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1、专业好文档更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/ 客服热线：010-基于 3S 技术的耕地保有量动态监测方法研究张世全1.2张立朝1陈伟强11 信息工程大学测绘学院 郑州 2 商丘市国土资源局 商丘 摘要:实际耕地保有量是土地管理目标考核的重要依据，对耕地保有量进行动态监测是核实耕地面积的主要手段。以郑州市某区耕地变化动态监测为例，本文通过 2005 年和 2006 年两个时相的 QUICKBIRD卫星遥感图像作为信息源，基于 3S 技术探讨了耕地保有量动态监测方法。关键词: 3S 技术 耕地保有量 动态监测耕地保有量是国家土地宏观调控和科学决
2、策的依据。国务院明确规定，“以实际耕地保有量和新增 建设用地面积作为土地利用年度计划考核、土地管理和耕地保护责任目标考核的依据”。要搞好各级政 府工作目标考核，就必须建立耕地信息快速更新机制，全面、准确掌握耕地变化情况，及时、快速获取 实际耕地保有量数据，这是当前各级政府及国土资源管理部门亟待解决的一个新课题。本文尝试利用 3S 技术开展耕地保有量动态变化监测，从而核定实际耕地面积。 1.1.耕地保有量的概念耕地保有量的概念 耕地保有量,即耕地总量，是指某个行政区某一年底耕地总数量。等于上一年底的耕地数量,扣除年 内各项建设占用耕地的数量和农业结构调整、生态退耕、耕地灾毁等造成减少耕地的数量，
3、加上年内土 地开发、复垦和土地整理增加的耕地数量。由此可见，耕地保有量是一个动态数据，要快速、准确地掌 握某地的耕地保有量，需要及时掌握耕地的动态变化情况，一是耕地的减少情况，如各项建设占用耕地 情况，包括批准占用的和违法占用的耕地，农业结构调整、生态退耕、耕地灾毁等耕地减少情况；二是 耕地增加情况，主要指土地开发、复垦和土地整理增加的耕地数量。 耕地保有量计算公式： 耕地保有量=上一年底耕地总数-年内各项建设占用耕地的数量和农业结构调整、生态退耕和灾毁耕 地等减少的耕地数量+年内土地开发、复垦和土地整理增加的耕地数量。 2.2.利用利用 3S3S 技术开展耕地保有量动态监测的任务技术开展耕地
4、保有量动态监测的任务 3S 技术在土地利用动态监测中的应用由来已久，其优势得到充分发挥，就耕地保有量进行的动态监 测工作刚刚起步，还处在探讨之中。3S 技术的作用表现在：RS（遥感）可以实时或准实时地获取耕地动 态变化的信息，辨别出耕地变化的图斑，及时对 GIS（地理信息系统）进行数据更新。GPS（全球定位系 统）可以实时、快速获取耕地变化的位置、面积等信息。GIS 主要是对多元时空数据进行综合处理、集成 管理、动态存取，作为新的集成系统的基础平台。 利用 3S 技术开展耕地保有量动态监测的主要任务：一是准确掌握耕地的变化情况，包括耕地的位置、 面积、变化趋向。二是通过耕地保有量变化的分析，为
5、政府目标考核、土地宏观调控及科学决策提供依 据。工作内容包括：发现耕地的变化信息;准确、快速地获取变化信息的数量和特性;将变化信息与历史 信息进行空间分析,获得新的耕地现状数据;耕地数据的计算机管理与可视化;方便快捷地输出成果图件。 3.3.运用运用 RSRS、GISGIS 和和 GPSGPS 技术进行耕地保有量动态监测的思路与方法技术进行耕地保有量动态监测的思路与方法专业好文档更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/ 客服热线：010-基本思路： 一是采集土地利用本底数据。对 QUICKBIRD 卫星遥感影像通过几何纠正,影像融合形成融合影像,
