3S技术在国家公园勘界立标中的应用——以大熊猫国家公园四川片区为例
时间：2023-06-02 14:45:22 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
朱育旗 曹浒 李绪佳（通讯作者）
1. 四川林业集团有限公司 四川 成都 610041；
2. 四川省林业和草原调查规划院 四川 成都 610081
国家公园，是指由国家批准设立并主导管理，以保护具有国家代表性的自然生态系统为主要目的，实现自然资源科学保护和合理利用的特定陆域或者海域[1]。
根据《中华人民共和国测绘法》《中华人民共和国自然保护区条例》《国家公园管理暂行办法》等的相关要求，勘定并标记具有法律依据、得到相关各方认可、边界清晰的国家公园边界，是实施保护和有效管理的重要基础性工作，清晰的边界也是国家公园监督管理的重要凭证。事实上，国家公园勘界立标是依法依规开展自然保护地建设的前提，形成相关各方认可、准确清晰的边界，有助于推动国家公园规范化建设和精细化管理，确保国家公园生态发展和执法监督有据可依[2]。
3S技术是指地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS） 。3S技术是对地空间数据获取、管理、分析和应用的三大支撑技术，GIS对所得到的空间信息进行综合分析[3]，同时对多样化空间信息数据成果进行系统管理，RS实现对空间实体变化情况进行广泛、高精度判断，GPS实现对区域位置进行快速精确定位，同时宏观地获取信息。
3S技术作为勘界测量重要的技术力量，可支撑国家公园勘界立标和信息化建设的任务，根据自然保护区勘界立标技术规程内容，具体应用于前期资料收集与整理，实地踏勘调查、内业资料处理、界线勘测、勘界成果管理、最终成果验收与归档，可以看出，3S技术贯穿勘界立标项目整体过程[4]。
在资料收集初期，通过RS可了解国家公园范围内地形地貌等基础自然地理情况。对于不同时间的遥感影像分析，了解界线范围内动态变化信息，对于最新高清遥感影像分析，了解国家公园范围内道路通达等情况，为后期外业调查和走访调查提供技术支撑。在收集界线相关资料，需要对不同资料进行整理，GIS的数据整理和处理功能，可实现不同数据源坐标系和数据类型的统一。在实地踏勘调查阶段，对于大熊猫国家公园界线勘测、定标点预设测量、实体安装测量和检查验收等，都采用GPS技术，GPS定位导航，可实现测绘工作效率高、精度高。在内业资料整理阶段，GIS强大的处理、分析、显示、制图等功能，结合RS遥感影像和GPS野外实测资料成果，完成国家公园勘界成果，一方面提供准确的矢量数据资料和经纬度坐标信息，另一方可提供国家公园勘界立标技术规程内和数据格式和完成相关成果图集的制作，为国家公园勘界立标信息管理系统提供标准数据源和成果内容。
国家公园勘界立标项目，需为涉区域相关人民政府解决因权属不清或行政管辖边界不明确等边界问题，落实国家公园界线，确定地方管理的边界线，维护地区稳定。也需为涉区域调查、收集和整理国家公园区域丰富客观的自然地理等原始资料，为涉区域相关人民政府在今后国家公园生态保护与利用发展提供基础数据。借助3S技术手段来完成国家公园勘界立标工作，同时利用3S技术手段来管理国家界线信息，一方面可以提供国家公园勘界的精度，另一方面，改变传统制图手段，缩短制图时间，也便于资源共享、存储和数据管理工作。
1.1 大熊猫国家公园四川片区
2021年9月，国务院印发《关于同意设立大熊猫国家公园的批复（国函）〔2021〕102号》，明确了大熊猫国家公园总面积和四至范围[5]。大熊猫国家公园四川片区由岷山片区、邛崃山-大相岭片区组成，根据试点方案数据，划入面积多达20177平方公里，占总面积的74%[6]。
1.2 勘界立标主要任务
勘界立标主要任务内容包括资料准备与处理、边界点和定标点预设、定标点实地踏勘、边界地形图更新和边界线标绘、边界线附图和走向说明编制、成果确认、定标点埋设、定标点测量、数据库和系统建设、成果整理与检查验收[7]。
1.2.1 资料收集与处理。资料收集包括：国家公园内原自然保护地或国有林场申报、批复相关文件、已有界线等资料、基础地理信息数据、1∶10000或1∶50000比例尺地形图、村级及以上行政界线数据资料、高分遥感影像、全国国土调查及林地、草地、湿地等专项调查成果、交通、水利、矿业、农业等相关规划和数据。
对收集到的文本资料进行数字化、拼接融合、坐标转换、拓扑检查等处理，并进行面积比对、与行政界线关系检查、相邻边界范围空间检查[8]。根据国家林草局下发国家公园界线，进行勘界工作底图制作。
1.2.2 勘界落图。根据涉界区相关背景资料分析，遵循自然保护地勘界立标的基本原则，结合涉界区的历史沿革情况、等高线地形地貌、最新高清遥感影像和地方管理等因素，完成国家公园勘界落图初步方案。初步方案成果需征求涉界区省、市、县有关部门的意见后，进行补充调查与调整。再次完善形成国家公园管理界线方案，呈送涉界区人民政府与相关部门进行报批，并完成界线协议书的签字后，勘界落图工作得以全部完成。
勘界落图成果包含更新后边界地形图、边界线标绘、边界附图、走向说明编制。
