基于3S技術的土地綜合整治規劃應用
——以三江侗族自治縣泗聯村為例

吳麗琴，肖 智，張智麗

（南寧師范大學自然資源與測繪學院，廣西南寧 530001）

土地是人類賴以生存和發展的物質基礎。土地整治是指借助一系列工程、生物等措施對田、水、路、林、村綜合治理，以提高土地的利用效率；是土地整理、開發及復墾的統稱，具體內容包括農用地整治、城鎮工礦用地整治、農村建設用地整治、未利用地開發和土地復墾［1］。土地綜合治理可以實現田成方、路相通、渠相連，小塊的陡坡地變成大片的田地［2］，是土地合理利用和永續利用不可或缺的重要手段和內在要求［3］。土地整治是守住我國耕地紅線的根本，是維護我國糧食安全的基本保障［4］，也是實現耕地占補平衡的一條路徑［5］。我國的土地整治起步相對較晚，大致經歷了初始發育階段、數量潛力挖掘階段、數量與質量并重階段和綜合發展階段［6］。

范夢娜結合RS、GPS 和GIS 系統各自的特點，在分析土地整治背景及發展趨勢的前提下，構建的基于3S技術監測監管系統為土地整治項目的可行性研究、規劃設計、實施驗收和后續管理提供了技術支持［7］；張一萍利用3S 技術探索構建了耕地定級方法體系，為耕地定級成果在永久基本農田劃定等實際工作中的應用提供了重要依據［8］;席春芳提出3S 技術可以為全域土地綜合整治提供有力的技術支持［9］；梁俊紅，高小勇和念沛豪運用RS 技術獲取了宜城市土地信息，利用GIS 技術構建了宜城市土地整治生態評價指標體系［10］?！?S”集成技術可應用于土地資源調查與評價［11-13］、土地復墾與生態修復［14-15］、土地勘測定界［16-18］、未利用地開發等領域，為土地整治動態監測工作提供技術支持［19］。3S 技術能保證土地整治項目的規劃、實施、監管等各階段的工作成效，提升土地整治建設和土地管理效能［20］；能有效提升土地資源利用效益，促使土地資源管理規范化，助推社會現代化發展［21］。

一、研究區概況

三江侗族自治縣位于廣西壯族自治區北部，隸屬廣西壯族自治區柳州市，屬于亞熱帶濕潤氣候區，境內植被茂盛，江河密布。泗聯村位于三江侗族自治縣縣城南部，地形復雜，地貌多樣，以丘陵低山為主，平原面積相對較少［22］。土壤以河流沖積物為主，稻田的土壤類型主要是淹育水稻土，旱地的土壤類型主要為紅壤，隨著山地海拔的不同，分為紅壤地帶、黃紅壤地帶、黃壤地帶［23］。土體肥厚，營養價值高，有機質含量高。植被多為灌木和草地。本文以泗聯村作為研究區，其土地綜合整治規劃項目面積34.2851 hm2。

二、研究區數據處理

（一）數據來源

數據分為影像數據與文本數據。影像數據是指運用無人機航拍技術獲取研究區的影像圖，以及利用GNSS-RTK 技術為內業處理正射影像數據提供的像控點坐標等數據；文本數據是指通過實地調查研究區獲取的數據，還有當地部門提供的有關資料，如第三次全國國土調查數據（以下簡稱“三調數據”）、水文信息、耕地面積、林地面積、溝渠分布、道路信息等。

（二）數據預處理

在獲取初始影像圖后，通過空三加密和圖像校正得到正射影像圖，再結合GIS 空間疊加技術，得到符合要求并帶規劃范圍線的正射影像圖。另外，土地利用現狀圖是由GIS 從三調數據庫中疊加、提取生成。

1.基于GNSS-RTK的數據預處理

為了彌補無人機航拍目標被遮擋的問題，采用GNSS-RTK 技術補測了地物，特別是三調數據未能反映的新增地物，并詳細記錄了各類地物的土地利用變化信息。GNSS-RTK數據預處理需要轉換坐標。測量采用的是WGS84 坐標系，需要將GNSS-RTK 補測的地物數據坐標轉換為2000 國家大地坐標系。正射影像圖高程采用的是1985高程基準。

2.基于RS的正射影像圖與地形圖制作

根據GNSS-RTK 測量的像控點三維坐標和航拍圖片制作正射影像圖。結合初步確定的影像范圍，通過無人機實地測量獲取初始遙感影像，然后利用ENVI 軟件進行圖像配準和幾何校正，以獲取研究區正射影像圖。初始獲得的無人機影像數據需要經過幾何糾正和高程糾正。幾何糾正是指給影像加上地理坐標（本研究案例的平面坐標系統采用2000國家大地坐標系），高程糾正是指通過已測的高程點信息和數字高程模型糾正因地形起伏而引起的影像變形。高程糾正結合幾何糾正被稱為正射影像糾正，采用此方法可得到研究區的正射影像圖。

