廖廷宇

摘要 介紹了運用RS技術獲取的高分辨率遙感影像，制作精品水果調(diào)查工作底圖；利用GPS技術采集和移動GIS進行精品水果的外業(yè)調(diào)查和信息采集；并運用GIS技術對調(diào)查獲取的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行建庫、集成管理和統(tǒng)計分析，獲取全省精品水果相關信息。該研究可為各級政府及其相關部門提供科學準確的數(shù)據(jù)，為下一步產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展、精準施策、精準管理奠定基礎。

關鍵詞 RS；GPS；GIS；地理省情調(diào)查；精品水果調(diào)查；影像；數(shù)據(jù)庫

中圖分類號 S127 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）22-0185-05

Abstract This paper introduced the high resolution remote sensing image obtained by RS technology， and made the base map of fine fruit survey. Using GPS technology to collect and mobile GIS to carry out the field investigation and information collection of fine fruits.Moreover， GIS technology was used to build database， integrate management and statistical analysis of the data and attribute data obtained by the survey， and obtain the relevant information of the provincial fine fruit.The study can provide scientific and accurate data for governments at all levels and related departments， laying a foundation for the development of industrial clusters， precise application and accurate management.

Key words RS；GPS；GIS；Geographical survey；Investigation of fine fruit；Image；Database

2017年1月的《2017年貴州省政府工作報告》中提出：“深入推進農(nóng)業(yè)供給側結構性改革。堅持質(zhì)量興農(nóng)，著力建設綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品大省。更加注重調(diào)整結構，以市場為導向，穩(wěn)定糧食產(chǎn)量，大力發(fā)展特色種植業(yè)，新增‘三品一標種植面積700萬畝。”為弄清貴州省特色種植業(yè)的家底，省政府做出了調(diào)查4種精品水果的任務安排。在這次全省的大規(guī)模精品水果省情調(diào)查統(tǒng)計中，為高效準確完成此項任務，就需要整合、有效利用3S現(xiàn)代測繪技術技術。

1 3S及3S集成技術和地理省情調(diào)查

1.1 3S及3S集成技術

3S技術是RS、GPS、GIS的總稱。RS技術即遙感技術（remote sensing，簡稱RS），是在不直接接觸的情況下，對目標物或自然現(xiàn)象遠距離感知的一門探測技術，具體是指在高空或外層空間的各種平臺上，運用各種傳感器獲取反映地表特征的各種數(shù)據(jù)，通過傳輸、變換和處理，提取有用信息，實現(xiàn)研究地物空間形狀、位置、性質(zhì)、變化及其與環(huán)境相互關系的一門現(xiàn)代應用技術科學[1]。

GPS又稱全球定位系統(tǒng)（global positioning system，簡稱GPS），是美國從20世紀70年代開始研制，于1994年全面建成，具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。GPS是由空間星座、地面控制和用戶設備3部分構成的[2]。GPS測量技術能夠快速、高效、準確地提供點、線、面要素的精確三維坐標以及其他相關信息，具有全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點。GIS是指地理信息系統(tǒng)，是一種以采集、存儲、管理、分析和描述整個或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關的數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)[3]。

3S集成技術指的是全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）三大技術的集成。近年來，國際上3S的研究和應用開始向集成化（或綜合化）方向發(fā)展[4]。

1.2 地理省情調(diào)查

地理國情是關于國土疆域、地形地貌、地表覆蓋、江河湖泊、交通網(wǎng)絡、城鎮(zhèn)、人口與生產(chǎn)力、資源環(huán)境、災害等空間分布和時空變化的基本國情[5]，是空間化、可視化的國情信息，是從地理空間角度分析、研究、描述和反映一個國家自然、經(jīng)濟、人文的國情信息[6]。包括國土疆域情況、地理區(qū)域特征、地形地貌特征、道路交通網(wǎng)絡、江河湖海分布、土地利用和地表覆蓋、城市布局和城鎮(zhèn)化擴張、自然環(huán)境與災害分布、環(huán)境與生態(tài)狀況、生產(chǎn)力空間布局等基本情況[6]。

地理國情普查是一項重大的國情國力調(diào)查，是全面獲取地理國情信息的重要手段，是掌握地表自然、生態(tài)以及人類活動基本情況的基礎性工作[7]。地理省情調(diào)查則是在地理國情調(diào)查的基礎上展開，查清省級專題資源在地理空間分布情況及其特征，為省級政府各部門決策提供服務和支持。

