遥感技术在土地更新调查中的应用

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1、http:/ 遥感技术在土地更新调查中的应用遥感技术在土地更新调查中的应用 杨玉静，方源敏 昆明理工大学国土资源工程学院，昆明（650093） E-mail： 摘摘 要：要：土地资源是人类赖以生存和发展的基础，是国土资源的重要组成部分。本文以某城 市的部分影像图为研究对象， 利用SPOT5 10m的多光谱数据和2.5m全色数据， 针对土地利用 遥感分类中的影像预处理、 影像融合、 影像判读方法和土地利用现状信息如何更新等问题开 展研究，以期获得适合利用SPOT5卫星影像来更新1:1万土地利用现状信息的技术方法。但 是实践证明计算机分类不适合运用在对1:1万土地利用现状信息的更新工作中，而人机交

2、互 目视判读是一个最佳方法。 关键词：关键词：遥感; 土地更新; 影像预处理; 目视判读 1、引言、引言 我国县级土地利用现状调查第一次土地详查工作从 1984 年开始到 1996 年基本结束， 历时 12 年基本上形成了一系列较为可靠的不同比例尺的土地利用基础数据1。然而，因我国土地详查时间跨度较大，部分县、市进行调查距今己超过十年，加上各地土地利用状况和变化程度不同，变更调查的经费不足，土地利用基础数据的更新跟不上土地利用状况的变化。虽然，每年都开展变更调查，但是技术手段相对落后、信息化程度低，限制了土地利用现状成果的应用和共享。因此，为提高土地利用现状资料的现势性，在己有土地利用基础数据

3、的基础上， 采用有效的技术手段及时对其进行更新是十分必要的。 本文以某城市的部分影像为基础探讨了遥感技术在土地更新调查中的应用情况。 2、遥感技术在土地利用现状调查中应用的可行性分析、遥感技术在土地利用现状调查中应用的可行性分析 2.1 遥感技术的优势遥感技术的优势 遥感技术通常是指通过某种传感器装置， 在不与研究对象直接接触的情况下， 获得其特征信息，并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术2。遥感技术能够全天候工作和实时获取信息， 以及增强遥感系统的抗干扰能力。 而传统的土地利用变更的方法存在以下几方面的问题： 土地利用变更需要投入大量的人力和物力， 工作效率低， 变更周期长，

4、成本很高。遥感信息具有周期性、动态性、信息丰富，获取效率高，可直接以数字方式记录传送等特点。利用遥感技术，可以对土地利用现状进行大范围的核查和更新，能够快速及时知道土地利用变化等信息；能够对年度土地利用变更调查数据进行更新、管理、分析。 2.2 此次土地更新调查的特点此次土地更新调查的特点 土地更新调查是新形势下加强土地资源规划、 管理、 保护和合理利用的一项重要的基础工作。本次调查的主要任务是3：运用航空摄影测量、卫星遥感、地理信息系统等新技术、新方法，全面查清土地利用类型、数量、分布和现状，更新 1：10000 土地利用基础数据，真正做到土地利用现状、数据和实地三者相一致。本次调查的主要特

5、点是4：一、起点高。这次更新调查将在原详查、 变更调查和已建成的土地利用现状数据库基础上进行， 这样不仅能为更新调查提供较好的图件数据资料， 还可以提供一套计算机数据库系统， 可以说基础较好；二、技术含量高。本次更新调查将系统充分应用“3S”技术，即RS卫星遥感技术，GIS地理信息系统，GPS全球定位系统，全面采用分辨率为 2.5 米的法国SPOT5 卫星数据，利-1- http:/ 用GPS进行卫星数据纠正和野外核查，采用MAPGIS进行管理；三、要求成果应用性好。本次更新调查不但要求提供一套现势的、 信息化程度高的土地利用现状调查资料， 还要求从根本上改变原来手工进为全省规划修编、领导决策

