寧岸新,蘇紅軍
(新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院(集團(tuán))有限責(zé)任公司,烏魯木齊 830000)
現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)具有高精度、易操作、即時(shí)性等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于國(guó)土空間規(guī)劃領(lǐng)域[1]。在國(guó)土空間規(guī)劃中,利用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)中的遙感、地理信息系統(tǒng)和定位系統(tǒng),極大提高了空間測(cè)量精度、測(cè)量范圍和測(cè)量速度,為國(guó)土空間規(guī)劃工作提供了即時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持,使實(shí)現(xiàn)國(guó)土空間開發(fā)保護(hù)更高質(zhì)量、更有效率、更加公平、更可持續(xù)。
現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)日漸呈現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取實(shí)時(shí)化、數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化、數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化、成果應(yīng)用廣泛化的總體趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展,測(cè)繪技術(shù)也正從過(guò)去利用人工傳統(tǒng)測(cè)繪向智能終端自動(dòng)采集測(cè)繪轉(zhuǎn)變,大幅提升了測(cè)量的精度和測(cè)繪的效率。航空航天遙感技術(shù)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)等現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在國(guó)土空間調(diào)查和規(guī)劃中占據(jù)了重要地位。從國(guó)土空間規(guī)劃的有關(guān)內(nèi)容和工作來(lái)看,對(duì)地物空間位置和測(cè)繪信息的要求比較高,對(duì)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的合理使用,可以全面提高國(guó)土空間規(guī)劃的精確性[2]。
遙感技術(shù)利用非接觸傳感器使人們離開地面獲取目標(biāo)物或自然現(xiàn)象,提供客觀世界中各種目標(biāo)對(duì)象的物理特征和信息,從而為人們認(rèn)識(shí)自然和改造自然提供科學(xué)的技術(shù)和方法。航空航天遙感指在飛機(jī)、飛艇或衛(wèi)星等各類平臺(tái)上搭載傳感器,獲取地表特征的各種數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)研究地物空間形狀、位置、性質(zhì)、變化及其與環(huán)境的相互關(guān)系的一門現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)。目前我國(guó)已建立國(guó)家衛(wèi)星氣象中心、中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站、中國(guó)資源衛(wèi)星接收系統(tǒng)和國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心,另外還有部分部門建立了NOAA-AVHRR 和MODIS 數(shù)據(jù)地面接收站,標(biāo)志著我國(guó)航天對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)及國(guó)家級(jí)衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收和服務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)基本形成。
隨著遙感技術(shù)快速發(fā)展,我國(guó)航空航天遙感傳感器數(shù)據(jù)獲取技術(shù)已趨向于多平臺(tái)、多傳感器、多角度、高空間分辨率、高光譜分辨率、高時(shí)相分辨率發(fā)展。遙感平臺(tái)有地球同步軌道衛(wèi)星、太空飛船、航天飛機(jī)、探空火箭以及高、中、低空飛機(jī),升空氣球和無(wú)人機(jī)等。衛(wèi)星遙感的空間分辨率由1 m 提高至0.62 m,高光譜分辨率已達(dá)到5~6 nm,500~600 個(gè)波段。我國(guó)現(xiàn)有的航空航天遙感技術(shù)對(duì)地定位和影像獲取可在無(wú)地面控制點(diǎn)或僅有少量地面控制點(diǎn)的情況下完成,在航空攝影條件下的精度可達(dá)到分米級(jí),在衛(wèi)星遙感的條件下,其精度可達(dá)到米級(jí),該技術(shù)的推廣與應(yīng)用,將實(shí)現(xiàn)測(cè)圖與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)更新。
