地關(guān)系內(nèi)涵和結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建以土地權(quán)籍理論下的人地關(guān)系為核心的土地管理數(shù)據(jù)模型，為基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的土地管理數(shù)據(jù)共享集成提供基礎(chǔ)[20]。

（3）土地信息可視化表達(dá)與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)?；谌S地形軟件開(kāi)發(fā)土地調(diào)查可視化系統(tǒng)以及將VR技術(shù)應(yīng)用于土地信息可視化是2016年研究的新進(jìn)展。國(guó)內(nèi)學(xué)者采用Skyline公司的TerraBuilder三維地形建模軟件，集成多分辨率遙感影像、DEM、土地調(diào)查成果矢量數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)，整合土地調(diào)查成果的各種資料信息，構(gòu)建了農(nóng)村土地調(diào)查成果三維應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)查區(qū)內(nèi)土地利用現(xiàn)狀基于此環(huán)境的查詢(xún)、設(shè)計(jì)和分析，為政府相關(guān)人員和社會(huì)公眾更好地研究和利用土地調(diào)查成果提供便利的條件，直觀形象地展示了土地調(diào)查所取得的成果[21]。隨著越來(lái)越多的實(shí)質(zhì)性VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）產(chǎn)品和應(yīng)用的出現(xiàn)，有學(xué)者將這一技術(shù)與GIS相結(jié)合，試圖開(kāi)發(fā)出基于GIS與虛擬現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的土地利用總體規(guī)劃仿真展示平臺(tái)，希望實(shí)現(xiàn)“圖、文、數(shù)、聲”一體化呈現(xiàn)[22]。

土地信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面，在當(dāng)前智能終端、移動(dòng)通信和云計(jì)算迅猛發(fā)展的背景下，便攜式移動(dòng)測(cè)繪技術(shù)成為土地調(diào)查發(fā)展的必然趨勢(shì)，有學(xué)者通過(guò)研究提出了基于安卓智能終端的便攜式土地資源協(xié)同采集系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了位置獲取、地圖顯示、采樣規(guī)劃、信息采集、數(shù)據(jù)展示 、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)同步等系統(tǒng)核心功能模塊[23]。此外，還有學(xué)者基于土地系統(tǒng)科學(xué)基礎(chǔ)理論，研究提出全國(guó)土地系統(tǒng)觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)的功能定位、組織架構(gòu)、協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，形成土地系統(tǒng)綜合觀測(cè)技術(shù)研發(fā)、“大數(shù)據(jù)”平臺(tái)構(gòu)建、土地系統(tǒng)觀測(cè)研究基地建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布局的總體思路，搭建土地系統(tǒng)綜合觀測(cè)理論—技術(shù)—平臺(tái)—機(jī)制創(chuàng)新架構(gòu)，提出全國(guó)土地系統(tǒng)觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的戰(zhàn)略框架[24]。

1.1.3 土地整治工程

（1）土地整治戰(zhàn)略與規(guī)劃設(shè)計(jì)。土地整治是對(duì)土地資源及其他各項(xiàng)資源的整合與優(yōu)化，以達(dá)到集約節(jié)約利用土地的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，對(duì)此提出了土地整治轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略導(dǎo)向[25-26]。2016年土地整治規(guī)劃依然注重優(yōu)化建設(shè)用地布局，增加耕地?cái)?shù)量，通過(guò)土地整治使得土地達(dá)到更好的集聚效應(yīng)[27-31]。土地的生態(tài)化整治與農(nóng)業(yè)景觀設(shè)計(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，對(duì)于平衡土地可持續(xù)利用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)保護(hù)三者之間的關(guān)系，以及改善農(nóng)村環(huán)境、增加生態(tài)功能價(jià)值等具有十分重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義[32]。為應(yīng)對(duì)資源承載力趨緊、生態(tài)環(huán)境約束大和糧食安全等問(wèn)題，相關(guān)學(xué)者提出了通過(guò)優(yōu)先規(guī)劃和設(shè)計(jì)生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)引導(dǎo)和框限區(qū)域空間發(fā)展的“反規(guī)劃”理念下的全域整治的目標(biāo)、途徑和方法流程，該理念可為深化土地整治探索，推動(dòng)中國(guó)土地整治向景觀生態(tài)型土地整治轉(zhuǎn)變提供理論參考[33]。

