孫書(shū)偉

（陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075）

土地整治是緩解耕地占補(bǔ)平衡壓力、實(shí)現(xiàn)耕地總量動(dòng)態(tài)平衡的重要方式[1]，但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，土地資源已越來(lái)越不能滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求。因此，對(duì)宜農(nóng)未利用地開(kāi)發(fā)是獲得新增耕地的有效手段之一，而未利用地種類(lèi)繁多，利用方式多樣，宜耕程度相差較大，準(zhǔn)確快速地確定新增耕地地塊圖斑具有重要的意義。我國(guó)學(xué)者對(duì)土地利用變化調(diào)查方法的應(yīng)用已有大量研究[2-4]，對(duì)“3S”集成技術(shù)（指遙感技術(shù)RS、地理信息系統(tǒng)GIS和全球定位系統(tǒng)GPS的簡(jiǎn)稱(chēng)）在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用也進(jìn)行了部分探討。多源遙感獲取技術(shù)、遙感影像預(yù)處理技術(shù)、遙感影像分類(lèi)技術(shù)和遙感定量反演模型等技術(shù)方法已取得一定的研究進(jìn)展，而且根據(jù)土地整治目標(biāo)和研究對(duì)象側(cè)重點(diǎn)的不同，“3S”集成技術(shù)也有不同的應(yīng)用。

1 “3S”集成技術(shù)在土地整治領(lǐng)域中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及應(yīng)用

1.1 未利用地開(kāi)發(fā)中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

張兵等[5]以High-1高分辨率衛(wèi)星影像為數(shù)據(jù)來(lái)源，并利用ENVI、AutoCAD和ArcGIS軟件，提出利用高分辨率遙感影像提取新增耕地、新增道路和新增溝渠信息的方法，該技術(shù)對(duì)新增耕地、新增道路和新增溝渠的監(jiān)測(cè)比分別達(dá)到了88.40%、97.34%和98.26%，該方法對(duì)土地整治成果監(jiān)測(cè)具有較高的效率，能夠應(yīng)用于土地整治的監(jiān)管實(shí)踐。洪長(zhǎng)橋等[6]將MODIS、TM/ETM＋/OLI數(shù)據(jù)與CASA模型和ESTARFM方法相結(jié)合，獲取的高時(shí)空分辨率結(jié)果能較好地分離項(xiàng)目區(qū)整治前后的地類(lèi)特征，對(duì)試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)能動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行細(xì)致的觀(guān)測(cè)。另外，結(jié)合“3S”集成技術(shù)的應(yīng)用，可對(duì)未利用地區(qū)域內(nèi)地物條件、土地利用類(lèi)型、地形地貌條件以及周邊空間地理質(zhì)量等方面進(jìn)行較為準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)掌握，有利于對(duì)擬開(kāi)發(fā)未利用地資源進(jìn)行有效選取。孫江鋒等[7]將“3S”集成技術(shù)應(yīng)用于耕地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，提出了遙感影像解譯、耕地變化信息獲取和數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)等問(wèn)題的解決方案，并使用濟(jì)源市2009—2012年耕地變化相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析驗(yàn)證，極大地提高了耕地監(jiān)管技術(shù)的信息化水平。孫江鋒等[8]將“3S”集成技術(shù)與ArcGIS以及Python軟件相結(jié)合，構(gòu)建出未利用土地開(kāi)發(fā)項(xiàng)目工具箱，解決了未利用地自動(dòng)輸出、地圖高程數(shù)據(jù)處理及輸出、土地開(kāi)發(fā)項(xiàng)目遙感監(jiān)測(cè)等問(wèn)題，并通過(guò)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了未利用土地開(kāi)發(fā)項(xiàng)目模塊的可操作性。顧錚鳴等[9]利用多旋翼無(wú)人機(jī)航拍獲取高分辨率影像，通過(guò)BoW模型構(gòu)建典型地物樣本特征庫(kù)，對(duì)研究區(qū)骨干線(xiàn)狀基礎(chǔ)設(shè)施利用狀況進(jìn)行識(shí)別解譯，研究表明：該技術(shù)對(duì)研究區(qū)田間道路病害和骨干溝渠淤塞情況識(shí)別總體分類(lèi)精度達(dá)到80%和70%。范王濤等[10]利用遙感技術(shù)與ArcGIS快速完成了土地整治項(xiàng)目選址踏勘、初步規(guī)劃等任務(wù)，極大地提高了工作效率。

