3S技术在国土资源中的应用课件.ppt
3S技术及其在国土资源领域中的应用,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,1,戴 德 艺 湖 北 经 济 学 院博士、高级工程师Email:,目录,1,2,3,3S技术简介,3S技术在国土资源领域中的应用,3S技术在国土资源领域中应用的前景,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,4,3S技术在国土整治中的应用,2,相关背景,湖北省国土整治中3S技术的应用探索,湖北省在全国首创无人机监测与国土整治规划相结合。至2014年9月底，已先后4次招标结合无人机航测，开展国土整治规划设计工作，实现3S技术在国土整治中的应用。5月15日，湖北省国土整治局首次采用“无人机”正摄影像技术，对孝昌县土地整治项目进行验收。,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,2023/1/23,3,3S技术简介,3S技术,3S 是GIS、RS 和GPS 的简称。3S技术伴随计算机技术发展而形成，是对地球环境有关问题进行分析和研究的技术方法GIS 即地理信息系统(Geographic Information System)是利用计算机获取、存储、处理地理信息的一种技术与工具RS 即遥感技术(Remote Sensing),以数字摄影技术为基础,通过卫星、飞机、飞船等设备搭载数字摄影成像仪（Quickbird,Spot,Ikonos 2.5,)，获取地表信息影像GPS 即全球定位系统(Global Positioning System)包含覆盖全球的24 颗卫星组成的卫星系统及地面控制系统，中国的BDS,16/35,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,4,3S技术简介,3S集成技术的作用,GIS,GPS,RS,GPS 实时、快速的提供目标的空间位置RS用于实时、快速的提供大面积地表物体及其环境的几何与地理信息及各种变化GIS则是多种来源时空数据的综合处理和应用分析的平台3S集成RS、GIS、GPS技术，构成一个强大的空间信息技术体系，可实现对各种空间信息和环境信息快速、准确的收集、处理与更新。,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,5,3S技术在国土资源领域中的应用,国土资源特性,区位性。国土资源包括土地资源、矿产资源及海洋资源，这些资源都是分布在一定地理空间环境中，和地理位置密切相关，并以各种坐标系统标示，因此，国土资源的规划、监管活动都具备空间性和区位性特征,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,信息化管理的趋势,国土资源管理信息化、系统化、规范化的发展趋势。,6,3S技术在国土资源领域中的应用,运用3S技术的可行性（1）国土资源信息就是一种地理信息；（2）国土资源监管中涉及空间定位、面积测算、类型调查、变化监测，以及权属确认等工作；（3）地图一直是辅助国土资源管理最重要的技术手段之一；（4）地籍图、宗地图、土地利用图、矿产资源分布图以及海籍图等，这些图件最早都是采用手工方式来绘制，操作起来费时费力，更新时也极其不方便；（5）国土资源领域广，对各类信息扩展应用功能需求大,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,7,美国陆地卫星（LANSAT）遥感TM影像通过遥感影像获取地表信息，地类、植物覆被、河流水域、城乡信息等。,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,8,结合卫星与航拍信息的影像图。在国土资源领域，以3S技术完成影像采集与处理，还原土地利用现状，作为国土资源规划、管理的基础图件。,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,9,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,10,深圳市近海土地利用变化1999，2008年遥感影像,国土资源应用3S技术的成果,国土资源应用GIS的成果,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,11,国土灾害识别与监测,国土资源应用GIS的成果,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,12,水域面积变化监测1999，2008,国土资源应用GIS的成果,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,13,ARCGIS建立地形三维DEM,并进行渲染,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,3S技术绘制国土资源专题信息图。以3S技术完成国土资源地质、地貌、水文、植被等专题信息提取，提供专项监管信息,14,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,利用3S技术获取用地综合评估信息，建立用地区划方案以3S技术对各类专题信息提取、叠加、综合，形成综合信息，据此拟定国土资源规划、管理方案。,15,国土资源应用3S技术的成果,成果的框架描述,国土资源空间地图数据,国土资源信息,互联网网络集成,业务系统,基于GIS的核心引擎,RS、GPS技术辅助,Web访问,土地资源、矿产资源、海洋资源,土地信息管理系统LIS、动态监测系统、国土电子政务系统等,关系数据库,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,16,国土资源应用3S技术的成果,应用成果,（1）资源信息定位系统。