（2）土地整治潛力與效益評(píng)價(jià)。土地整治規(guī)劃的實(shí)施是一個(gè)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)重建的過(guò)程，將會(huì)對(duì)區(qū)域環(huán)境要素及其生態(tài)過(guò)程產(chǎn)生諸多影響[34]。目前國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者采取不同的措施與方法對(duì)土地整治潛力及土地整治規(guī)劃可能產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)選取能反映區(qū)域不同的土地整治類(lèi)型內(nèi)在和外在潛力的指標(biāo)因素，引入生態(tài)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)雙重制約條件，結(jié)合層次分析法和約束條件評(píng)價(jià)模型對(duì)研究區(qū)域生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)約束下的土地整治綜合潛力開(kāi)展定量評(píng)價(jià)，并采用K-Means聚類(lèi)方法進(jìn)行潛力分區(qū)[35]。為了緩解用地矛盾有效保護(hù)耕地和節(jié)約集約用地，開(kāi)發(fā)低丘緩坡土地資源成為擴(kuò)展建設(shè)用地空間的有效途徑[36]，這就使得對(duì)低丘緩坡土地資源的研究成為焦點(diǎn)，其研究主要集中在低丘緩坡土地資源規(guī)劃及相關(guān)政策研究、低丘緩坡土地資源利用現(xiàn)狀、土地資源開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)等方面[37-38]。由于低丘緩坡土地資源大多具有生態(tài)敏感性和生態(tài)脆弱性等特征，因而開(kāi)發(fā)前應(yīng)優(yōu)先識(shí)別與保護(hù)對(duì)維持區(qū)域生態(tài)安全具有至關(guān)重要作用的生態(tài)屏障，構(gòu)建生態(tài)安全格局，從而促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展[39-40]。通過(guò)采用生態(tài)足跡法[41]、模式法[42]以及從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值角度[43]、生態(tài)環(huán)境[44]等方面對(duì)土地整治規(guī)劃產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（3）礦區(qū)土地復(fù)墾。礦區(qū)土地復(fù)墾一直是國(guó)內(nèi)土地整治工程研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，2016年圍繞塌陷區(qū)覆土材料的優(yōu)選、重構(gòu)土壤水分運(yùn)移規(guī)律及土地復(fù)墾土壤孔隙結(jié)構(gòu)特征等展開(kāi)了研究。采煤塌陷地的充填復(fù)墾需要覆蓋足夠厚度的土壤以保證農(nóng)作物生長(zhǎng)，對(duì)引黃河泥沙充填復(fù)墾采煤塌陷地覆土材料的研究表明，表土、心土和黃河泥沙組配（質(zhì)量比）為1∶1∶1.33—1∶1∶2的覆土材料玉米苗期生物量更高；組配為1∶1∶0.86—1∶1∶2的覆土材料質(zhì)地為壤土，是較為理想的土壤類(lèi)型，較適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)[45]。煤矸石—粉煤灰混合物充填重構(gòu)模式含水率變化規(guī)律與土壤充填模式最為一致，且飽和含水率最為接近，具有良好的保水、透氣性，是高潛水位采煤塌陷區(qū)土地復(fù)墾最理想的土壤重構(gòu)模式[46]。基于CT掃描技術(shù)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于原貌土，復(fù)墾土壤孔隙數(shù)量和孔隙度最小，土地復(fù)墾對(duì)增加土壤孔隙量和孔隙度有一定作用，但過(guò)程緩慢[47]。