1.2.3 定标点预设。
1.2.3.1 定标点预设。在边界地形图中，根据国家公园范围、界线走向和分区边界，以能控制边界线的基本走向为基本原则，预设边界点位置。
预设边界点和定标点位置要反映边界线走向，具有重要意义的边界点上，为指示界线、提醒民众；
要充分兼顾土地调查、空间规划等已有专项数据，避免较大争议与分歧。
1.2.3.2 定标点规格与编号。定标点具体规格、编号与尺寸参考相关文件，如大熊猫国家公园定标点规格与编号参考相关政策文件。如大熊猫国家公园定标点分为，入口界碑、大型界碑、中型界碑、小型界碑、界桩和区桩。
1.2.4 定标点实地踏勘。定标点实地踏勘：定标点实地踏勘时，以国家公园定标点位图上的预设点位为基准，在现场进行踏勘，选定每个定标点的具体埋设位置，采集选定定标点位置信息，并拍摄实地照片。
1.2.5 定标点埋设。按照预先选定的点位，在实地埋设预制好的界桩（碑）。
1.2.6 定标点测量。定标点测量要以定标点埋设实际为准的原则，坐标和高程以现场埋设后实测为要求，采用CORS技术，结合似大地水准面精化成果进行RTK快速定位，满足自然保护地勘界立标测量精度同时，也能较大保证工作效率。
1.2.7 数据库及系统建设。国家公园数字信息管理系统是实现定标点智能化、信息化、可视化管理的平台和手段。
1.2.8 成果输出与管理。根据工作底图和野外实测数据，利用管理系统生成矢量数据，按照自然保护地勘界立标技术规程的要求，成果包括边界矢量图、边界点坐标表、边界走向说明、边界附图、勘界报告、定标点坐标、立标信息数据库及信息管理系统等。其中文档整理内容包括边界点成果台账表、定标点登记表、边界协议书、边界地形图、边界附图等。对国家公园勘界立标的法律、法规和各种背景资料、定标点埋设、地理坐标等资料和信息进行管理。
2.1 GIS内业处理
结合涉界区的实际情况，选用国家公园范围内高清遥感影像，参照1∶1万和1∶5万地形图、全国第三次土地调查数据、涉及行政区内界线图等，在地理信息系统软件ArcMAP中，对边界走向进行技术处理。
将地形图和高清遥感影像进行叠加分析，以河流、山脊、沟渠等自然地理界线为界时，明确边界以地物中线为界还是以某一边线为界；
确无明显自然地理界线的区域可以等高线为界进行界线绘制。通过全国第三次土地调查权属和地形图数据分析，充分考虑同一地块的土地权属、类型等实际，考虑同一权属或类型的地块进行整体划定，进行边界线预处理。
2.2 外业调查
2.2.1 无人机倾斜摄影测量技术应用。在勘界落图工作中，根据内业处理资料，进行勘界现地核实，对于地形地貌有变化的区域，需进行无人机倾斜摄影测量，更新地形图。
大熊猫国家公园勘界立标项目根据室内判读，对界线附近地形地貌有变化的区域进行航空摄影测量，采用大疆无人机进行外业数据采集，生产DOM和DEM数据，能在短时间内完成现场数据收集及分析[8]。
2.2.2 CORS-RTK技术应用。CORS-RTK技术已广泛应用于测绘工作中，结合省级似大地水准面精化成果，平面±2cm，高程±5cm的设计精度，完全满足国家公园界线勘测的精度要求。利用CORS-RTK可以在快速完成定标点测量与放样工作，与传统GPS静态技术与全站仪测量技术相比，极大的提高生成效率[9]。CORS-RTK主要用于影像控制点采集、定标点现场踏勘、和定标点埋设后测量工作内容。
影像控制点采集：控制点选取应均匀分布，通过对有代表性建筑体的选择，如墙角、明显道路交叉口等地方进行数据采集。通过控制点进行影像矫正，确保影像无畸形误差。
定标点现场踏勘：已通过内业进行完成定标点现场踏勘，在实际踏勘过程中，通过导入国家公园界线，利用CORS-RTK高精度定标，进行放样，确保定标点在到国家公园界线上误差范围内。
定标点测量：实际埋设后，通过CORS-RTK技术进行坐标点采集，通过网络设置，获取高精度国家公园定标点埋设坐标。
2.2.3 手持GPS的应用。手持GPS是便捷定位导航设备。先将预设定标点输入手持GPS终端，根据移动端坐标定位来寻找定标点具体位置，可较为快速准确到达预设定标点[9]。
2.3 信息管理系统
根据工作底图和野外实测数据，利用GIS技术将数据成果进行总结，其中包括，国家公园面图层数据、国家公园界线图层数据、国家公园定标点图层数据。通过对定标点管理部署，通过Arcserve服务器，进行发布和访问。通过对数据库标准管理，把对应的相关文档和照片资料进行数据库信息管理。
3S技术在国家公园勘界立标中的应用，使内业处理、外业核实调查和成果数字化管理得到有机结合，保证内业初步成果资料有依据，外业信息采集准确性，最终成果规范具有统一管理性，实现数据采集、处理、应用和管理统一。与以往的数据调查方法相比，3S技术具有精度高、可操作性强、更新快、节约人力物力、成果统一等优点，是今后国家公园勘界立标发展的方向，能为国家公园界线综合信息管理系统领域提供实时、精确的信息。随着3S技术不断发展和国家国家公园勘界工作的进一步深入，必将极大提高国家公园勘界立标工作效率和勘界立标成果的科学性和准确性[9]。
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