朱育旗 曹滸 李緒佳(通訊作者)
1. 四川林業(yè)集團(tuán)有限公司 四川 成都 610041;
2. 四川省林業(yè)和草原調(diào)查規(guī)劃院 四川 成都 610081
國家公園,是指由國家批準(zhǔn)設(shè)立并主導(dǎo)管理,以保護(hù)具有國家代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)為主要目的,實現(xiàn)自然資源科學(xué)保護(hù)和合理利用的特定陸域或者海域[1]。
根據(jù)《中華人民共和國測繪法》《中華人民共和國自然保護(hù)區(qū)條例》《國家公園管理暫行辦法》等的相關(guān)要求,勘定并標(biāo)記具有法律依據(jù)、得到相關(guān)各方認(rèn)可、邊界清晰的國家公園邊界,是實施保護(hù)和有效管理的重要基礎(chǔ)性工作,清晰的邊界也是國家公園監(jiān)督管理的重要憑證。事實上,國家公園勘界立標(biāo)是依法依規(guī)開展自然保護(hù)地建設(shè)的前提,形成相關(guān)各方認(rèn)可、準(zhǔn)確清晰的邊界,有助于推動國家公園規(guī)范化建設(shè)和精細(xì)化管理,確保國家公園生態(tài)發(fā)展和執(zhí)法監(jiān)督有據(jù)可依[2]。
3S技術(shù)是指地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS) 。3S技術(shù)是對地空間數(shù)據(jù)獲取、管理、分析和應(yīng)用的三大支撐技術(shù),GIS對所得到的空間信息進(jìn)行綜合分析[3],同時對多樣化空間信息數(shù)據(jù)成果進(jìn)行系統(tǒng)管理,RS實現(xiàn)對空間實體變化情況進(jìn)行廣泛、高精度判斷,GPS實現(xiàn)對區(qū)域位置進(jìn)行快速精確定位,同時宏觀地獲取信息。
3S技術(shù)作為勘界測量重要的技術(shù)力量,可支撐國家公園勘界立標(biāo)和信息化建設(shè)的任務(wù),根據(jù)自然保護(hù)區(qū)勘界立標(biāo)技術(shù)規(guī)程內(nèi)容,具體應(yīng)用于前期資料收集與整理,實地踏勘調(diào)查、內(nèi)業(yè)資料處理、界線勘測、勘界成果管理、最終成果驗收與歸檔,可以看出,3S技術(shù)貫穿勘界立標(biāo)項目整體過程[4]。
在資料收集初期,通過RS可了解國家公園范圍內(nèi)地形地貌等基礎(chǔ)自然地理情況。對于不同時間的遙感影像分析,了解界線范圍內(nèi)動態(tài)變化信息,對于最新高清遙感影像分析,了解國家公園范圍內(nèi)道路通達(dá)等情況,為后期外業(yè)調(diào)查和走訪調(diào)查提供技術(shù)支撐。在收集界線相關(guān)資料,需要對不同資料進(jìn)行整理,GIS的數(shù)據(jù)整理和處理功能,可實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源坐標(biāo)系和數(shù)據(jù)類型的統(tǒng)一。在實地踏勘調(diào)查階段,對于大熊貓國家公園界線勘測、定標(biāo)點(diǎn)預(yù)設(shè)測量、實體安裝測量和檢查驗收等,都采用GPS技術(shù),GPS定位導(dǎo)航,可實現(xiàn)測繪工作效率高、精度高。在內(nèi)業(yè)資料整理階段,GIS強(qiáng)大的處理、分析、顯示、制圖等功能,結(jié)合RS遙感影像和GPS野外實測資料成果,完成國家公園勘界成果,一方面提供準(zhǔn)確的矢量數(shù)據(jù)資料和經(jīng)緯度坐標(biāo)信息,另一方可提供國家公園勘界立標(biāo)技術(shù)規(guī)程內(nèi)和數(shù)據(jù)格式和完成相關(guān)成果圖集的制作,為國家公園勘界立標(biāo)信息管理系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)源和成果內(nèi)容。