1.2 土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)是目前土地整治領(lǐng)域提倡的一項(xiàng)重要措施，“綠水青山就是金山銀山”理念也已深入土地整治行業(yè)。周妍等[11]使用“3S”技術(shù)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，以工礦廢棄地復(fù)墾土地為對(duì)象進(jìn)行實(shí)證研究，制定出內(nèi)容詳實(shí)的復(fù)墾土地跟蹤監(jiān)測(cè)方案，并通過(guò)實(shí)證檢驗(yàn)了該方案的可行性和合理性。李晶等[12]通過(guò)遙感時(shí)序分析法研究了阿巴拉契亞煤田區(qū)土地?fù)p毀和復(fù)墾過(guò)程特征，對(duì)露天開(kāi)采擾動(dòng)區(qū)域、植被恢復(fù)區(qū)域以及已充分復(fù)墾的區(qū)域進(jìn)行了清晰界定。李恒凱等[13]以1990—2016年的HJ-1B CCD、Landsat 5和Landsat 8遙感數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，利用多源時(shí)序NDVI方法對(duì)嶺北稀土礦區(qū)土地毀損與恢復(fù)過(guò)程進(jìn)行分析，結(jié)果表明：模擬影像與真實(shí)影像之間均方根誤差較小，該研究能夠較好地反映稀土干擾下的土地毀損與恢復(fù)過(guò)程，快速確定復(fù)墾區(qū)域及植被未恢復(fù)區(qū)域。彭玉玲等[14]將德?tīng)柗品?、層次分析法與遙感、GIS等技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行了工礦廢棄地復(fù)墾利用相關(guān)研究，提出了工礦廢棄地復(fù)墾利用綜合效益評(píng)價(jià)的研究思路和評(píng)價(jià)方法。陳書(shū)琳等[15]將遙感技術(shù)應(yīng)用于微生物復(fù)墾中，取得了一定的成果。近年來(lái)，生態(tài)整治和生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)也成為土地整治領(lǐng)域要長(zhǎng)期面對(duì)的一項(xiàng)重要任務(wù)，通過(guò)對(duì)研究區(qū)域水文地質(zhì)條件、土壤理化特性、植被覆蓋情況、生物多樣性狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及多時(shí)相遙感影像比對(duì)可了解生態(tài)修復(fù)成效，也成為一項(xiàng)有力措施?！?S”集成技術(shù)高光譜遙感定量化反演方法、多源-多時(shí)相遙感與數(shù)字影像處理相結(jié)合以及遙感影像解譯等方法，在實(shí)現(xiàn)重金屬元素含量測(cè)定、泥石流等礦區(qū)災(zāi)害監(jiān)測(cè)以及復(fù)墾后生物多樣性恢復(fù)等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。不僅如此，對(duì)復(fù)墾區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整，生態(tài)安全水平的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，也可以通過(guò)“3S”集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)。陳元鵬等[16]提出了基于多源遙感數(shù)據(jù)開(kāi)展生態(tài)保護(hù)修復(fù)項(xiàng)目遙感監(jiān)測(cè)，包括基于中高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)的地物信息提取、融合機(jī)器學(xué)習(xí)的非線(xiàn)性混合像元分析、基于混合像元分析的時(shí)空融合等。邢容容等[17]利用遙感數(shù)據(jù)，研究了七里海潟湖濕地類(lèi)型變化特征，提出了生態(tài)修復(fù)工程與措施。趙玉靈等[18]利用高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)開(kāi)展了海南島東部濱海鋯鈦砂礦開(kāi)發(fā)占損土地及礦山環(huán)境恢復(fù)治理狀況監(jiān)測(cè)，通過(guò)年際對(duì)比分析，提出了符合實(shí)際的海濱砂礦廢棄地生態(tài)修復(fù)建議。

