土地资源遥感讲解

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1、土地资源遥感第一章 概述 土地资源 土地资源遥感研究重点 土地利用/覆被分类体系研究进展1.1土地资源一.土地资源：土地资源是指已经被人类所利用和可预见的未来能被人类利用的土地。土地资源既包括自然范畴，即土地的自然属性，也包括经济范畴，即土地的社会属性，是人类的生产资料和劳动对象。二.土地资源的分类： 1.按地形：土地资源可分为高原、山地、丘陵、平原、盆地。这种分类展示了土地利用的自然基础。一般而言，山地宜发展林牧业，平原、盆地宜发展耕作业。 2.按土地类型利用：土地资源可分为已利用土地，如耕地、林地、草地、工矿交通居民点用地等；宜开发利用土地，如宜垦荒地、宜林荒地。宜牧荒地、沼泽滩涂水域等；

2、暂时难利用土地，如戈壁、沙漠、高寒山地等。这种分类着眼于土地的开发、利用，着重研究土地利用所带来的社会效益、经济效益和生态环境效益。 3.土地资源利用类型：由于中国自然条件复杂，土地资源类型多样，经过几千年的开发利用，逐步形成了现今的各种多样的土地利用类型。土地资源利用类型一般分为耕地、林地、牧地、水域、城镇居民用地、交通用地、其他用地（渠道、工矿、盐场等）以及冰川和永久积雪、石山、高寒荒漠、戈壁沙漠等。按世界资源，1983一的可比资料，中国与世界其他国土规模较大的国家相比，农业用地比重偏小。 4.从土地利用类型的组合看：中国东南部与西北部差异显著，其界线大致北起大兴安岭，向西经河套平原、鄂尔

3、多斯高原中部、宁夏盐池同心地区，再延伸到景泰、永登、湟水谷地，转向青藏高原东南缘。东南部是全国耕地、林地、淡水湖泊、外流水系等的集中分布区，耕地约占全国的90%，土地垦殖指数较高，西北部以牧业用地为主，80%的草地分布在西北半干旱、干旱地区，垦殖指数低。三.土地资源的特征： 1土地资源是自然的产物； 2土地资源的位置是固定的，不能移动； 3土地资源的区位存在差异性； 4土地资源的总量是有限的； 5土地资源的利用具有可持续性； 6土地资源的经济供给具有稀缺性； 7土地利用方向变更具有困难性。四.中国土地资源的特征：中国国土辽阔，土地资源总量丰富，而且土地利用类型齐全，这为中国因地制宜全面发展农、

4、林、牧、副、渔业生产提供了有利条件，但是中国人均土地资源占有量小，而且各类土地所占的比例不尽合理，主要是耕地、林地少、难利用土地多，后备土地资源不足，因此人地矛盾十分突出。1.2土地资源遥感研究趋势和重点1.2.1土地利用/覆被变化（LUCC）研究进展 土地利用/覆被变化的度量 驱动力分析 驱动机制模型 LUCC预测 LUCC环境效应 数据库建设及数据获取1.2.2土地利用/覆被分类体系研究进展 国际研究进展 国内研究进展 发展趋势与问题一.国际研究进展 IGBP是国际地圈生物圈计划(International Geosphere-Biosphere Program，IGBP)的英文名缩写。

5、土地覆被的变化机制。主要通过遥感图像分析，了解过去20年内土地覆被的空间变化过程，并将其与驱动因子联系起来，建立解释土地覆被时空变化和推断未来10-20年的土地覆被变化的经验诊断模型。 IHDP是国际全球环境变化人文因素计划(International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change, IHDP)的英文名缩写。 IHDP侧重研究全球环境变化背景下，土地利用/土地覆盖变化，全球环境变化的制度因素，人类安全，可持续性生产、消费系统，以及食物和水的问题、全球碳循环等重大问题。FAO于2000年提出土地覆被分类系统，根