國家公園勘界立標(biāo)項目,需為涉區(qū)域相關(guān)人民政府解決因權(quán)屬不清或行政管轄邊界不明確等邊界問題,落實國家公園界線,確定地方管理的邊界線,維護(hù)地區(qū)穩(wěn)定。也需為涉區(qū)域調(diào)查、收集和整理國家公園區(qū)域豐富客觀的自然地理等原始資料,為涉區(qū)域相關(guān)人民政府在今后國家公園生態(tài)保護(hù)與利用發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。借助3S技術(shù)手段來完成國家公園勘界立標(biāo)工作,同時利用3S技術(shù)手段來管理國家界線信息,一方面可以提供國家公園勘界的精度,另一方面,改變傳統(tǒng)制圖手段,縮短制圖時間,也便于資源共享、存儲和數(shù)據(jù)管理工作。
2021年9月,國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于同意設(shè)立大熊貓國家公園的批復(fù)(國函)〔2021〕102號》,明確了大熊貓國家公園總面積和四至范圍[5]。大熊貓國家公園四川片區(qū)由岷山片區(qū)、邛崍山-大相嶺片區(qū)組成,根據(jù)試點(diǎn)方案數(shù)據(jù),劃入面積多達(dá)20177平方公里,占總面積的74%[6]。
勘界立標(biāo)主要任務(wù)內(nèi)容包括資料準(zhǔn)備與處理、邊界點(diǎn)和定標(biāo)點(diǎn)預(yù)設(shè)、定標(biāo)點(diǎn)實地踏勘、邊界地形圖更新和邊界線標(biāo)繪、邊界線附圖和走向說明編制、成果確認(rèn)、定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)、定標(biāo)點(diǎn)測量、數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)建設(shè)、成果整理與檢查驗收[7]。
1.2.1 資料收集與處理。資料收集包括:國家公園內(nèi)原自然保護(hù)地或國有林場申報、批復(fù)相關(guān)文件、已有界線等資料、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、1∶10000或1∶50000比例尺地形圖、村級及以上行政界線數(shù)據(jù)資料、高分遙感影像、全國國土調(diào)查及林地、草地、濕地等專項調(diào)查成果、交通、水利、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)等相關(guān)規(guī)劃和數(shù)據(jù)。
對收集到的文本資料進(jìn)行數(shù)字化、拼接融合、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、拓?fù)錂z查等處理,并進(jìn)行面積比對、與行政界線關(guān)系檢查、相鄰邊界范圍空間檢查[8]。根據(jù)國家林草局下發(fā)國家公園界線,進(jìn)行勘界工作底圖制作。
1.2.2 勘界落圖。根據(jù)涉界區(qū)相關(guān)背景資料分析,遵循自然保護(hù)地勘界立標(biāo)的基本原則,結(jié)合涉界區(qū)的歷史沿革情況、等高線地形地貌、最新高清遙感影像和地方管理等因素,完成國家公園勘界落圖初步方案。初步方案成果需征求涉界區(qū)省、市、縣有關(guān)部門的意見后,進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查與調(diào)整。再次完善形成國家公園管理界線方案,呈送涉界區(qū)人民政府與相關(guān)部門進(jìn)行報批,并完成界線協(xié)議書的簽字后,勘界落圖工作得以全部完成。
勘界落圖成果包含更新后邊界地形圖、邊界線標(biāo)繪、邊界附圖、走向說明編制。
1.2.3 定標(biāo)點(diǎn)預(yù)設(shè)。
1.2.3.1 定標(biāo)點(diǎn)預(yù)設(shè)。在邊界地形圖中,根據(jù)國家公園范圍、界線走向和分區(qū)邊界,以能控制邊界線的基本走向為基本原則,預(yù)設(shè)邊界點(diǎn)位置。
預(yù)設(shè)邊界點(diǎn)和定標(biāo)點(diǎn)位置要反映邊界線走向,具有重要意義的邊界點(diǎn)上,為指示界線、提醒民眾;要充分兼顧土地調(diào)查、空間規(guī)劃等已有專項數(shù)據(jù),避免較大爭議與分歧。