6、根 据土地分类基准影像数据库,参考 15 万、11 万地形图及正射影像图、土地利用专题图,采用人机交互 判译,采集土地利用本地数据。 二是土地利用变更信息的提取。根据 2006 年新时相卫星遥感影像,利用影像融合技术确定变化区域, 然后在变换区域内分类,得到土地利用变更信息。 三是核查、统计、入库。根据土地利用申报审批资料核实土地利用的合法性,统计土地利用变化的种 类与数据,并按年建立数据库。其基本思路如图 1。图 1 耕地保有量动态监测的基本思路基本方法： 总结目前我国进行土地利用动态监测的方法，主要有两种，即普查和变更调查。一是普查，也就是 我们通常搞的土地利用现状调查。在大范围的土地调查
7、中，以航天、航空遥感影像为主要信息源，通过 外业调绘和内业处理获得大比例尺的土地利用详查图和统计数据。这种方法获得的成果精度高,但由于费 用很高,作业时间长,因此只适合中长期的普查工作,如目前即将开展的第二次全国土地调查,将历时 3 年， 耗资十多个亿。二是变更调查，即在土地普查基础上，进行的年度变更调查工作，这是传统的更新方法。 一般是国土资源部门依据工作中掌握的土地变化资料,采取人工野外现场测量修改原图,再清绘重新印刷 成图。这种方法的缺点是：变更工作人为干扰大，少报或漏报数据，情况不真实；测量方法落后，变更 数据获取速度慢,工作周期长；多次变更、清绘，误差累积，误差大；图件使用率低，一旦
8、发现变化,原 来的图件即失去现实性。 近年来，随着遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统技术（GPS）的发展与应用,给国土 资源管理部门提供了耕地动态变化监测新的思路与方法。运用 3S 技术不仅能及时、快速、准确地发现耕 地变化的目标，而且能定位目标、测量面积，统计汇总计算、可视化及输出图件，进行及时的更新。 3.1.RS3.1.RS 影象提取耕地变化信息影象提取耕地变化信息 遥感是一种非接触地快速、大面积观测地物状态的现代化手段。快速获取与集成耕地变化信息数据, 是动态监测的关键。遥感技术经过几十年的发展,已趋成熟。它能快速、动态地提供耕地变化的信息。 TM、SPOT 等最常用的
9、资源卫星数据,在宏观、中观资源调查中发挥了巨大的作用。 随着高分辨率遥感卫星的发展，使得我们很容易的获得高分辨率正射影像。QUICKBIRD 卫星遥感图像 分辨率很高,我们利用不同时相的卫星遥感数据,可以快速获取耕地变化信息，满足 11 万的大比例尺耕 地数据的更新要求。不同分辨率的遥感卫星影像见图 1。 耕地变更 信息的提 取GPS 外业 测量采集 2005 年 土地利用本 地数据2006 年QUICKBIRD 卫星遥感图像专业好文档更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/ 客服热线：010-图 1 不同分辨率的遥感卫星影像 3.2.GPS3.
10、2.GPS 测量耕地变化地块的位置、面积测量耕地变化地块的位置、面积 差分 GPS 技术不仅可以提高单机定位精度,而且可以消除一定的误差,充分提高 GPS 的测量精度。鉴 于土地利用动态监测中野外地形条件复杂多样,测量工作量较大,费用有限,因此采取 GPS 后处理差分的方 法来获取耕地变化地块的空间位置和属性数据，准确测定耕地的位置、面积和形状。 3.3.GIS3.3.GIS 组织、管理、分析空间数据与图形可视化组织、管理、分析空间数据与图形可视化 地理信息系统(GIS)具有空间数据的输入与编辑,组织与分析,查询与管理以及制图输出等功能。因此 适合用来管理土地利用数据。我国各级国土资源部门正在
11、运用 GIS 建立各自的土地利用现状数据库、土 地登记管理等内容的应用系统。但是,由于目前的 GIS 几乎都是静态地管理几何数据和属性数据,而耕地 管理工作是一个动态的、日常工程,因此,需要选择基于时空数据模型或能表示时间信息的 GIS 新软件， 来管理耕地变化数据，输出耕地现状图和报表等信息。 3.4.3.4.基于基于 RSRS、GISGIS、GPSGPS 集成技术的耕地变化动态监测方法集成技术的耕地变化动态监测方法( (图图 2)2) 通过上述分析可知,由于分辨率和遥感图像分类准确率等原因,仅仅依靠遥感数据尚不能准确获取耕 地利用变化信息,满足不了 11 万比例尺的动态监测要求。但是利用卫