基于國(guó)家安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要,我國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立研發(fā)了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包含空間段、地面段和用戶段3 個(gè)組成部分,是為我國(guó)有關(guān)人群提供高精度、全天時(shí)的精準(zhǔn)定位、路線導(dǎo)航的國(guó)家定位空間衛(wèi)星系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度可以劃為分米級(jí)別和厘米級(jí)別,測(cè)速精度0.2 m/s,授時(shí)精度10 ns,由于極高的測(cè)速精度與授時(shí)精度,北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)快速定位、短報(bào)文通信,為服務(wù)區(qū)域內(nèi)的用戶提供便捷的各類服務(wù)。
隨著北斗系統(tǒng)建設(shè)和相關(guān)技術(shù)的不斷成熟,北斗系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于道路運(yùn)輸、氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)、測(cè)繪地理信息和林草防火等多個(gè)領(lǐng)域,為我國(guó)的國(guó)家安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供保障和支持。
地理信息系統(tǒng)是地理信息學(xué)、衛(wèi)星遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)等學(xué)科、技術(shù)的集合,是用于輸入、存儲(chǔ)、查詢和顯示地理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在地理數(shù)據(jù)的采集、分析、可視化表達(dá)上具備極大優(yōu)勢(shì)。
自20 世紀(jì)中葉以來(lái),人們開始利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行地理信息數(shù)字化存儲(chǔ),并發(fā)展空間分析、環(huán)境預(yù)測(cè)與模擬、可視化表達(dá)等技術(shù),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展,地理信息系統(tǒng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于科學(xué)調(diào)查、資源管理、發(fā)展規(guī)劃等方面。
國(guó)土空間規(guī)劃以區(qū)域戰(zhàn)略發(fā)展方向?yàn)榛A(chǔ),以經(jīng)濟(jì)發(fā)展整體目標(biāo)為指引,綜合考慮區(qū)域的自然資源和經(jīng)濟(jì)條件,對(duì)資源的保護(hù)、開發(fā)及利用作出科學(xué)規(guī)劃。國(guó)土空間規(guī)劃是各類開發(fā)保護(hù)建設(shè)活動(dòng)的基本依據(jù),是區(qū)域空間發(fā)展的指引。國(guó)土空間規(guī)劃的內(nèi)容涉及國(guó)土空間環(huán)境保護(hù)格局、土地利用規(guī)劃、主體功能區(qū)規(guī)劃和土地用途管控要求等內(nèi)容,明確永久基本農(nóng)田保護(hù)紅線、建設(shè)用地開發(fā)邊界、生態(tài)保護(hù)紅線的范圍等要求,統(tǒng)籌基礎(chǔ)設(shè)施和公共設(shè)施用地布局,科學(xué)規(guī)劃并嚴(yán)格控制新增農(nóng)用地和建設(shè)用地布局和規(guī)模,確保土地的可持續(xù)開發(fā)和利用,提高土地節(jié)約和集約利用效率。
新形勢(shì)下我國(guó)國(guó)土空間規(guī)劃需要綜合考慮地區(qū)協(xié)調(diào)問(wèn)題,如結(jié)合“一帶一路”倡議、國(guó)家中心城市等建設(shè),發(fā)展特色經(jīng)濟(jì),形成完整產(chǎn)業(yè)鏈條,充分釋放空間潛力;需要考慮時(shí)間上的長(zhǎng)遠(yuǎn)性和內(nèi)容上的綜合性,在時(shí)間上,必須具備長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略眼光,在內(nèi)容上,需要確定自然開發(fā)規(guī)模及生產(chǎn)力規(guī)模等;在政策支持方面,國(guó)土空間規(guī)劃涉及農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利和城建等多部門,在跨部門協(xié)作中需建立有效的溝通協(xié)作機(jī)制,制定相應(yīng)政策等。