（4）農(nóng)用地整治。2016年國(guó)內(nèi)農(nóng)用地整治主要聚焦于對(duì)產(chǎn)能、土壤固碳能力影響以及農(nóng)用地整治實(shí)施協(xié)調(diào)性的研究。以土地整治實(shí)施的強(qiáng)度、潛力和難度3項(xiàng)核心要素為分析指標(biāo)，通過(guò)構(gòu)建基于力學(xué)平衡模型的土地整治實(shí)施協(xié)調(diào)性判別方法，結(jié)合地理空間統(tǒng)計(jì)分析，綜合評(píng)判不同時(shí)段中國(guó)農(nóng)用地整治的實(shí)施協(xié)調(diào)狀態(tài)，為土地整治的宏觀決策與績(jī)效評(píng)價(jià)提供參考[48]。從農(nóng)用地整治對(duì)產(chǎn)能影響的特征表現(xiàn)入手，采用NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)，提取表征產(chǎn)能水平、產(chǎn)能波動(dòng)、產(chǎn)能潛力以及復(fù)種指數(shù)變化的4類(lèi)特征植被，通過(guò)構(gòu)建P-SVM模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同時(shí)段農(nóng)用地整治項(xiàng)目產(chǎn)能的預(yù)測(cè)[49]。有關(guān)專(zhuān)家從工程實(shí)施碳效應(yīng)、土地結(jié)構(gòu)碳效應(yīng)、土地利用方式碳效應(yīng)三方面進(jìn)行土壤固碳能力研究，分別采用物料衡算法、生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型法等對(duì)農(nóng)用地整治的碳效應(yīng)進(jìn)行了分析，研究表明項(xiàng)目整治后，土地結(jié)構(gòu)變化使得碳儲(chǔ)量增加，工程建設(shè)與土地利用方式變化使得碳排放量增加[50]。

（5）城鄉(xiāng)建設(shè)用地整治。在農(nóng)村土地綜合整治過(guò)程中，農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局及優(yōu)化調(diào)控日益成為國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)。相關(guān)學(xué)者從不同角度提出了優(yōu)化農(nóng)村居民點(diǎn)布局的方法，基于不同村民主體空間決策行為分析，設(shè)置包括適宜性、緊湊型和綜合效用的目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建農(nóng)村居民點(diǎn)空間優(yōu)化配置模型，對(duì)村民智能體的選址決策進(jìn)行模擬，通過(guò)智能體的自適應(yīng)和空間協(xié)作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)村鎮(zhèn)層次農(nóng)村居民點(diǎn)自動(dòng)化、智能式優(yōu)化布局與動(dòng)態(tài)選址[51]；通過(guò)引入引力模型描述鄉(xiāng)鎮(zhèn)與周邊城市間的相互聯(lián)系，以表征城鎮(zhèn)發(fā)展對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的輻射作用大小。分析不同區(qū)位村鎮(zhèn)的城鄉(xiāng)聯(lián)系強(qiáng)度和資源稟賦，確定不同的村鎮(zhèn)發(fā)展類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型的農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)化[52]；通過(guò)對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)綜合影響力的評(píng)價(jià)，結(jié)合核密度分析法得出農(nóng)村居民點(diǎn)的集聚性，提出了就近城鎮(zhèn)化、重點(diǎn)發(fā)展、內(nèi)部挖掘和遷移歸并4種農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)化類(lèi)型[53]。

（6）退化土地改良技術(shù)。退化土地改良技術(shù)研究重點(diǎn)圍繞鹽堿地、污染土地、土壤侵蝕治理進(jìn)行了針對(duì)性的研究，植物修復(fù)、生物技術(shù)、工程措施及其聯(lián)合應(yīng)用在退化土地修復(fù)和治理中的研究不斷增加[54-56]。鹽堿地治理方面，一些地區(qū)將傳統(tǒng)的治理措施（開(kāi)溝排陰、拉沙壓鹽覆蓋地膜等）與現(xiàn)代治理措施（膜下滴灌技術(shù)、種植綠肥技術(shù)、增施有機(jī)肥、土壤鹽堿改良劑、使用商品有機(jī)肥等）相結(jié)合[57]；研制了暗管排堿治理鹽堿地的專(zhuān)用設(shè)備——后懸掛隨動(dòng)式打孔通氣機(jī)，解決鹽堿土改良措施工程量大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本高的問(wèn)題。研究表明樣機(jī)作業(yè)速度為3—5 km/h時(shí)，成孔與水平方向夾角均值在86.4°—88.5°之間，變異系數(shù)小于1.6%，垂直性較好，同時(shí)打孔密度為51—128孔/m2，工作效率為3600—6000 m2/h，可有效提高土壤通透性、改善土壤環(huán)境[58]。針對(duì)污染土地的治理，探討了多種污染土壤的修復(fù)方法，其中以土壤重金屬元素的還原與提取方法為主。例如利用納米零價(jià)鐵銅雙金屬還原污染土壤中的鉻元素[59]；采用復(fù)合淋洗法可有效的降低土壤中砷的含量[60]。相關(guān)研究表明，通過(guò)實(shí)施梯田工程、坡式林地水平階工程后土壤侵蝕模數(shù)降低[61]。