12、星遥感数据主动地发现耕地利用 的变化,却是十分有用。在传统的耕地管理中,仅靠用地申报数据来确定变化,既不能及时、准确地掌握变 化的空间位置、属性和数量,对存在的占用耕地不报或少报等现象也无能为力。遥感手段的运用,不仅可 主动发现变化,而且排除了人为干扰。但是,目前常用的卫星遥感数据的分辨率尚不能满足 11 万比例尺 的成图要求,必须运用 DGPS 精确地获取变化的数量信息。由于遥感数据和 GPS 数据都是以数字方式存贮, 因此可以十分方便地输入到 GIS 系统中,并与土地变更本底数据进行空间分析与集成，通过耕地增加和减 少计算出某年底耕地保有量。专业好文档更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：
13、更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/ 客服热线：010-图 2 基于 RS、GIS 和 GPS 集成技术的耕地动态变化监测方法 4.4. 应用实例应用实例 4.14.1 实验区实验区 为了搞好这项工作，我们选择郑州市某区进行试点，以便推广。选择的条件是城乡结合部，有项目 建设占用耕地和农业结构调整、生态退耕等减少耕地的类型，有土地开发、复垦和土地整理增加耕地的 类型。 4.24.2 GISGIS 本底数据层的建立本底数据层的建立 以 2005 年底变更后的土地利用现状为基础资料、基础图件和基础数据,全部采用扫描输入,经过编 辑,建立土地利用本地数据库。 4.34.3 变化图斑变化
14、图斑(地块地块)的识别的识别 采用交互式屏幕数字化提取变化区域的方法。采具体做法是:用 11 万 2006 年的图像与 11 万的 2005 年土地变更后遥感影像进行配准叠加。将叠加后的图像显示在屏幕上,通过人机交互判读发现地块变 化,用不同颜色的符号标注出来(包括属性)。判读完成后将结果回放输出,供 GPS 野外测量使用。实践证 明,用遥感影像可以很好地发现耕地利用的变化。对于面积太小,遥感手段不能发现的地块,以用地部门上 报数据为准。 4.44.4 GPSGPS 数据获取数据获取 变化地块边界坐标点的获取,是在设定好基准站后即可进行移动站的动态测量,获取变化地块的边界 坐标。GPS 差分后
15、处理。由于 GPS 单机定位精度不能满足 11 万制图的要求,所以必须进行差分处理。 考虑到县级国土部门的技术条件和经费能力,采用后处理差分处理技术处理移动站的测量值,以求达到较 高的精度。 4.54.5 系统的集成与数据的可视化系统的集成与数据的可视化 土地利用数据的显示、查询与输出。通过查询工具可以查询某一图斑的面积、图斑号、权属和土地 利用类型等信息。例如,在 20052006 变更图上可以查询任何图斑 2006 年的面积、图斑号、权属和土地 利用类型和 2005 年的图斑号、权属和土地利用类型。即知道了该图斑 2005 年的类型,现在变成了哪一种 类型。以统计图的方式显示 2006 年
16、和 2005 年土地利用面积的变化。制作专题图,并可以打印输出。以 2005 年变更后的耕地为基数，通过耕地增加和减少计算出 2006 年底耕地保有量。2006 年耕地变化动态 监测部分结果如图 3。专业好文档更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/ 客服热线：010-图 3 2006 年耕地变化监测部分结果 （红线范围内标注的为各项建设占用的耕地即减少的耕地） 5.5.结论结论 传统的耕地利用更新和管理方法不符合信息化时代的要求,只有建立基于 RS、GIS 和 GPS 技术的耕地 动态监测，才能满足耕地保有量动态管理的需要，实现科学地对各级政府土地管理目标进行考核，并且 为土地宏观调控和管理提供可靠依据。 参考文献参考文献: 1刘纪远主