2 精品水果地理省情調(diào)查的背景及意義

《2017年貴州省政府工作報告》中提出：“深入推進農(nóng)業(yè)供給側結構性改革。堅持質(zhì)量興農(nóng)，著力建設綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品大省。更加注重調(diào)整結構，以市場為導向，穩(wěn)定糧食產(chǎn)量，大力發(fā)展特色種植業(yè)。更加注重形成規(guī)模，加快農(nóng)村土地規(guī)范有序流轉，因地制宜大力培育和引進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)。促進全省農(nóng)產(chǎn)品調(diào)結構、上規(guī)模、創(chuàng)品牌?！?/p>

省政府通知要求，由省國土資源廳、省農(nóng)委、省扶貧辦等有關部門和單位，采用航拍等技術手段，精確調(diào)查統(tǒng)計全省火龍果、藍莓、獼猴桃、刺梨這4種精品特色水果的種植區(qū)域、種植面積及其相關屬性和地理位置信息，并指導各地認真抓好特種種植、養(yǎng)殖，帶動農(nóng)民脫貧增收。

精品水果調(diào)查是一項地理省情專題調(diào)查。通過精確調(diào)查4種精品水果種植情況，為動態(tài)管理精品水果資源、宣傳促銷精品水果產(chǎn)品、招商推介精品水果項目提供科學依據(jù)，助力省招商引資和精品水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助推全省精準扶貧工作。

為此，項目組織實施單位根據(jù)要求，充分發(fā)揮國土空間大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，依托地理國情普查成果，利用現(xiàn)代測繪地理信息技術和高分辨率衛(wèi)星影像，開展精品水果調(diào)查工作，實現(xiàn)精品水果種植調(diào)查的精確空間定位，精準面積統(tǒng)計。

3 精品水果地理省情調(diào)查總體技術路線

精品水果地理省情調(diào)查總體分為5個部分：準備階段、調(diào)查工作底圖、外業(yè)調(diào)查、內(nèi)業(yè)編輯及建庫、成果統(tǒng)計，其總體技術路線見圖1。

4 3S技術在精品水果地理省情調(diào)查中的具體應用

4.1 衛(wèi)星遙感影像、數(shù)字航空影像和全景影像的應用

以覆蓋全省的全國地理國情普查影像（包括衛(wèi)星遙感影像和數(shù)字航空影像）作為此次調(diào)查工作的基礎影像。該影像可為調(diào)查統(tǒng)計工作提供更精準、更直觀的定位，為內(nèi)業(yè)生產(chǎn)、外業(yè)調(diào)查人員提供便利的參考底圖，外業(yè)人員可快速、高效地準確定位，獲取坐標等基本信息，提高外業(yè)工作效率。若在地理國情普查中因影像質(zhì)量原因，不能準確反映4種精品水果范圍的，酌情補充現(xiàn)勢性好、優(yōu)于1 m的衛(wèi)星遙感影像。

4.1.1 遙感影像的利用。

精品水果調(diào)查采用的影像：2010—2013年高分辨率衛(wèi)星影像，絕大部分為2013年影像，少量為2010—2012年影像；分辨率為0.2 m的數(shù)字航空影像（圖2、3）。

4.1.2 全景影像采集。

每個縣區(qū)外業(yè)調(diào)查工作完成后，根據(jù)該縣區(qū)調(diào)查水果種類、種植面積等情況，選取能夠反映當?shù)胤N植情況全貌的區(qū)域，利用專業(yè)無人機進行全景影像數(shù)據(jù)采集（圖4），然后應用全景影像處理軟件生成360°全景影像，以反映實地種植的全貌。

4.2 GPS應用于調(diào)查區(qū)域的位置定位和圖斑邊界采集

對于在遙感影像上無法確定邊界的精品水果圖斑，利用貴州省衛(wèi)星連續(xù)運行參考站系統(tǒng)（GZCORS），攜帶GPS接收機進行RTK作業(yè)，采集圖斑邊界拐點，勾繪圖斑邊界?；蚶脕喢准塆PS接收機，進行圖斑位置定位，采集圖斑邊界。

4.3 GIS在數(shù)據(jù)采集、編輯、建庫和統(tǒng)計分析中的應用

4.3.1 利用GIS制作工作底圖。

利用GIS軟件加載覆蓋全省的第一次全國地理國情普查影像和可應用于此次調(diào)查的最新影像資料，結合省內(nèi)全國第一次地理國情普查成果，從地理國情普查成果數(shù)據(jù)中分離出園地數(shù)據(jù)[8]，與原始影像疊合，檢查剔除明顯不符合此次調(diào)查指標的信息，并進行合并與刪除，同時在地理國情中提取交通、水系、城鎮(zhèn)、地名等數(shù)據(jù)。根據(jù)省農(nóng)委、省扶貧辦、省林業(yè)提供的4種精品水果種植統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在圖上進行初步的位置定位。