立足國(guó)土空間內(nèi)自然資源的變化過(guò)程,最大限度地降低對(duì)土地資源的損耗,有效提升國(guó)土空間利用效率是實(shí)現(xiàn)國(guó)土空間規(guī)劃戰(zhàn)略性、科學(xué)性、協(xié)調(diào)性等要求的必由之路。近年來(lái),新型測(cè)繪不斷革新,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、空天地一體化等技術(shù)都為獲取更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)提供了新途徑,也為高質(zhì)量國(guó)土空間規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支持。充分發(fā)揮現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和作用,對(duì)國(guó)土空間規(guī)劃的完善性、合理性有極大幫助,因此,國(guó)土空間規(guī)劃與現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的融合已成為當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的必然。
當(dāng)前遙感的重點(diǎn)方向?yàn)樘岣邆鞲衅鞯姆直媛屎途C合利用能力,我國(guó)已成功發(fā)射20 余顆遙感、氣象衛(wèi)星,建成了數(shù)量眾多,種類齊全的各類平臺(tái)。遙感技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類領(lǐng)域,如在海洋研究中的應(yīng)用,可以區(qū)分不同溫度水團(tuán)、水流位置,確保航海安全等;在氣象和氣候中的應(yīng)用,在天氣分析和氣象預(yù)報(bào)中,依據(jù)衛(wèi)星云圖上云的各種表現(xiàn)特征,從而判斷鋒面、氣旋等氣象災(zāi)害;在林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,遙感技術(shù)可編制大面積的森林分布圖,估算野生資源數(shù)量等;在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用,遙感技術(shù)在區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)勘探、水文等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛;在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用;遙感技術(shù)的多波段和多時(shí)相在以綠色植物為主體的農(nóng)業(yè)資源觀測(cè)上應(yīng)用廣泛;在軍事上的應(yīng)用,在軍事偵察中,可通過(guò)攝影、紅外、多波段等遙感技術(shù)獲取情報(bào),在精準(zhǔn)制導(dǎo)武器方面也有相關(guān)應(yīng)用;在自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用,應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、泥石流等災(zāi)害監(jiān)測(cè),可以降低災(zāi)害帶來(lái)的損失。由于遙感技術(shù)具有較強(qiáng)的可視化特點(diǎn),確保了測(cè)繪工作的真實(shí)性以及準(zhǔn)確性[3]。
3.1.1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在國(guó)土空間規(guī)劃中的應(yīng)用
無(wú)人機(jī)遙感是一種用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器,通過(guò)配備攝像、遙感設(shè)備、微型分光計(jì)等設(shè)備,完成各類要求的遙感、航拍等[4]。無(wú)人機(jī)航空攝影是遙感技術(shù)在國(guó)土空間規(guī)劃中主要應(yīng)用的方式之一。
無(wú)人機(jī)航空攝影被廣泛應(yīng)用于地物目標(biāo)測(cè)繪,主要用于觀測(cè)地面目標(biāo)面積較大的住宅用地、倉(cāng)儲(chǔ)用地、商服用地,耕、園、林等農(nóng)用地;也可測(cè)繪目標(biāo)面積不大的人口密集區(qū)域,比如渠道、水閘等。無(wú)人機(jī)航空攝影依據(jù)無(wú)人機(jī)上搭載的數(shù)字傳感器、導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等,通過(guò)地面信息中心指揮人員發(fā)出的指令,低空范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作,直接輸出等高線圖、地形圖等不同的國(guó)土空間數(shù)據(jù)模型[5]。
無(wú)人機(jī)航空攝影具備分辨力高、誤差較小、監(jiān)測(cè)范圍廣、監(jiān)測(cè)效率高和系統(tǒng)兼容性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際的應(yīng)用中,其精度和準(zhǔn)確性都十分優(yōu)秀,能夠承擔(dān)國(guó)土空間規(guī)劃對(duì)遙感成像的精度要求。
3.1.2 衛(wèi)星遙感技術(shù)在國(guó)土空間規(guī)劃中的應(yīng)用
