現(xiàn)代測繪技術(shù)在國土空間規(guī)劃中的應(yīng)用

寧岸新，蘇紅軍

（新疆兵團勘測設(shè)計院（集團）有限責任公司，烏魯木齊 830000）

現(xiàn)代測繪技術(shù)具有高精度、易操作、即時性等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于國土空間規(guī)劃領(lǐng)域[1]。在國土空間規(guī)劃中，利用現(xiàn)代測繪技術(shù)中的遙感、地理信息系統(tǒng)和定位系統(tǒng)，極大提高了空間測量精度、測量范圍和測量速度，為國土空間規(guī)劃工作提供了即時、準確的數(shù)據(jù)支持，使實現(xiàn)國土空間開發(fā)保護更高質(zhì)量、更有效率、更加公平、更可持續(xù)。

1 現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代測繪技術(shù)日漸呈現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取實時化、數(shù)據(jù)處理自動化、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。隨著計算機、衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，測繪技術(shù)也正從過去利用人工傳統(tǒng)測繪向智能終端自動采集測繪轉(zhuǎn)變，大幅提升了測量的精度和測繪的效率。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)代測繪技術(shù)在國土空間調(diào)查和規(guī)劃中占據(jù)了重要地位。從國土空間規(guī)劃的有關(guān)內(nèi)容和工作來看，對地物空間位置和測繪信息的要求比較高，對現(xiàn)代測繪技術(shù)的合理使用，可以全面提高國土空間規(guī)劃的精確性[2]。

1.1 航空航天遙感技術(shù)

遙感技術(shù)利用非接觸傳感器使人們離開地面獲取目標物或自然現(xiàn)象，提供客觀世界中各種目標對象的物理特征和信息，從而為人們認識自然和改造自然提供科學的技術(shù)和方法。航空航天遙感指在飛機、飛艇或衛(wèi)星等各類平臺上搭載傳感器，獲取地表特征的各種數(shù)據(jù)，實現(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)。目前我國已建立國家衛(wèi)星氣象中心、中國遙感衛(wèi)星地面站、中國資源衛(wèi)星接收系統(tǒng)和國家衛(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，標志著我國航天對地觀測系統(tǒng)及國家級衛(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、多傳感器、多角度、高空間分辨率、高光譜分辨率、高時相分辨率發(fā)展。遙感平臺有地球同步軌道衛(wèi)星、太空飛船、航天飛機、探空火箭以及高、中、低空飛機，升空氣球和無人機等。衛(wèi)星遙感的空間分辨率由1 m 提高至0.62 m，高光譜分辨率已達到5～6 nm，500～600 個波段。我國現(xiàn)有的航空航天遙感技術(shù)對地定位和影像獲取可在無地面控制點或僅有少量地面控制點的情況下完成，在航空攝影條件下的精度可達到分米級，在衛(wèi)星遙感的條件下，其精度可達到米級，該技術(shù)的推廣與應(yīng)用，將實現(xiàn)測圖與實時數(shù)據(jù)庫更新。

1.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)

基于國家安全、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展需要，我國自主建設(shè)、獨立研發(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 個組成部分，是為我國有關(guān)人群提供高精度、全天時的精準定位、路線導(dǎo)航的國家定位空間衛(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別和厘米級別，測速精度0.2 m/s，授時精度10 ns，由于極高的測速精度與授時精度，北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)可以實現(xiàn)快速定位、短報文通信，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)用于道路運輸、氣象災(zāi)害預(yù)報、測繪地理信息和林草防火等多個領(lǐng)域，為我國的國家安全、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展提供保障和支持。

1.3 地理信息系統(tǒng)技術(shù)

地理信息系統(tǒng)是地理信息學、衛(wèi)星遙感技術(shù)、計算機科學技術(shù)等學科、技術(shù)的集合，是用于輸入、存儲、查詢和顯示地理數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)。在地理數(shù)據(jù)的采集、分析、可視化表達上具備極大優(yōu)勢。

自20 世紀中葉以來，人們開始利用計算機系統(tǒng)進行地理信息數(shù)字化存儲，并發(fā)展空間分析、環(huán)境預(yù)測與模擬、可視化表達等技術(shù)，經(jīng)過長期的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于科學調(diào)查、資源管理、發(fā)展規(guī)劃等方面。

2 國土空間規(guī)劃的發(fā)展

國土空間規(guī)劃以區(qū)域戰(zhàn)略發(fā)展方向為基礎(chǔ)，以經(jīng)濟發(fā)展整體目標為指引，綜合考慮區(qū)域的自然資源和經(jīng)濟條件，對資源的保護、開發(fā)及利用作出科學規(guī)劃。國土空間規(guī)劃是各類開發(fā)保護建設(shè)活動的基本依據(jù)，是區(qū)域空間發(fā)展的指引。國土空間規(guī)劃的內(nèi)容涉及國土空間環(huán)境保護格局、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)田保護紅線、建設(shè)用地開發(fā)邊界、生態(tài)保護紅線的范圍等要求，統(tǒng)籌基礎(chǔ)設(shè)施和公共設(shè)施用地布局，科學規(guī)劃并嚴格控制新增農(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。