1.3 生態(tài)化土地整治中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

實(shí)現(xiàn)生態(tài)化是土地整治工作的終極奮斗目標(biāo)之一，涉及土地整治工作中生態(tài)模式、生態(tài)設(shè)計(jì)、規(guī)劃方法等方面的研究。中央十七大報(bào)告提出了要把生態(tài)文明建設(shè)放在國(guó)家發(fā)展的首要位置，要求進(jìn)一步樹(shù)立“山水林田湖草”“生命共同體”等理念，但土地整治總體上還處于轉(zhuǎn)型發(fā)展階段，一些不當(dāng)?shù)耐恋卣未胧?duì)生態(tài)景觀(guān)和人文景觀(guān)均產(chǎn)生了一定損壞。因此，推動(dòng)土地整治持續(xù)健康發(fā)展，生態(tài)化土地整治項(xiàng)目是未來(lái)土地整治領(lǐng)域的一項(xiàng)重大發(fā)展趨勢(shì)。隨著遙感技術(shù)空間分辨率、光譜分辨率和時(shí)間分辨率不斷提高，生態(tài)信息源更新速度不斷加快且數(shù)據(jù)量不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)方法難以快速完成數(shù)據(jù)處理工作。“3S”集成技術(shù)可通過(guò)獲取區(qū)域內(nèi)景觀(guān)格局特征，結(jié)合生態(tài)功能分區(qū)，為生態(tài)化土地整治提供可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源，為生態(tài)化土地整治規(guī)劃提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和策略方向，而基于遙感影像的景觀(guān)特征指標(biāo)，是推動(dòng)生態(tài)化土地整治建設(shè)和生態(tài)保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要戰(zhàn)略要點(diǎn)[19]。單薇等[20]利用多源RS數(shù)據(jù)與主成分分析法構(gòu)建RSEI模型，并將其應(yīng)用于土地整治項(xiàng)目，反演得到濕度、綠度、熱度、干度指標(biāo)以及RSEI指數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)項(xiàng)目區(qū)整治過(guò)程中生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的監(jiān)測(cè)與分析。曹飛等[21]通過(guò)GIS分析法，借助熵權(quán)Topsis模型進(jìn)行生態(tài)型土地整治成效評(píng)價(jià)，極大地豐富了“3S”技術(shù)的使用途徑。韓已文等[22]以L(fǎng)andsat 8 OLI影像為基礎(chǔ)，利用決策樹(shù)分類(lèi)實(shí)現(xiàn)了沙化土地整治開(kāi)發(fā)過(guò)程中的沙漠化監(jiān)測(cè)預(yù)警。另外，通過(guò)景觀(guān)特征獲取，有機(jī)結(jié)合影像數(shù)據(jù)并建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)土地整治區(qū)域內(nèi)景觀(guān)格局變化的有效監(jiān)測(cè)。張超等[23]利用高空間分辨率遙感影像，分析了景觀(guān)形狀指數(shù)和周長(zhǎng)面積分維數(shù)，研究提出了土地整治項(xiàng)目建設(shè)成效遙感監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)方法。田勁松等[24]運(yùn)用GIS技術(shù)和景觀(guān)生態(tài)學(xué)理論對(duì)土地整理前后的土地利用現(xiàn)狀和景觀(guān)格局變化情況進(jìn)行了研究，豐富了GIS技術(shù)在生態(tài)化土地整治中的應(yīng)用。

2 結(jié)語(yǔ)

土地整治是有效改善和提高土地質(zhì)量以及利用效率的重要方式，傳統(tǒng)的土地整治工程手段和目的均較為單一，缺乏必要和有效的監(jiān)測(cè)手段?！?S”集成技術(shù)因快速、準(zhǔn)確且能夠節(jié)省大量人力、物力、時(shí)間成本，在土地整治動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中具有巨大的優(yōu)勢(shì)。筆者闡述了“3S”集成技術(shù)在土地資源調(diào)查與保護(hù)、土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)、未利用地開(kāi)發(fā)及生態(tài)化土地整治等方面動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，為進(jìn)一步提高土地整治動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作成效提供科學(xué)依據(jù)。