1.2 國(guó)外研究進(jìn)展

1.2.1 土地測(cè)量 國(guó)外土地測(cè)量熱點(diǎn)集中在遙感與GIS技術(shù)的應(yīng)用。利用遙感影像進(jìn)行海岸帶劃分與土地復(fù)墾變化監(jiān)測(cè)，使用由Landsat衛(wèi)星捕獲的數(shù)據(jù)，由ENVI軟件處理，將圖像上的像素轉(zhuǎn)換為特定值用作從圖像本身計(jì)算不同類(lèi)別的區(qū)域。使用這種方法，分析海岸線和沿海地區(qū)的土地復(fù)墾與土地利用變化相結(jié)合來(lái)確定其影響，確定沿海地區(qū)的變化[62]。通過(guò)遙感和GIS，監(jiān)測(cè)采煤退化土地復(fù)墾成效的評(píng)估能力，通過(guò)2000年和2015年的Landsat衛(wèi)星圖像，評(píng)估了復(fù)墾成功的印度Jharia煤田，同時(shí)采用遙感技術(shù)評(píng)估了植被健康與該研究區(qū)水分含量之間的關(guān)系[63]。還有學(xué)者采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析和GIS在土耳其研究確定在土地復(fù)墾項(xiàng)目中的農(nóng)業(yè)土壤指標(biāo)[64]。

1.2.2 土地信息技術(shù) 2016年度，國(guó)外土地信息技術(shù)領(lǐng)域的研究以土地信息系統(tǒng)與平臺(tái)的開(kāi)發(fā)為主。利用WebGIS平臺(tái)開(kāi)發(fā)的的歐洲大陸土地利用展示系統(tǒng)，該系統(tǒng)完全建立在開(kāi)放的資源基礎(chǔ)設(shè)施和開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)上。架構(gòu)基于服務(wù)器—客戶(hù)端模式（該模式有GeoServer作為地圖服務(wù)器）。用戶(hù)能改變基礎(chǔ)地圖和控制各圖層的透明度。另外，用戶(hù)可以通過(guò)Web地圖服務(wù)平臺(tái)（WMS）添加任何自定義層和激活從流行照片共享服務(wù)得到的可視化照片[65]。

為解決現(xiàn)有的土地信息系統(tǒng)的局限性，建立多維土地信息系統(tǒng)的技術(shù)。這些方案包括創(chuàng)建三維模型，應(yīng)用選擇性建模，地籍空間數(shù)據(jù)和建筑物內(nèi)部的程序化建模方法。該方法基于自動(dòng)變化檢測(cè)算法的時(shí)空變化分析，從運(yùn)動(dòng)算法中使用密集的圖像匹配和結(jié)構(gòu)[66]。