新形勢下我國國土空間規(guī)劃需要綜合考慮地區(qū)協(xié)調(diào)問題，如結(jié)合“一帶一路”倡議、國家中心城市等建設(shè)，發(fā)展特色經(jīng)濟，形成完整產(chǎn)業(yè)鏈條，充分釋放空間潛力；需要考慮時間上的長遠性和內(nèi)容上的綜合性，在時間上，必須具備長遠的戰(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)作機制，制定相應(yīng)政策等。

3 現(xiàn)代測繪技術(shù)在國土空間規(guī)劃中的應(yīng)用

立足國土空間內(nèi)自然資源的變化過程，最大限度地降低對土地資源的損耗，有效提升國土空間利用效率是實現(xiàn)國土空間規(guī)劃戰(zhàn)略性、科學性、協(xié)調(diào)性等要求的必由之路。近年來，新型測繪不斷革新，實時動態(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)量國土空間規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支持。充分發(fā)揮現(xiàn)代測繪技術(shù)的優(yōu)勢和作用，對國土空間規(guī)劃的完善性、合理性有極大幫助，因此，國土空間規(guī)劃與現(xiàn)代測繪技術(shù)的融合已成為當今時代發(fā)展的必然。

3.1 遙感技術(shù)的應(yīng)用

當前遙感的重點方向為提高傳感器的分辨率和綜合利用能力，我國已成功發(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。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、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)的多波段和多時相在以綠色植物為主體的農(nóng)業(yè)資源觀測上應(yīng)用廣泛；在軍事上的應(yīng)用，在軍事偵察中，可通過攝影、紅外、多波段等遙感技術(shù)獲取情報，在精準制導(dǎo)武器方面也有相關(guān)應(yīng)用；在自然災(zāi)害監(jiān)測上的應(yīng)用，應(yīng)用遙感技術(shù)進行地震監(jiān)測預(yù)報、泥石流等災(zāi)害監(jiān)測，可以降低災(zāi)害帶來的損失。由于遙感技術(shù)具有較強的可視化特點，確保了測繪工作的真實性以及準確性[3]。

3.1.1 無人機遙感技術(shù)在國土空間規(guī)劃中的應(yīng)用

無人機遙感是一種用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器，通過配備攝像、遙感設(shè)備、微型分光計等設(shè)備，完成各類要求的遙感、航拍等[4]。無人機航空攝影是遙感技術(shù)在國土空間規(guī)劃中主要應(yīng)用的方式之一。

無人機航空攝影被廣泛應(yīng)用于地物目標測繪，主要用于觀測地面目標面積較大的住宅用地、倉儲用地、商服用地，耕、園、林等農(nóng)用地；也可測繪目標面積不大的人口密集區(qū)域，比如渠道、水閘等。無人機航空攝影依據(jù)無人機上搭載的數(shù)字傳感器、導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等，通過地面信息中心指揮人員發(fā)出的指令，低空范圍內(nèi)進行數(shù)據(jù)采集工作，直接輸出等高線圖、地形圖等不同的國土空間數(shù)據(jù)模型[5]。

無人機航空攝影具備分辨力高、誤差較小、監(jiān)測范圍廣、監(jiān)測效率高和系統(tǒng)兼容性強等優(yōu)勢。在實際的應(yīng)用中，其精度和準確性都十分優(yōu)秀，能夠承擔國土空間規(guī)劃對遙感成像的精度要求。

3.1.2 衛(wèi)星遙感技術(shù)在國土空間規(guī)劃中的應(yīng)用

國土空間涉及林業(yè)用地、水域以及農(nóng)業(yè)耕地等，對國土空間進行科學的規(guī)劃與設(shè)計是新時代背景下建設(shè)生態(tài)文明的重要途徑。衛(wèi)星遙感比無人機航空拍攝范圍更廣，可以獲取更多的國土空間信息，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間的限制，能夠為國土空間規(guī)劃工作人員提供準確的數(shù)據(jù)。充分發(fā)揮遙感技術(shù)的優(yōu)勢和作用，能夠有效提升國土空間規(guī)劃的完善性和合理性。

3.2 全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

高精度的地理空間測繪數(shù)據(jù)是科學編制國土空間規(guī)劃的基礎(chǔ)。北斗導(dǎo)航定位技術(shù)具有定位精準、技術(shù)集成度高、受干擾少等獨特的技術(shù)優(yōu)勢，具備了在國土空間規(guī)劃中實踐應(yīng)用的先決條件[6]。目前，國土空間測繪應(yīng)用較多的是北斗導(dǎo)航定位技術(shù)，其在國土規(guī)劃工作中的應(yīng)用，可對空間規(guī)劃項目區(qū)的空間坐標進行精確測量和定位，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，分析國土空間規(guī)劃項目區(qū)的現(xiàn)狀，以提高國土空間規(guī)劃準確性和高效性。