6、、用地报件等提供准确数据和图件。 2.3 小结小结 现在各地也存在利用常规手段进行土地更新调查，但存在着周期长，资金投入多，人为因素干扰大的问题，难以满足各种应用需求。遥感最大的特点是客观性强，周期短，既可以在最短时间内得到新的地面现势性数据， 又可以长期获取稳定的各种分辨率的地表覆盖数据流， 为不同比例尺的土地利用基础图件的更新提供了一条新途径， 并为土地利用的持续更新提供了可能。 所以根据遥感技术的自身特点和土地更新的要求， 为了体现土地利用的现势性以及土地更新调查的紧迫性，采用遥感影像进行更新是十分可行的。 3、土地利用现状调查中技术路线和遥感技术在应用中的关键环节的 处理、土地利用现状

7、调查中技术路线和遥感技术在应用中的关键环节的 处理 3.1 土地利用更新调查技术路线土地利用更新调查技术路线 本次土地利用更新调查运用先进成熟的空间对地观测技术、空间数据库技术和网络技术，采取内外业相结合的调查方法，以全数字化信息获取方式，获取准确翔实的土地基础数据的技术路线。主要采用的数据经过正射影像矫正的 2.5 米的法国 spot5 彩色数据。彩色数据的获取是利用分辨率是10米spot5多光谱数据和分辨率是2.5米spot5全色影像融合而成；同时更新区域内的 1：10000 数字栅格地形图等资料也是提高土地利用现状更新手段的主要资料。 3.2 遥感技术在应用中关键环节的处理遥感技术在应用

8、中关键环节的处理 遥感技术在更新过程中的应用主要是指利用遥感影像图进行土地更新调查。 遥感影像图制作过程中的关键环节处理的方法直接影响影像的质量。 下面是在关键环节上采取的一些保证影像精度的措施。 3.2.1 遥感影像的几何精校正遥感影像的几何精校正 进行几何校正实际上是按照一定大地水准面和投影坐标体系来确定遥感图像中地物的位置，使遥感图像数据重新排列，生成一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新的图像，由此达到几何纠正的目的5。 几何精校正过是选择多项式进行。 校正的第一步便是位置计算， 这时控制点的选取至关重要，它直接影响整个几何校正的精度。我们选择控制点是易分辨、特征非常明显的特征点比如道

9、路交叉口、河流交叉或分叉处等；另外图像的边缘部分一定有一定数量的控制点，以避免误差的外推。控制点数目根据未知系数的多少确定，一次多项式需要6个系数，即需要3个控制点的坐标求解，二次多项式有12个系数，故需要6个控制点的坐标求解，以此类推，n次多项式的控制点数目就是（n+1）（n+2）/2。但是实际的工作表明：选取最少的控制点进行校正效果往往不好，尤其在边缘部分会使图像的变形较大。因此，在条件允许的情况下，控制点的选取应该尽可能的大于最小数目很多。 在实际工作中， 采用具有 1:1 万精度的数字栅格地形图和 1： 1 万 DEM 数据为参考校正遥感影像， 以景为单元， 利用图像对图像的方式， 采

10、用物理校正模型进行几何多项式的校正。-2- http:/ 虽将 DEM 数据加入进行校正，但没有用 GPS 来测量控制点的精确坐标，对几何校正的精度仍有一定的影响。 3.2.2 遥感影像的配准遥感影像的配准 影像配准就是指将多图像的同名影像通过几何变换重叠， 即实现影像与影像间地理坐标及像元空间分辨率上的统一。 我们采用了专业遥感软件 ERDAS8.6 系统进行影像配准。 首先采用双线性内插法对多光谱数据进行重采样，SPOT5 影像 10 米的多光谱数据重采样间隔为2.5 米。然后，以景为配准单元，以 2.5 米分辨率的全色数据为配准基础，将重采样后的多光谱数据与之配准。具体的操作中选择多项式

11、模型，控制点采集方式为从全色影像中采集，采用人机交互的方式选择配准同名点，每景选择的配准点数在 9-15 之间，配准中误差未超过 0.5 个像元，然后进行影像配准。配准后，在随机检查同名点的基础上，在采取“卷帘式”方式进行比对，均没有发现配准超限。 3.2.3 遥感影像的融合遥感影像的融合 影像融合(Image Fusion)是一种将多源遥感影像数据在统一的地理坐标系中，采用一定的算法将多幅影像合成为一幅新的图像的过程6。 其目的是将单一传感器的多波段信息或不同类传感器所提供的信息加以综合， 消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾， 以增强影像中信息透明度，改善解译的精度、可靠性以及使用率，