1.2.3 土地整治工程 目前，國(guó)外土地整治研究主要集中于土壤質(zhì)地改良及污染土地修復(fù)等方面的研究。 利用土壤電動(dòng)修復(fù)技術(shù)可將鹽堿土中Na+、Mg+、Ca+、K+等提取出來(lái)，降低土壤中鹽離子的含量，不僅可以提高提取效率，用水量少，而且可以提高土地生產(chǎn)力[67]。由于叢枝菌根菌能夠促進(jìn)植物養(yǎng)分吸收，提高植被成活率，因此相關(guān)研究采用單孢接種法大量繁殖叢枝菌根菌，為處在惡劣生態(tài)環(huán)境的植被提供養(yǎng)分[68]；生物強(qiáng)化有機(jī)土壤改良劑對(duì)鈉質(zhì)土有很好的改良作用，可提高土壤的保水性能，降低pH值，提高作物產(chǎn)量[69-70]。在治理土壤污染方面，通過(guò)增加土壤原生菌的含量，加強(qiáng)土壤砷的固化作用[71]；在土壤中混入石灰石，通過(guò)熱解處理，可以有效地降低土壤中銅、鉻等重金屬的含量，有利于土壤重金屬污染的治理[72]。不同種類(lèi)植物富集、吸附土壤重金屬能力不同，研究表明，Agrostis durieui對(duì)土壤鉛有很好的吸附效應(yīng)，并且是污染區(qū)域的優(yōu)勢(shì)種群；相對(duì)于鴨茅來(lái)講，絨毛草和紫羊茅對(duì)土壤中汞和砷的吸附去除效果更佳[73]。生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力是權(quán)衡整治后土地性能的重要指標(biāo)。相關(guān)研究通過(guò)主成分分析法采用區(qū)域內(nèi)生物物理指標(biāo)（地貌、水文、地質(zhì)、土壤理化性質(zhì)、植被蓋度等）來(lái)描述區(qū)域生物多樣性及狀況，以此來(lái)表明整治區(qū)域土地及生態(tài)修復(fù)狀況[74]。

2 2016年國(guó)內(nèi)外土地工程與技術(shù)重點(diǎn)問(wèn)題對(duì)比

國(guó)內(nèi)外共同關(guān)注土地測(cè)量、土地信息技術(shù)、土地整治工程等方面的研究，但在具體內(nèi)容和相關(guān)方法存在差異。在土地測(cè)量方面，遙感技術(shù)和GIS應(yīng)用是國(guó)內(nèi)外共同的重點(diǎn)研究方向，國(guó)外側(cè)重于利用土地測(cè)量技術(shù)分析土地復(fù)墾與土地利用變化、土地復(fù)墾成效；國(guó)內(nèi)則更關(guān)注在地籍確權(quán)、退化土地監(jiān)測(cè)等問(wèn)題中新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。在土地信息技術(shù)方面，應(yīng)用型土地管理系統(tǒng)的研發(fā)是國(guó)內(nèi)外學(xué)者共同關(guān)注的焦點(diǎn)，國(guó)外重點(diǎn)在大規(guī)模、多維度的土地管理系統(tǒng)的研發(fā)；國(guó)內(nèi)則側(cè)重于土地信息采集、存儲(chǔ)和處理技術(shù)的革新及基于移動(dòng)端的土地資源管理系統(tǒng)的研發(fā)。在土地整治方面，國(guó)內(nèi)外研究重點(diǎn)主要異同點(diǎn)是：國(guó)內(nèi)外在土地整治過(guò)程中都關(guān)注土壤質(zhì)地改良與污染土地修復(fù)。不同點(diǎn)是，國(guó)內(nèi)學(xué)者從土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)、土地整治潛力與效益評(píng)價(jià)等更加全面的角度來(lái)分析評(píng)價(jià)土地整治效果的同時(shí)利用重金屬還原技術(shù)提取土壤中的重金屬，同時(shí)國(guó)內(nèi)也注重退化土地治理。國(guó)外專(zhuān)家更加注重生物菌在土壤質(zhì)地改良及污染土地修復(fù)中的應(yīng)用。