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)的野外測量工作以紙質(zhì)圖紙為主，在野外實際工作中標注、補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誤等人為誤差，給地物上圖帶來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)高標準的外業(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。

在國土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)采集過程中，利用北斗導(dǎo)航定位技術(shù)，可以獲取規(guī)劃項目區(qū)的三維坐標，結(jié)合遙感衛(wèi)星圖像，得以繪制出項目區(qū)現(xiàn)狀的地形圖，以此保證規(guī)劃數(shù)據(jù)的現(xiàn)實性、準確性和完整度。例如，前往高山區(qū)、沙漠腹地等人員難以到達的區(qū)域開展數(shù)據(jù)采集工作時，充分利用北斗導(dǎo)航定位技術(shù)的觀測站無需通視的特點和優(yōu)勢，可實現(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，保證測繪的高精確度。

3.2.2 調(diào)節(jié)基準點

北斗導(dǎo)航定位技術(shù)具有觀測時間短，使用的測量設(shè)備簡單且易獲取，使用靈活性高，僅需調(diào)整基準點就可以完成特定區(qū)域的國土空間數(shù)據(jù)采集工作[7]。在測量區(qū)選擇若干個測量位置作為測量基準點，在選定的基準點附近分別架設(shè)收發(fā)天線，建立基準點與流動接收站的通信連接，流動站以基準點為校準點，調(diào)節(jié)和校準自身的運行精度，便于精準采集國土空間規(guī)劃中所必要的空間信息數(shù)據(jù)。

3.3 地理信息技術(shù)的應(yīng)用

地理信息技術(shù)是對被測區(qū)域內(nèi)的全部地理信息進行綜合分析[8]。地理信息技術(shù)特點主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)儲存、數(shù)據(jù)運算分析和數(shù)據(jù)成果表達等方面。利用地理信息技術(shù)對采集和分析后的國土規(guī)劃數(shù)據(jù)進行實時存儲和動態(tài)分析。

3.3.1 在自然資源調(diào)查中的應(yīng)用

自然資源是國家經(jīng)濟建設(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)利用與保護等基本情況意義重大。地理信息系統(tǒng)具備獨特的數(shù)據(jù)組織與管理能力，通過建立自然資源空間數(shù)據(jù)庫，存儲相關(guān)自然資源數(shù)據(jù)，可以快速準確地整合、輸出完整體系化成果，為國土空間工作提供優(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，對自然資源的空間分布、數(shù)量、種類進行分析與評價，為國土空間規(guī)劃提供決策支持。

3.3.2 在“雙評價”中的應(yīng)用

“雙評價”是自然資源承載力評價和國土空間開發(fā)適宜性評價，是開展國土空間規(guī)劃的基礎(chǔ)。利用地理信息系統(tǒng)的空間分析功能，開展坡度評價、土壤條件評價、水資源總量評價等要素評價，也可綜合考慮土地、水資源、生態(tài)環(huán)境等自然稟賦條件，開展集成評價。地理信息系統(tǒng)對“雙評價”數(shù)據(jù)進行要素分級、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“雙評價”的基礎(chǔ)上，科學有序統(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、沖突檢測等功能，實現(xiàn)科學合理劃定“三區(qū)三線”，提高國土空間規(guī)劃的合理性與科學性。

3.3.4 在國土空間規(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)，采用國家統(tǒng)一的測繪基準和測繪系統(tǒng)，整合各類空間關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，建立起全國統(tǒng)一的國土空間基礎(chǔ)信息平臺[9]。以此信息平臺為底板，結(jié)合各類國土空間規(guī)劃編制，實現(xiàn)主體功能區(qū)戰(zhàn)略和各類空間管控要素精準落地，逐步形成全國“一張圖”，推進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。

4 結(jié)束語

綜上所述，衛(wèi)星定位、遙感、地理信息技術(shù)是現(xiàn)代地理測繪的技術(shù)基礎(chǔ)，現(xiàn)代地理測繪技術(shù)使規(guī)劃整體更具備協(xié)調(diào)性、合理性、科學性，進而促進區(qū)域社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，是實現(xiàn)高質(zhì)量國土空間規(guī)劃編制的重要手段。測繪地理信息技術(shù)的不斷革新，為國土空間規(guī)劃工作的數(shù)據(jù)收集、管理及相關(guān)規(guī)劃實施、監(jiān)督工作的開展提供了更高水準的技術(shù)支撐，也推動了我國國土空間規(guī)劃的信息化、智能化發(fā)展。