國(guó)土空間涉及林業(yè)用地、水域以及農(nóng)業(yè)耕地等,對(duì)國(guó)土空間進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)是新時(shí)代背景下建設(shè)生態(tài)文明的重要途徑。衛(wèi)星遙感比無(wú)人機(jī)航空拍攝范圍更廣,可以獲取更多的國(guó)土空間信息,數(shù)據(jù)精度高,成本較低,衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取速度快且不受氣候和時(shí)間的限制,能夠?yàn)閲?guó)土空間規(guī)劃工作人員提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。充分發(fā)揮遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和作用,能夠有效提升國(guó)土空間規(guī)劃的完善性和合理性。
高精度的地理空間測(cè)繪數(shù)據(jù)是科學(xué)編制國(guó)土空間規(guī)劃的基礎(chǔ)。北斗導(dǎo)航定位技術(shù)具有定位精準(zhǔn)、技術(shù)集成度高、受干擾少等獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì),具備了在國(guó)土空間規(guī)劃中實(shí)踐應(yīng)用的先決條件[6]。目前,國(guó)土空間測(cè)繪應(yīng)用較多的是北斗導(dǎo)航定位技術(shù),其在國(guó)土規(guī)劃工作中的應(yīng)用,可對(duì)空間規(guī)劃項(xiàng)目區(qū)的空間坐標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)量和定位,輔助繪制高精度的地形圖和確定基礎(chǔ)地物空間位置信息。通過(guò)北斗導(dǎo)航定位技術(shù)與遙感技術(shù)的協(xié)同使用,利用高清晰度的遙感影像,分析國(guó)土空間規(guī)劃項(xiàng)目區(qū)的現(xiàn)狀,以提高國(guó)土空間規(guī)劃準(zhǔn)確性和高效性。
3.2.1 地理信息數(shù)據(jù)采集
空間地理信息數(shù)據(jù)是國(guó)土空間規(guī)劃的基礎(chǔ),外業(yè)調(diào)繪是野外地理信息獲取的首要工作,是自然資源調(diào)查的重要手段。傳統(tǒng)的野外測(cè)量工作以紙質(zhì)圖紙為主,在野外實(shí)際工作中標(biāo)注、補(bǔ)繪和攜帶等都造成了非常的不便;在后期內(nèi)業(yè)工作中,也不利于內(nèi)業(yè)工作人員的室內(nèi)作業(yè),容易造成二次判讀錯(cuò)誤等人為誤差,給地物上圖帶來(lái)了大量的返工可能性。考慮到野外調(diào)查工作環(huán)境和條件,傳統(tǒng)的野外地理信息采集方式已經(jīng)不太能適應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)的外業(yè)采集要求。利用數(shù)字化、智能化的設(shè)備終端,輔助野外信息采集和調(diào)繪可以高效解決上述產(chǎn)生的問(wèn)題,因此,地理信息數(shù)據(jù)采集的信息化和數(shù)字化必將成為發(fā)展趨勢(shì)。
在國(guó)土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)采集過(guò)程中,利用北斗導(dǎo)航定位技術(shù),可以獲取規(guī)劃項(xiàng)目區(qū)的三維坐標(biāo),結(jié)合遙感衛(wèi)星圖像,得以繪制出項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀的地形圖,以此保證規(guī)劃數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)性、準(zhǔn)確性和完整度。例如,前往高山區(qū)、沙漠腹地等人員難以到達(dá)的區(qū)域開展數(shù)據(jù)采集工作時(shí),充分利用北斗導(dǎo)航定位技術(shù)的觀測(cè)站無(wú)需通視的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),可實(shí)現(xiàn)突破空間條件的制約,獲取此類特定地區(qū)的空間數(shù)據(jù)信息,大大提高了采集效率,保證測(cè)繪的高精確度。
3.2.2 調(diào)節(jié)基準(zhǔn)點(diǎn)
北斗導(dǎo)航定位技術(shù)具有觀測(cè)時(shí)間短,使用的測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)單且易獲取,使用靈活性高,僅需調(diào)整基準(zhǔn)點(diǎn)就可以完成特定區(qū)域的國(guó)土空間數(shù)據(jù)采集工作[7]。在測(cè)量區(qū)選擇若干個(gè)測(cè)量位置作為測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn),在選定的基準(zhǔn)點(diǎn)附近分別架設(shè)收發(fā)天線,建立基準(zhǔn)點(diǎn)與流動(dòng)接收站的通信連接,流動(dòng)站以基準(zhǔn)點(diǎn)為校準(zhǔn)點(diǎn),調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)自身的運(yùn)行精度,便于精準(zhǔn)采集國(guó)土空間規(guī)劃中所必要的空間信息數(shù)據(jù)。