1.2.3.2 定標(biāo)點(diǎn)規(guī)格與編號。定標(biāo)點(diǎn)具體規(guī)格、編號與尺寸參考相關(guān)文件,如大熊貓國家公園定標(biāo)點(diǎn)規(guī)格與編號參考相關(guān)政策文件。如大熊貓國家公園定標(biāo)點(diǎn)分為,入口界碑、大型界碑、中型界碑、小型界碑、界樁和區(qū)樁。
1.2.4 定標(biāo)點(diǎn)實地踏勘。定標(biāo)點(diǎn)實地踏勘:定標(biāo)點(diǎn)實地踏勘時,以國家公園定標(biāo)點(diǎn)位圖上的預(yù)設(shè)點(diǎn)位為基準(zhǔn),在現(xiàn)場進(jìn)行踏勘,選定每個定標(biāo)點(diǎn)的具體埋設(shè)位置,采集選定定標(biāo)點(diǎn)位置信息,并拍攝實地照片。
1.2.5 定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)。按照預(yù)先選定的點(diǎn)位,在實地埋設(shè)預(yù)制好的界樁(碑)。
1.2.6 定標(biāo)點(diǎn)測量。定標(biāo)點(diǎn)測量要以定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)實際為準(zhǔn)的原則,坐標(biāo)和高程以現(xiàn)場埋設(shè)后實測為要求,采用CORS技術(shù),結(jié)合似大地水準(zhǔn)面精化成果進(jìn)行RTK快速定位,滿足自然保護(hù)地勘界立標(biāo)測量精度同時,也能較大保證工作效率。
1.2.7 數(shù)據(jù)庫及系統(tǒng)建設(shè)。國家公園數(shù)字信息管理系統(tǒng)是實現(xiàn)定標(biāo)點(diǎn)智能化、信息化、可視化管理的平臺和手段。
1.2.8 成果輸出與管理。根據(jù)工作底圖和野外實測數(shù)據(jù),利用管理系統(tǒng)生成矢量數(shù)據(jù),按照自然保護(hù)地勘界立標(biāo)技術(shù)規(guī)程的要求,成果包括邊界矢量圖、邊界點(diǎn)坐標(biāo)表、邊界走向說明、邊界附圖、勘界報告、定標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)、立標(biāo)信息數(shù)據(jù)庫及信息管理系統(tǒng)等。其中文檔整理內(nèi)容包括邊界點(diǎn)成果臺賬表、定標(biāo)點(diǎn)登記表、邊界協(xié)議書、邊界地形圖、邊界附圖等。對國家公園勘界立標(biāo)的法律、法規(guī)和各種背景資料、定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)、地理坐標(biāo)等資料和信息進(jìn)行管理。
結(jié)合涉界區(qū)的實際情況,選用國家公園范圍內(nèi)高清遙感影像,參照1∶1萬和1∶5萬地形圖、全國第三次土地調(diào)查數(shù)據(jù)、涉及行政區(qū)內(nèi)界線圖等,在地理信息系統(tǒng)軟件ArcMAP中,對邊界走向進(jìn)行技術(shù)處理。
將地形圖和高清遙感影像進(jìn)行疊加分析,以河流、山脊、溝渠等自然地理界線為界時,明確邊界以地物中線為界還是以某一邊線為界;確無明顯自然地理界線的區(qū)域可以等高線為界進(jìn)行界線繪制。通過全國第三次土地調(diào)查權(quán)屬和地形圖數(shù)據(jù)分析,充分考慮同一地塊的土地權(quán)屬、類型等實際,考慮同一權(quán)屬或類型的地塊進(jìn)行整體劃定,進(jìn)行邊界線預(yù)處理。
2.2.1 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用。在勘界落圖工作中,根據(jù)內(nèi)業(yè)處理資料,進(jìn)行勘界現(xiàn)地核實,對于地形地貌有變化的區(qū)域,需進(jìn)行無人機(jī)傾斜攝影測量,更新地形圖。
大熊貓國家公園勘界立標(biāo)項目根據(jù)室內(nèi)判讀,對界線附近地形地貌有變化的區(qū)域進(jìn)行航空攝影測量,采用大疆無人機(jī)進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集,生產(chǎn)DOM和DEM數(shù)據(jù),能在短時間內(nèi)完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集及分析[8]。