利用GPS定位技术建立空间定位系统；（2）数据综合存储系统。GIS能很好地与业务系统集成整合在一起；在服务端能很好地与通用关系数据库技术集成，把国土资源空间地图数据存储在关系数据库中；（3）信息查询系统。能与互联网等网络技术集成，能把国土资源信息以地图形式通过Web方式进行浏览查询；（4）管理与决策系统。具备的多项功能促使3S技术融入到辅助国土资源的管理及决策过程中。,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,17,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,18,国土资源空间信息服务平台,国土资源应用3S技术的成果,国土资源空间信息服务平台,借助GIS技术构建的国土资源空间信息服务平台，能够实现国土资源定位，帮助政府部门轻松摸查国土资源现状情况；国土管理业务人员不用在档案室成堆的档案材料中去查询土地权属，只需要在电脑中输入土地编号或者土地权利人姓名即可获取土地权属信息；民众可通过互联网查询国土资源现状及规划情况，利用平台上地价信息赋值，可查询城市基准地价和土地分等、分布信息，了解招标地块的标定地价，实现土地管理公开透明化。,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,19,国土资源应用3S技术的成果,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,20,成果形成的基本程序：,国土资源信息源（图像、数据等）GPSRS,数据处理（建立空间、数据模型）,GIS数据库（某一区域图像、数据总和）,GIS空间分析（对整个区域或局部及相邻部分进行综合分析）,GIS表达（形成地图、图像、图表、数字等）,土地利用调查中3S技术的应用,土地资源的不可再生性决定了合理利用土地资源的重要性。土地利用现状调查与分析，是合理确定土地利用规划方案，保护有限土地资源的基础工作土地利用现状调查的基本工作内容：了解土地资源的特性和规律，掌握土地资源的数量、质量和分布规律。土地利用现状调查涉及的信息丰富、繁杂、量大，包含大量地理信息，具有很强的地域性、空间性、时序性和动态性。离开这些信息，就很难实现准确、立体、动态管理，将影响土地利用规划和管理的质量和效果。,土地利用背景调查,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,21,土地利用调查中3S人技术的应用,（1）GPS为国土资源空间数据的采集提供实时、快速的定位服务，RS利用航空、航天提供的地表遥感影像，经过校正、解译得到精度较高、现势性好的的土地利用现状信息。（2）通过GPS和RS获取的地物信息，以及其他手段得到的各种信息，提供给GIS，GIS利用本身强大的数据管理功能，实现对土地空间数据和属性数据的一体化管理以及对空间数据的表达成图。（3）GIS技术对各类空间数据、属性数据以及统计分析数据进行综合管理，实现土地资源数据管理的规范化、系统化。,3S土地利用现状信息的获取与表达,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,22,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,土地利用现状图在现状调查工作中利用遥感影像信息，以GIS系统处理绘制土地利用现状图,23,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,24,GIS处理获取土地利用现状地类信息,土地利用规划及国土资源管理的应用,（1）通过GPS、RS技术的辅助，可在GIS系统中实现对国土资源信息的定位、定量处理、分析，以此为基础建立用地规划方案，并实现对国土资源规划信息的输出。（2）以GIS技术为核心，通过GIS系统应用拓展功能，实现国土信息的查询、决策功能，建立国土资源各类管理系统、应用系统。,国土资源信息的处理、分析及规划方案、扩展应用系统建立,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,25,土地利用总体规划用地规划图,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,26,资料-国土资源电子政务系统,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,27,资料-城乡一体化地籍信息系统,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,28,资料-城乡一体化地籍信息系统,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,29,土地利用规划管理系统,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,30,3S技术在国土资源应用的前景,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,空间信息管理、处理与分析,探索3S集成技术系统应用的路径与方法，使其与传统调查手段紧密接合，发挥3S技术丰富的数据源和强大数据处理能力，充分利用野外调查、取样、分析的精确优势，建立面向用户的土地资源信息系统，反映土地资源动态变化，有效保护土地资源提供了有效的技术支持,利用GIS海量数据处理功能和强大的空间分析能力，把土地