6、据植被状况（有/无）、土壤条件（陆地/水生）、人造情况（人工维护/自然或半自然）等3个诊断标准的组合，将土地覆被分成8种类型。IGBP基于NOAA/AVHRR数据提取了全球1km空间分辨率的土地覆被信息，并分为森林、灌丛和草地、湿地、农业区域、城市区域、岩石和积雪等7类。 当前土地覆被分类中运用的主要遥感数据源有NOAA/AVHRR数据、Landsat/TM(ETM+)数据、SPOT数据、航空影像数据以及MODIS和IKONOS数据。 USGS/EROS中心是指The U.S. Geological Survey (USGS) Earth Resources Observation and S

7、cience (EROS) Center。二.国内研究进展 应用最广泛的土地利用分类体系是1984年全国农业区划委员会在土地利用现状调查技术规程中提出的分类系统，共分为八大类。2002年后，开始执行新的土地利用分类体系，分为三大类。三.发展趋势与问题 由于特定目的性、研究区域特征、研究者主观因素等，目前尚未形成普遍接受的分类体系。如果按照统一的标准体系进行分类，可能对某些特殊区域研究失去实际意义，即可能会分割和掩盖对特殊区域具有重大意义的地类变化。在不同分类体系中，相同特征的覆被类型在不同的案例中被细分的详细程度不同。1.2.3土地退化监测与评价指标体系研究进展 国内外土地退化指数研究现状 国

8、内外土地退化监测与评价指标体系研究现状 国内外土壤侵蚀模型研究现状 存在问题与发展趋势 国内外土地退化指数研究现状 土地退化指数概念模型、多指标集合模型、土地退化面积模型、土壤退化距离模型、土地退化光谱模型等。 国内外土地退化监测与评价指标体系研究现状 土地退化现状、土地退化速率、土地退化内在危险性、人畜压力等。 国内外土壤侵蚀模型研究现状 RUSLE模型坡面经验统计土壤侵蚀模型 SWAT模型考虑汇流汇沙过程土壤侵蚀模型 存在问题与发展趋势 目前还没有公认、广泛接受的评价指标体系。从指标开发方法或框架进行比较，可以分为以下几类。1.压力状态响应框架2.空间组合框架3.驱动力引导框架4.由于对土

9、地退化概念理解评价尺度与基准的差别，指标选取各不相同，指标间交叉性大，难以在地理分异复杂的大范围应用。5.土地退化监测与评价的指标体系缺乏层次、等级结构，没有充分考虑尺度差别。6.土地退化程度分级标准科学依据不足，指标临界值或量化值大多是人为确定，带有相当的主观性。7.从遥感影像直接获取或反演土地退化信息目前仍未深入开展。8.土地退化不仅反映土壤退化、植被退化和自然因素的作用，还应考虑人为因素的作用。练习题1.什么是土地资源。2.简述土地资源遥感研究重点。3.论述土地利用/覆被分类体系研究进展。4.简述当前土地覆被分类中运用的主要遥感数据源。第二章 土地资源数据表达土地资源数据相关概念土地资源

10、数据空间参考系土地资源数据可视化表达2.1.1信息、数据和数据库 数据：它是指描述某一对象的定性、定量的原始资料。是人们在观察事物时，记录下来可以被识别的符号。包括数字、文字、符号、图形、图像、声音等。 信息：是经过加工处理、具有特定意义、对决策者有价值的数据。 数据库：多个同类型数据记录的集合。2.1.2空间数据和属性数据 空间数据：是用于确定构成土地实体各要素的绝对位置及要素之间相对位置的数据。 属性数据：是表达具体研究的土地实体各种属性的数据。比如，土地使用权属、所有权的性质；土壤特性、土壤分类的类别等；土地的高程、坡度、坡向；土地的气候如降雨量、年日照时数、积温等；人均耕地、居民点占地