將處理好的影像資料、整理好的園地信息、精品水果基本位置信息以及提出的交通、水系、城鎮(zhèn)、地名等數(shù)據(jù)疊加后，以縣為單位進行裁切、分層分塊、整飾后制作成外業(yè)工作底圖[9]。

4.3.2 利用移動GIS外業(yè)調(diào)查。利用外業(yè)調(diào)查電子平板，安裝相應的移動GIS軟件，載入外業(yè)調(diào)查工作底圖，同時攜帶高精度手持GPS設備，開展外業(yè)調(diào)查。外業(yè)調(diào)查采用“群專結合”的方法。外業(yè)作業(yè)人員利用制作的工作底圖，到各縣區(qū)相關部門進行工作對接，收集當?shù)?種精品水果種植的資料，并在工作底圖上進行標注，確定調(diào)查的具體區(qū)域和地點，規(guī)劃調(diào)查路線，并依靠當?shù)厥煜ぞ匪N植情況的工作人員帶領，根據(jù)調(diào)查指標要求進行逐塊調(diào)查[10]。在相關人員配合下，到實地利用影像圖定位，確認調(diào)查邊界和拐點，再利用高精度GPS測量拐點坐標，并進行實地量算。外業(yè)調(diào)查清楚標注種植水果的品種、種植狀態(tài)。調(diào)查圖上標注量測的拐點及圖解的拐點，形成封閉的地塊，并標注地塊編號和錄入相關屬性信息。

外業(yè)調(diào)查過程中對調(diào)查的每塊圖斑進行實地拍照佐證，并填寫相應的屬性。通過精準地塊位置調(diào)查、精準面積量算和實地照片佐證，為調(diào)查質(zhì)量提供保證。

4.3.3 GIS內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理。

外業(yè)調(diào)查工作完成后，交由內(nèi)業(yè)進行數(shù)據(jù)整理、上圖。內(nèi)業(yè)利用GIS軟件對圖斑進行編輯和拓撲處理、錄入調(diào)查屬性數(shù)據(jù)；對照航拍影像對外業(yè)拐點坐標進行逐一檢查，保證坐標完整無誤；根據(jù)外業(yè)采集數(shù)據(jù)、影像、照片對地塊邊界修改完善；整理相關水果屬性字段，并進行編號；檢查相關地塊的完整性和拓撲關系，為導入數(shù)據(jù)庫做好充分準備[11]。具體工作是：

①對外業(yè)航拍影像進行正射糾正或拼接處理。②內(nèi)業(yè)工作人員對照航拍影像對外業(yè)拐點坐標進行逐一檢查，保證坐標完整無誤。③內(nèi)業(yè)地塊邊界需根據(jù)外業(yè)草圖標繪的界線，結合影像的田土坎、相關影像紋理等信息進行綜合判定，修改完善地塊邊界數(shù)據(jù)。④4種精品水果屬性信息根據(jù)外業(yè)調(diào)查情況，按照相關數(shù)據(jù)標準精確上圖，并進行編號。⑤檢查相關地塊的完整性和拓撲關系。

4.3.4 GIS數(shù)據(jù)庫建庫。

在計算機上利用GIS軟件，對實地采集的水果種植數(shù)據(jù)進行檢查、整理、編輯后導入數(shù)據(jù)庫。入庫前需進行數(shù)據(jù)合并，并統(tǒng)一進行相關屬性和拓撲關系檢查，避免入庫錯誤。

為保證調(diào)查的統(tǒng)一性和延續(xù)性，此次調(diào)查精品水果內(nèi)容與指標以地理國情普查內(nèi)容指標園地類指標為基礎，并擴展到第4級分類。其數(shù)據(jù)庫按專題地理單元構建圖層，包括圖斑面層和照片點層。

4.3.5 GIS統(tǒng)計分析、成果圖件制作和輸出。利用GIS軟件，二次開發(fā)精品水果調(diào)查數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，根據(jù)調(diào)查結果進行基本統(tǒng)計分析，編制成果報告，并制作相應成果圖件。