资源的属性数据和空间数据紧密结合，实现二者的相关分析与处理（空间分析），将抽象的数据直观地用各种地图予以显示，使原本简单堆积的数据可以灵活地应用于纵向和横向比较,31,3S技术在国土资源应用的前景,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,实现GIS智能化模拟,新一代土地资源管理决策支持系统应该是一个多种技术综合集成的系统将专家群体、数据和各种信息与计算机技术有机地结合起来，把土地资源科学与人的经验知识结合起来以高度智能化集成为目标，在空间数据库和知识库的基础上，对土地资源的开发进行模拟分析或仿真，对土地资源进行科学管理和规划,BDS应用及细分专业化GIS系统平台建设,32,3S技术在湖北省国土整治中的应用,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,结合无人机航测、DEM数字高程模型技术开展国土整治规划,工作出发点：结合无人机航测、DEM数字高程模型等3S技术，提高规划设计精度及效率，丰富规划设计成果的内涵和展示手段。应用成果内容：（1）运用3S集成技术，编制基础信息图件（2）无人机航空测量及规划区数字3D产品制作（3）基于DEM数字高程模型的土地整治规划设计方案包括三维模型制作、三维规划设计模型成果演示。,33,3S技术在湖北省国土整治中的应用,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,结合无人机航测、DEM数字高程模型技术开展国土整治规划,3S技术编制规划基础图件技术路线,34,3S技术在湖北省国土整治中的应用,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,开展3S技术在国土整治中的应用专项研究,2014年7月，省国土整治局正式启动2014年度信息化专项建设课题无人机航测和3S技术在土地整治中的应用，目标是拓展国土整治信息技术的应用。该课题研究以3S技术为核心，探索利用无人机航测和三维数字化展示平台，为土地整治项目规划设计、实施监管、竣工验收等工作提供技术支撑。,利用无人机开展国土整治验收,国土整治工程规模大，对1、2万亩甚至10万亩的整治工程开展现场验收难度大，无人机航测技术的运用能够大幅提高大面积验收工作的质量和效率。2014年5月，省国土资源厅利用无人机航测系统，顺利完成孝感市大悟、孝昌两县6个低丘岗地改造项目和基本农田建设项目的竣工验收工作。,35,3S技术在湖北省国土整治中的应用,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,未来结合3S技术继续探索的实践方向,(1)建设国土整治综合信息系统在国土整治项目空间数据库及管理系统建设中完善相关空间信息处理功能，建设国土整治综合信息系统。(2)工程监理中实现土地开发整理项目实时监管利用不同时相的遥感影像能够清楚地识别土地开发整理施工过程中、竣工后与施工前的变化情况，确定工程进度与工作质量。(3)基于三维GIS的工程质量控制、投资控制利用GIS三维分析模块,计算土地整治的挖填方量,道路、沟渠的尺寸、铺料厚度和材料投入,还可通过DEM地物模型进行拆迁补偿预算及拆迁工程量预算,同时可方便监测工程的施工情况,引导投资的合理分配。,36,3S技术应用平台软件计算土石方量,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,CASS地形地藉成图软件,CASS地形地藉成图软件应用，是结合AutoCAD、GIS平台技术形成的前端数据处理系统。测量、绘图、统计。CASS软件测算土石方工程量的方法和步骤（1）DTM法土方计算测算原理：根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设计高程，通过生成三角网来计算每一个三棱锥的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量。,37,3S技术应用平台软件计算土石方量,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,操作流程,首先将平整的区域的数据（含高程信息）导入CASS 程序生成DTM模型，并用闭合的复合线指定出所要计算土方的区域然后根据土地平整的设计要求输入设计标高运行计算得到平整土石方量,38,图.DTM 参数设置Figure 1 Parameter Set of DTM,3S技术应用平台软件计算土石方量,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,CASS地形地藉成图软件,图.DTM 土方计算Figure 2 Volume of Earthwork,39,3S技术应用平台软件计算土石方量,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,CASS地形地藉成图软件,（2）方格网法土方计算测算原理：根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设计高程，通过生成方格网来计算每一个长方体的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填挖方分界线。测算程序：CASS系统建立方格将方格的四个角上的高程相加（如果角上没有高程点，通过周围高程点内插得出其高程），取平均值与设计高程相减以指定的方格边长计算每个方格的面积乘以第二步骤获取的每个方格与设计的高程差计算获得方格挖填方量汇总计算平整总土石方量。（存在一定误差）,40,谢谢！,2023/1/23,湖北经济学院工程管理研究与培训基地,41,