地理信息技術(shù)是對(duì)被測(cè)區(qū)域內(nèi)的全部地理信息進(jìn)行綜合分析[8]。地理信息技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)運(yùn)算分析和數(shù)據(jù)成果表達(dá)等方面。利用地理信息技術(shù)對(duì)采集和分析后的國(guó)土規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和動(dòng)態(tài)分析。
3.3.1 在自然資源調(diào)查中的應(yīng)用
自然資源是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ),查明各類自然資源體的分布、范圍和開發(fā)利用與保護(hù)等基本情況意義重大。地理信息系統(tǒng)具備獨(dú)特的數(shù)據(jù)組織與管理能力,通過(guò)建立自然資源空間數(shù)據(jù)庫(kù),存儲(chǔ)相關(guān)自然資源數(shù)據(jù),可以快速準(zhǔn)確地整合、輸出完整體系化成果,為國(guó)土空間工作提供優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)打下基礎(chǔ)。利用地理信息系統(tǒng)的空間分析功能,對(duì)自然資源的空間分布、數(shù)量、種類進(jìn)行分析與評(píng)價(jià),為國(guó)土空間規(guī)劃提供決策支持。
3.3.2 在“雙評(píng)價(jià)”中的應(yīng)用
“雙評(píng)價(jià)”是自然資源承載力評(píng)價(jià)和國(guó)土空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià),是開展國(guó)土空間規(guī)劃的基礎(chǔ)。利用地理信息系統(tǒng)的空間分析功能,開展坡度評(píng)價(jià)、土壤條件評(píng)價(jià)、水資源總量評(píng)價(jià)等要素評(píng)價(jià),也可綜合考慮土地、水資源、生態(tài)環(huán)境等自然稟賦條件,開展集成評(píng)價(jià)。地理信息系統(tǒng)對(duì)“雙評(píng)價(jià)”數(shù)據(jù)進(jìn)行要素分級(jí)、閾值率定、優(yōu)化修正等,為“三區(qū)三線”劃定奠定良好基礎(chǔ)。
3.3.3 在“三區(qū)三線”劃定中的應(yīng)用
“三區(qū)三線”是在“雙評(píng)價(jià)”的基礎(chǔ)上,科學(xué)有序統(tǒng)籌生態(tài)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)等功能空間,劃定生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界等空間管控邊界,是國(guó)土空間規(guī)劃重要基礎(chǔ)和核心內(nèi)容。
地理信息系統(tǒng)可以提供“三區(qū)三線”規(guī)劃方案比選、沖突檢測(cè)等功能,實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理劃定“三區(qū)三線”,提高國(guó)土空間規(guī)劃的合理性與科學(xué)性。
3.3.4 在國(guó)土空間規(guī)劃系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用
基于自然資源調(diào)查數(shù)據(jù),采用國(guó)家統(tǒng)一的測(cè)繪基準(zhǔn)和測(cè)繪系統(tǒng),整合各類空間關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù),建立起全國(guó)統(tǒng)一的國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)[9]。以此信息平臺(tái)為底板,結(jié)合各類國(guó)土空間規(guī)劃編制,實(shí)現(xiàn)主體功能區(qū)戰(zhàn)略和各類空間管控要素精準(zhǔn)落地,逐步形成全國(guó)“一張圖”,推進(jìn)各部門之間信息共享,提高行政審批和監(jiān)管效率,提升空間治理能力。
綜上所述,衛(wèi)星定位、遙感、地理信息技術(shù)是現(xiàn)代地理測(cè)繪的技術(shù)基礎(chǔ),現(xiàn)代地理測(cè)繪技術(shù)使規(guī)劃整體更具備協(xié)調(diào)性、合理性、科學(xué)性,進(jìn)而促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展,是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量國(guó)土空間規(guī)劃編制的重要手段。測(cè)繪地理信息技術(shù)的不斷革新,為國(guó)土空間規(guī)劃工作的數(shù)據(jù)收集、管理及相關(guān)規(guī)劃實(shí)施、監(jiān)督工作的開展提供了更高水準(zhǔn)的技術(shù)支撐,也推動(dòng)了我國(guó)國(guó)土空間規(guī)劃的信息化、智能化發(fā)展。