土地监测范文（精选10篇）

土地监测 第1篇

随着我国经济的迅猛发展以及人口的快速增长, 对于土地的利用将会是一个深刻的话题。为了使耕地能得到保护, 国土资源能得到更有效的管理, 以及使耕地占补平衡目标得以实现, 土地利用动态遥感监测将会起到重大的作用。

科技的不断发展, 加快了信息的获取, 获取的内容包括了土地利用及信息的变动, 这些都取决于数字遥感计算机技术的不断进步。能够动态、大范围、快速获取同一区域时间段上的影像系列是数字遥感技术的优势, 并且能与计算机快速处理的特点相结合, 完全超越了传统技术对于土地利用的随时监控。

1 土地利用动态遥感监测的概念和方法

在同一个地区, 每年的同一时间点, 进行录像并发现影像之间存在着光谱特征差异的原理, 是土地利用动态远距离实时监控时一贯存在的。土地利用动态远距离监测是一项具有突破性的技术, 这个技术应用广泛, 其最主要是对土地利用状态的不断变化进行详细的分析, 特别是对于同一地点, 在每年的同一时间点, 对影像系列量的变化进行分析。土地利用遥感监测分析时是对耦合的量改变领域进行研究的, 对象包括远距离感应影像空间域、时间域、光谱域, 从而更清楚地分析土地利用变化, 包括变化的类型、位置和数量这些主要信息。在远距离感应土地利用状况时最常用的两种方法:逐个像元比较法和分类后比较法。逐个像元比较法, 是对每年同时间段的同一地区的影像有关光谱特征所存在的不同, 确定土地利用的经常变动的地点, 运用变化类型信息以及分类的方法重新明确怎么使用和更好使用土地资源。而分类后比较法却具有独立性, 首先对每个影像系列完成分类, 前提是工作过程是在整个监测区域内进行的, 针对各影像特点, 与之前的分类结果作对比, 以此来对土地利用类型的变化以及其位置和所属类型进行确定。

2 土地利用动态遥感监测的一般过程

影像光谱辐射特征蕴含的丰富内容, 以及像元分类器是上述两种实时监测土地变化状况的基础, 虽然土地利用位置不断变换, 但发生的变化以及类型都能确定, 其中包括的主要过程如图1所示。

2.1 逐个像元比较法的监测过程

2.1.1 遥感数据预处理

在对土地利用动态变化进行实时监控时, 要特别注意两个比较有影响性的内容, 包括影像系列空间匹配和辐射校正。不言而喻, 实时对土地动态变化进行远距离感应时, 最不能缺少的, 也是最重要的是多时相影像间准确的空间配准。随着科技的进步, 科技人员在相关领域起到了推动发展的作用, 在他们的研究探讨下, 系列辐射匹配技术逐渐发展, 因此, 对于获得的影像系列上的内容十分有可用性, 像那些相对不变的景观要素便能直接成为辐射控制点用来作为影像间的辐射匹配的主要依据, 这个技术的应用能使匹配误差<1%, 很好地解决了各种辐射校正参数获取困难的问题。

2.1.2 遥感信息的增强

近20年来, 遥感信息增强的算法有了新的突破创新:通过简易数学分析的方法, 对不断变化而且又增加趋势的信息进行分析讨论也十分有效, 体现为对相应的波段图像的像元亮度值进行分析讨论, 采用简单的数学处理, 对有用的信息不断加强, 由此来将不同波段间的光谱强度进行细微比较。

1) 动态监测的方法多种多样, 其中影像差值比较普遍而且易操作。在对不同年代间的数据进行分析, 影像系列进行几何匹配后, 把两个不同年代的图像像元亮度值相减。当土地利用类型基本完全相同时, 那么其差值将为零;如果土地利用类型发生了变化, 那么为正值或者负值。

2) 影像比值据了解, 比值增强处理法是较快速的, 特别是在土地利用动态监测领域, 是对相关波段图像间像元亮度除了基础的比值收集外再计算的。土地利用类型如果基本相同则区域的亮度值接近1, 相反像元亮度值之比明确的>1或<1则说明其亮度值在产生变化的区域内。

3) 多时域线性变换使变化信息得到增强, 若想将土地利用变化信息提取出来, 可透过系列影像进行线性变换。主成份分析 (PCA) , 穗帽变换 (K-T) , G-S正交变换是运用频率最大的线性变换方法。