3 土地整治工程技術(shù)領(lǐng)域研究展望

3.1 主要科技需求

要?jiǎng)?chuàng)新土地科技體系，首先把握土地管理的兩大核心要素，一是測(cè)繪土地位置、范圍，解決土地度量衡問(wèn)題；二是確定土地權(quán)屬，明確權(quán)利、責(zé)任、義務(wù)。由此可以看出，現(xiàn)代土地科技創(chuàng)新體系的建設(shè)需要現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的系統(tǒng)性支撐。支撐的條件兩個(gè)方面，一個(gè)是面向土地領(lǐng)域特定需求的測(cè)繪技術(shù)、裝備的研發(fā)；二是形成傳統(tǒng)土地學(xué)科與測(cè)繪學(xué)科相結(jié)合的新交叉學(xué)科。

土地整治要拓寬思路，強(qiáng)化“土地整治+”理念，與高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、精準(zhǔn)扶貧、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展、生態(tài)文明相結(jié)合，充分發(fā)揮土地整治的平臺(tái)和基礎(chǔ)作用。實(shí)施山水林田湖生態(tài)保護(hù)和修復(fù)工程，實(shí)施藏糧于地、藏糧于技戰(zhàn)略，實(shí)施耕地輪作休耕試點(diǎn)。實(shí)行耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體保護(hù)勢(shì)在必行，核心在推進(jìn)土地綜合整治，突破口在土地工程技術(shù)創(chuàng)新。

3.2 重點(diǎn)問(wèn)題研究

在2016年土地整治工程技術(shù)領(lǐng)域研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)家主要科技需求，展望2017年土地整治工程的重點(diǎn)研究領(lǐng)域包括：對(duì)地觀測(cè)技術(shù)為主體的土地立體感知體系，云計(jì)算技術(shù)為核心的數(shù)據(jù)管理與國(guó)土云，空間大數(shù)據(jù)技術(shù)與智慧國(guó)土。大力推進(jìn)農(nóng)用地整治，分區(qū)域開(kāi)展退化耕地綜合治理、污染耕地阻控修復(fù)，建立土壤環(huán)境質(zhì)量管理和修復(fù)信息系統(tǒng)，加強(qiáng)退化土壤的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。部署實(shí)施新型城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略，支持開(kāi)展城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤、歷史遺留工礦廢棄地復(fù)墾利用、城鎮(zhèn)低效用地再開(kāi)發(fā)和低丘緩坡荒灘等未利用地開(kāi)發(fā)利用，大力推進(jìn)節(jié)約集約用地，實(shí)現(xiàn)土地資源永續(xù)利用。

3.3 《中國(guó)土地科學(xué)》重點(diǎn)關(guān)注方向

《中國(guó)土地科學(xué)》在土地整治工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注以下方面：面向土地領(lǐng)域特定需求的測(cè)繪技術(shù)和裝備研發(fā)，以及耕地質(zhì)量提升、退化土地治理、荒廢土地利用、土地生態(tài)修復(fù)、土地整治的工程化與生態(tài)化研究。

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（本文責(zé)編：王慶日）

Progress Review on Land Sciences Research Priorities in 2016 and Prospects for 2017: Sub-report of Land Engineering and Technology

HU Zhen-qi, LIANG Yu-sheng, GONG Yu-ling, WANG Xiao-tong
（Institute of Land Reclamation and Ecological Restoration, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China）

The purpose of this study is to analyze the research progress on land engineering and technology in 2016 and give perspective for 2017, providing a reference for future study on land sciences. The methods used include deduction and literature review. The results indicate that most research on land engineering and technology in 2016 focused on land surveying, land information, land consolidation and so on. In conclusion, further studies should pay more attentions on the issues entailing promoting the innovation and application of land information technology, deepening the rural land comprehensive consolidation technology, strengthening the mining land reclamation technology and related new equipment.

land consolidation; land surveying; review; land engineering; land information; research progress

F301.2

A

1001-8158（2017）03-0070-10

10.11994/zgtdkx.20170314.154349

2017-01-10；

2017-02-25

國(guó)家自然基金煤炭聯(lián)合重點(diǎn)支持項(xiàng)目（U1361203）。

胡振琪（1963-），男，安徽五河人，教授，博士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)橥恋卣?、土地?fù)墾與生態(tài)重建。E-mail: huzq1963@ 163.com