2.2.2 CORS-RTK技術(shù)應(yīng)用。CORS-RTK技術(shù)已廣泛應(yīng)用于測繪工作中,結(jié)合省級似大地水準(zhǔn)面精化成果,平面±2cm,高程±5cm的設(shè)計精度,完全滿足國家公園界線勘測的精度要求。利用CORS-RTK可以在快速完成定標(biāo)點(diǎn)測量與放樣工作,與傳統(tǒng)GPS靜態(tài)技術(shù)與全站儀測量技術(shù)相比,極大的提高生成效率[9]。CORS-RTK主要用于影像控制點(diǎn)采集、定標(biāo)點(diǎn)現(xiàn)場踏勘、和定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)后測量工作內(nèi)容。
影像控制點(diǎn)采集:控制點(diǎn)選取應(yīng)均勻分布,通過對有代表性建筑體的選擇,如墻角、明顯道路交叉口等地方進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。通過控制點(diǎn)進(jìn)行影像矯正,確保影像無畸形誤差。
定標(biāo)點(diǎn)現(xiàn)場踏勘:已通過內(nèi)業(yè)進(jìn)行完成定標(biāo)點(diǎn)現(xiàn)場踏勘,在實際踏勘過程中,通過導(dǎo)入國家公園界線,利用CORS-RTK高精度定標(biāo),進(jìn)行放樣,確保定標(biāo)點(diǎn)在到國家公園界線上誤差范圍內(nèi)。
定標(biāo)點(diǎn)測量:實際埋設(shè)后,通過CORS-RTK技術(shù)進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)采集,通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)置,獲取高精度國家公園定標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)坐標(biāo)。
2.2.3 手持GPS的應(yīng)用。手持GPS是便捷定位導(dǎo)航設(shè)備。先將預(yù)設(shè)定標(biāo)點(diǎn)輸入手持GPS終端,根據(jù)移動端坐標(biāo)定位來尋找定標(biāo)點(diǎn)具體位置,可較為快速準(zhǔn)確到達(dá)預(yù)設(shè)定標(biāo)點(diǎn)[9]。
根據(jù)工作底圖和野外實測數(shù)據(jù),利用GIS技術(shù)將數(shù)據(jù)成果進(jìn)行總結(jié),其中包括,國家公園面圖層數(shù)據(jù)、國家公園界線圖層數(shù)據(jù)、國家公園定標(biāo)點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)。通過對定標(biāo)點(diǎn)管理部署,通過Arcserve服務(wù)器,進(jìn)行發(fā)布和訪問。通過對數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)管理,把對應(yīng)的相關(guān)文檔和照片資料進(jìn)行數(shù)據(jù)庫信息管理。
3S技術(shù)在國家公園勘界立標(biāo)中的應(yīng)用,使內(nèi)業(yè)處理、外業(yè)核實調(diào)查和成果數(shù)字化管理得到有機(jī)結(jié)合,保證內(nèi)業(yè)初步成果資料有依據(jù),外業(yè)信息采集準(zhǔn)確性,最終成果規(guī)范具有統(tǒng)一管理性,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、應(yīng)用和管理統(tǒng)一。與以往的數(shù)據(jù)調(diào)查方法相比,3S技術(shù)具有精度高、可操作性強(qiáng)、更新快、節(jié)約人力物力、成果統(tǒng)一等優(yōu)點(diǎn),是今后國家公園勘界立標(biāo)發(fā)展的方向,能為國家公園界線綜合信息管理系統(tǒng)領(lǐng)域提供實時、精確的信息。隨著3S技術(shù)不斷發(fā)展和國家國家公園勘界工作的進(jìn)一步深入,必將極大提高國家公園勘界立標(biāo)工作效率和勘界立標(biāo)成果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性[9]。