11、面积；人均国民收入、粮食产量等。2.1.3土地资源数据分类一.分类原则 科学性原则：按照土地数据特征严密分类。 系统性原则：最高到最低类型应为有机整体。 稳定性原则：在较长时间内不发生重大变更。 完整性和可扩展性原则：尽可能包含现有和将来可能的数据，并留有余地。 易用性原则：沿用原有习惯，便于记忆。 灵活性原则：系统分类和标准分类之间应能灵活转换。 不受比例尺限制原则：不同比例尺数据库中，同一要素具有一致分类。 与有关国家规范和标准协调一致的原则：与国家、行业和地方分类标准最大限度地协调一致。 考虑数据来源原则：一级分类应能够从卫星遥感影像识别，便于遥感监测土地资源。二.土地资源数据分类方法

12、1.线分类法：又称层级分类法。它是将初始的分类对象按选定的若干个层级目录，并编排成一个有层次的分类体系。其中，同层级之间存在并列关系，不同层级类目之间存在隶属关系，同层类目互不重复、互不交叉（如行业部门分类、土地利用现状分类系统）。 2.面分类法：将给定的分类对象按选定的若干个属性或特征分成互不依赖、互不相干的若干方面，每个方面又分成许多彼此独立的若干个类目。使用时，可根据需要将这些面中的类目组合在一起，形成复合项目（有林地壤土）。三.土地利用现状分类体系 1984年，全国自然资源与农业区划委员会提出的二级分类系统。一级8大类：耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿用地、交通用地、水域和未利用

13、土地。二级46小类：略。四.新的土地分类 三级分类：一级3类、二级15类、三级71类。其中：一级为农用地、建设用地和未利用地。二级为农用地：耕地、园地、林地、牧草地和其它农用地5类。建设用地：商服用地、工矿仓储用地、公用设施用地、公共建筑用地、住宅用地、交通运输用地、水利设施用地和特殊用地。未利用地：未利用土地和其它土地。五.土地数据开发应用中的分类1.基础地理信息地图投影；空间参考系；地图比例尺；地图分幅与编号。2.专题图形数据：土地构成要素及土地利用数据。土壤、植被、地貌、水文、气候等要素数据；土地利用现状分类数据；地籍地块数据和用地方案数据；土地利用总体规划及专项规划数据；城市总体规划及

14、其专项规划数据；城镇土地定级和基准地价评估数据；平面建筑物数据；行政区划数据。3.专题属性信息土地权利和限制；土地价值和税收；农村和城市土地利用；房屋和建筑物。六.土地相关属性数据1.专题属性数据人口和人口普查数据；行政管理数据；古迹数据；物种数据；健康与安全数据；交通运输数据；给水排水数据；消防设施数据；地质和地球物理资料数据。2.1.4土地资源数据编码 一.数据编码的定义：将经过分类的信息用适当的数码来表示，即代码化。 二.土地数据编码的原则 唯一性； 通用性； 简洁性； 可扩充性； 易识别性； 完整性。三.编码符号类型 按文字种类分：数字型、字母型和数字字母混合型（地图图幅编码）。 按功

15、能分：顺序码、层次码、十进制码和助记码（行政区划编码）。四.土地资源数据中代码的种类 分类码：在土地分类体系的基础上设计出来的代码，用于标识不同类别的数据，可用于查询、统计和分析； 标识码：实体或属性的标识代码，是联系几何数据和属性数据的关键字。2.2土地资源数据的空间参考系空间参考系：指大地参考系，是用数学方法来定义地面实体在通用坐标系中的绝对位置和大小。主要包括地理坐标系、空间大地直角坐标系和平面直角坐标系。 中国先后在1954年和1980年完成了地球参考椭球定位工作，有了54坐标系和80坐标系。由于两次地球椭球参数、定位和定向的变化，因此实际工作中涉及到两个坐标系转换问题。2.2.1地理空间坐标系地理坐标系是以地理极(北极、南极)为极点。通过A点作椭球面的垂线，称之为过A点的法线。法线与赤道面的交角，叫做A点的纬度。 过A点的子午面与通过英国格林尼治天文台的子午面所夹的二面角，叫做A点的经度。2.2.2空间大地直角