12、以形成对目标的清晰、完整、准确的信息描述。图像融合不是简单的迭加， 它产生新的蕴含更多有价值信息的图像，即达到1+12，甚至是远大于2的效果。通过影像融合既可以提高多光谱影像空间分辨率，同时又保留了其多光谱的特性。可以说，影像融合可以让使用者得到更多的信息，减少理解的模糊性，提高遥感数据的利用效率。 此次需要融合的影像是SPOT5影像的2.5米全色和10米高光谱影像的融合。我们采用ERDAS8.6系统对配准后的全色和多光谱影像进行融合。融合的方法采用Brovey变换，重采样技术利用双线性内插法，数据类型采用unsigned 8 bit ，然后进行影像融合。 融合后的影像，整体亮度均匀、色彩反差

13、适中，纹理色彩信息丰富，地物分异明显；融合后的影像没有出现重影或模糊不清，色调基本达到自然真彩色的效果。 以上的影像的几何精校正、 配准和融合适影像预处理的主要内容， 其目的就是对观测数据作成像处理，以便获得一幅比较清晰的、对比度强、位置准确的影像以提高分类的精度。影像预处理在计算机分类处理中占有重要的地位。 3.3 遥感影像的判读遥感影像的判读 遥感影像的判读分为目视判读和计算机自动分类判读两种方法。 通过计算机自动分类判读的监督分类实验发现， SPOT5融合的高分辩率影像的分类图像从精度分析上存在很大一部分的漏分和错分，与土地更新的要求不相符，达不到规定要求的精度。主要原因是遥感探测中普遍

14、存在的“异物同谱”和“同物异谱”现象造成的。由于SPOT5的高分辨率可能造成同一地物的不同部位光谱特性也存在差异，因此不适合将分类结果继续运用在对1: 1万土地利用现状信息的更新工作中，而应采用人机交互目视解译的方法。 3.4 遥感影像图在外业调查中的应用遥感影像图在外业调查中的应用 利用遥感正射影像图作为工作底图开展外业调查时， 可用遥感正射影像图与符合要求的土地利用数据库图件进行套合，经修正后，提取并勾划出变化信息，作为更新调查外业工作-3- http:/ 底图； 也可参考土地详查图件将未发生变化的各种界线和属性等调查内容， 依据影像直接转绘到土地更新调查工作底图上， 实地核实确认； 同时

15、也可利用遥感正射影像图直接作为工作底图进行全野外调绘，这是最好的办法，但工作量较大。 4、遥感技术在土地利用现状调查中应用的局限和问题、遥感技术在土地利用现状调查中应用的局限和问题 （1） 在利用 SPOTS 高分辨率融合影像进行土地利用现状信息更新工作时， 不能使用将分类栅格图像直接经拓扑关系转换成精度较高的矢量图像的方法， 只能采用目视判读的方法进行更新。 （2）遥感影像色彩鲜艳，接近于自然地物的真实色彩，用它来作为土地利用更新基础数据，省时，省力，效果显著，但是在土地利用更新时一定要结合外业调查进行。一些在图上难以判断的图斑必须到实地去调查是否变化及变化前后的面积， 其位置无法在图上直接

16、标出时必须进行实地的野外测量。 （3）在遥感影像图上判断地类界线是存在一些问题。一些地类之间的界限并不是十分的分明，这对更新的地类面积的统计会存在一些出入。 （4）在某些具体环节中，遥感手段也无法替代原来的技术方法(如零星地物及其变化的测量、现状地物的宽度、权属的变化)。显然仅仅用遥感手段还是远远不够的，需要采取遥感和地面调查结合的方法。 5、结论、结论 从总体上，随着遥感技术的发展，高分辨率、高光谱遥感以及雷达影像应用于土地资源调查技术日趋成熟。传统的土地利用变更调查劳动强度大，费用高，时效性差，很难满足社会经济发展及土地可持续利用的需要。遥感技术具有宏观、动态、便捷、可重复和成本低等诸多优点，己成为快速、客观、准确监测土地利用变化状况及其变化规律的重要手段。将其应用到土地利用数据库更新中来， 具有十分重要的研究意义和使用价值， 也是十分可行的一种技术方案。但是，在实际的工作中仍