4.3.5.1 統(tǒng)計分析。

在完成數(shù)據(jù)庫建設的基礎上，分別按照種植類型，市州、區(qū)縣種植情況開展統(tǒng)計分析，制成統(tǒng)計成果表（圖5）。精品水果統(tǒng)計分析：按照省、市、縣、鄉(xiāng)4級行政區(qū)劃，以統(tǒng)計圖的形式對精品藍莓、火龍果、刺梨、獼猴桃進行基本統(tǒng)計（圖6）。此次調(diào)查首次實現(xiàn)全省范圍內(nèi)火龍果、藍莓、獼猴桃、刺梨4種水果全面精準定位的調(diào)查，對全部面積大于1畝（1畝=667 m2）的種植地塊進行調(diào)查，準確全面地反映了4種精品水果的種植狀況。

經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計，同時弄清了全省4種精品水果相對集中連片種植萬畝以上、千畝以上的數(shù)量及位置；摸清了4種精品水果的管理管護情況，為今后的管理指明了方向。

4.3.5.2 成果圖件制作和輸出。以調(diào)查成果為基礎，結合基本統(tǒng)計報告內(nèi)容，制作相

關成果圖件，提供直觀的分析效果圖。

5 調(diào)查結論與建議

5.1 調(diào)查結論

通過采用3S技術手段進行精品水果地理省情調(diào)查，得出如下結論：①利用3S技術手段開展調(diào)查，提高了精品水果地理省情調(diào)查的質(zhì)量和效率。

②全省4種精品水果分布與當?shù)貧夂驐l件、土壤條件、水資源等條件相適應，但存在分布不均衡、管理不到位的情況。

③通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)和統(tǒng)計分析，全省精品水果經(jīng)營種植模式主要有個體種植、村

集體種植和公司+農(nóng)戶種植，占比分別為31.3%、49.4%、19.3%。需要對幾種經(jīng)營模式進行深入探索，為下一步精品水果種植的發(fā)展積累有益經(jīng)驗。④此次調(diào)查采用現(xiàn)代測繪地理信息技術，效率高、質(zhì)量好，對精品水果種植的區(qū)域、品種、面積、管理狀況、種植模式等進行了精準定位和量算統(tǒng)計，為下一步產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展、精準施策、精準管理奠定了基礎。

5.2 建議

（1）此次主要是通過現(xiàn)代測繪地理信息技術手段對全省4種精品水果的種植區(qū)域、面積進行精準定位調(diào)查和面積統(tǒng)計，種植質(zhì)量、產(chǎn)量、氣候、土壤條件以及涉及的農(nóng)戶等不在調(diào)查范圍，建議相關部門及研究機構以此次調(diào)查成果數(shù)據(jù)為基礎，收集人口、土地、氣象等部門資料進行疊加，開展更加專業(yè)的分析，提高水果種植質(zhì)量，促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整。

（2）建議進一步分析全省精品水果幾種經(jīng)營種植方式的效益狀況，開展經(jīng)濟效益、土地集約利用效益、土地流轉等相

關課題研究，促進全省種植業(yè)的發(fā)展。

（3）建議對管理不善的種植地塊加強種植管理或調(diào)整種植結構。

（4）下一步需加強精品水果的常態(tài)化監(jiān)測工作，對成果數(shù)據(jù)進行定期更新和維護，保證數(shù)據(jù)的時效性和利用價值。

參考文獻

[1]孫家抦.遙感原理與應用[M].2版.武漢：武漢大學出版社，2009.

[2]徐紹銓，張華海，楊志強，等.GPS測量原理及應用[M].3版.武漢：武漢大學出版社，1998.

[3]寧津生，陳俊勇，李德仁，等.測繪學概論[M].2版.武漢：武漢大學出版社，2008.

[4]王樹根.攝影測量原理與應用[M].武漢：武漢大學出版社，2009.

[5]李德仁，許厚澤，陳俊勇，等.關于做好地理國情監(jiān)測的建議[R].2011.

[6]李建松.地理國情監(jiān)測的內(nèi)容與技術[R/OL].（2014-04-21）[2018-04-15]. https：//wenku.baidu.com/view/c439232c9b6648d7c0c74634.html.

[7]國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室.第一次全國地理國情普查實施方案[Z]. 2013.

[8]國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室.地理國情普查內(nèi)容與指標：GDPJ 01—2013[S].北京：國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室，2013.

[9]國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室.地理國情普查底圖制作技術規(guī)定：GDPJ 10—2013[S].北京：國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室，2013.

[10]國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室.地理國情普查外業(yè)調(diào)查技術規(guī)定：GDPJ 11—2013[S].北京：國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室，2013.

[11]國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室.地理國情普查內(nèi)業(yè)編輯與整理技術規(guī)定：GDPJ 12—2013（訂正本）[S].北京：國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室，2013.