3.基于GIS土地利用現狀圖生成

土地利用現狀圖采用ArcGis 軟件疊加三調數據庫生成。土地利用現狀分析主要是針對研究區整治前的土地現狀的分析，內容包括土地利用類型、土地利用面積、土地利用變化等。根據土地利用現狀圖，可確定研究區的規劃范圍，利用GIS軟件統計土地信息數據，在彈出的“統計”對話框中的“統計字段”選擇“面積”，“分組字段”選擇“地類”，即可得到研究區土地利用面積統計表（見表1）。

研究區土地利用現狀為茶園、果園、林地、其他林地、其他草地、灌木林地，其中茶園面積較小，而灌木林地面積最大。研究區的村道已規劃，以混凝土路為主，路況較佳，道路特性見表2。

表2 研究區道路特性

三、研究區土地綜合整治方案規劃編制

（一）土地平整工程設計

1.土地平整工程土方量計算

研究區地勢起伏較大，局部地段需要土地平整，包括地塊客土回填、犁底層設計和地力培肥，以提高耕地質量和農作物的耕種條件。在土地平整工程中，精確計算土方量有利于合理安排工程進度。利用GIS軟件計算土地平整的土方量能提高工作效率和質量。首先打開柵格圖像，然后將研究區的高程數據和地況數據生成不規則三角網模型（TIN），注意格式為Shape格式，再選擇Cut fill命令計算土方量。

2.梯田工程設計

根據研究區地形、坡度、水源走向等特點，該區大部分地塊適合改造為梯形。梯田改造要以防止水土流失為前提，針對不同的地面坡度設計不同尺寸的梯田。田坎高度控制在1.5 m以內，特殊地段不得超過2 m。梯田的斷面尺寸見表3。

表3 研究區梯田斷面尺寸

坡改梯需要計算土方量，可利用GIS 軟件計算，結果如表4所示。

表4 研究區土地平整的土方量

（二）灌溉輸水工程設計

1.管道設計

灌溉輸水遵循就近原則，盡可能選擇占用農田少的方案。根據現場調查發現，研究區山腳下有一處水源點，因其地勢較低，不能自然灌溉。因此，可在水源點修建一座抽水泵站，利用泵站及輸水管道將水輸送至梯田頂端灌溉水田。

2.渠道設計

研究區地勢東高西低，地塊范圍大，通過輸水管道輸上去的水只能灌溉部分水田，為此要設計一條渠道，把水運輸到遠處的水田，總體模式為“渠—田—溝—田—渠”?？紤]水田區域的大小，需要計算灌溉所需的用水量。因渠道主要受到水的壓力以及渠墻的重力，所以田間灌溉渠道采用矩形斷面結構。

（三）人行步梯工程設計

研究區地塊內部有部分生產道路，但數量較少，通達度不高，因此要設計一條從東到西的人行步梯，貫穿整個地塊。人行步梯以人力畜力通行為主，對路面強度要求不高。

（四）規劃設計成果分析

研究區通過實施“土地綜合整治規劃”項目，并根據當地社會經濟綜合發展情況，開發整理后的旱地可以種植玉米、水田可以種植水稻。其土地利用結構見表5。

表5 開發整理后的土地利用結構

研究區通過實施土地平整、水利修繕、道路擴寬等工程，改善了土地耕種條件，增加了耕地面積，提高了耕地質量，基本實現了耕地占補平衡。土地平整工程解決了表層土壤貧瘠、作物長勢不佳、糧食產量低、水土肥料流失等問題，提高了糧食產量。灌溉輸水工程為水田提供穩定的水源，避免出現旱季缺水的情況。人形步梯的設計為農戶耕作、糧食運輸和肥料運輸提供了交通便利。

四、結論與展望

3S 技術對土地綜合整治規劃起到了很大的推動作用：一是提升了土地整治規劃工作和土地資源管理的效率；二是解決了土地信息難以獲取與管理的問題，為土地綜合整治規劃工作的組織、分析、規劃設計、管理、儲存提供了思路。未來土地綜合整治規劃在3S 技術的支持下將會得到更迅速、穩定的發展。

3S 技術的廣泛運用以及在各個領域的成功實踐，為我國生態環境保護、土地整治、社會經濟建設與發展、災害監測等領域提供了有力的技術支持。3S 技術與多學科的融合必將釋放更大的潛力，推動空間信息產業的發展；深化3S技術應用與改革，成為土地綜合整治規劃的技術支撐，并延伸到土地資源利用與管理［24］和精準農業領域［25］的應用。