4) 变化向量分析第一步是K-T变换各时相的影像, 其次是K-T变换的实施, 用在有关特征组分 (分量) , 差值运算随后进行, 最终要计算得出各个像元的变化值, 这一过程则成为变化向量。

5) 多时域非线性变换是一个不错的方式, 由此可不断增强变化信息, 科学性较强。对其进行相应的运算, 当然还要对变化信息收集分析, 精确度也相当乐观, 算得上是土地利用类型变化检测中实施性较高的一种。

2.1.3 变化掩膜的产生

变化掩膜的应用中有一个关键词是二值影像, 形成这一影像的应用体现在土地利用动态遥感监测中, 基于土地利用增强型变化信息对变化区域的基础合理分区。简单的阈值技术就是经常使用的方法, 新分析其显示的相关数据, 像元亮度值大于T时并被赋值1时, 此结果表示土地利用类型和之前相比有了一定的变化。科技人员就会根据经验和统计数据对T值有选择性地选取, 所以, 对监测精度的影响程度来说, 这一步骤是非常重要的。

2.1.4 变化类型的识别

1) 目视解译简便灵活就是目视解译不容忽视之处。在解译的整个活动中, 解译者通过分析影像解译特性和其他有关特点 (地貌、地形等) 对具体地质进行识别。此方法使用有一定前提的, 就是要用在当土地利用动态变化远距离感应的监测所涉及到的变化区域里。

2) 当今, 对于计算机自动解译分类最常用的方法是多元统计识别分类方法。处理迅速、可重复性强是该方法主要的优点。目前最常用的分类方法是最大似然法, 因为它的理论基础非常严密, 能够很好地统计呈正态分布的数, 同时也比较容易建立判别函数。

2.2 分类后比较法的监测过程

分类后比较法对各年代影像一般不作各种增强处理。进行分析和处理时, 通常依赖各自的光谱分类结果实行。主要有:

1) 分类后比较法很实用, 首先将各年代的影像进行光谱分类, 然后收集所有结果图, 并进行复合分析, 最后直接处理得到的数据就是土地利用变化的情况。

2) 针对影像系列要进行复合分析多维时域空间匹配情况, 采用有区别的统计模式, 来明确土地利用发生变化的类别。

2.3 监测面积

监测面积是在监测图斑地类变化统计、监测图斑面积分级统计中不可或缺的根据, 同时也是监测图斑的一项至关重要的属性。利用Arc GIS软件内部所带有的VBA类数据库中的area函数, 能够对其面积进行精确的计算, 它利用了辛普森公式原理, 扫描空间属性表时一般是由上到下、逐行进行。然后再将当前空间对象句柄获取, 从而再提取其area属性。最后将监测面积、占用基本农田面积转变成单位为亩制的数值, 这一步主要是因为要求用亩作单位进行土地利用动态遥感监测。

3 结语

遥感监测在土地利用中是实现全面及时掌握资源状况的强有力的手段。传统的土地利用动态监测任务是由人工土地利用调查来完成的, 但人工土地利用调查费时、费力、耗资、效率低下。随着遥感监测与地理信息系统技术的兴起与日益成熟, 人们积极探索利用这些高科技成果, 监测土地资源的利用及覆盖状况。它是在地球资源、环境的研究中不可缺少的方法之一。遥感监测在土地利用中的作用及实施是非常有科研价值的, 在远距离感应监测体系的建立方面, 依据土地利用动态, 在科学技术发展方面, 为我国土地监测起到推动作用。

摘要：对数字遥感技术进行分析讨论, 重点对土地利用动态遥感监测的相关内容进行分析。监测时遇到的问题需要引起足够重视, 包括预处理数据以及监测方式等这些关键性问题。同时, 在资源和环境管理中也应加强对数字遥感技术的应用。

关键词：遥感监测,数字遥感,土地利用,数据预处理,监测

参考文献

[1]韩玲, 吴汉宁.多源遥感影像数据融合的理论与技术[J].西北大学学报:自然科学版, 2004, 34 (4) :457-460.

[2]A.S.马瑟.土地利用[M].国家土地管理局, 译, 北京:中国财经经济出版社, 1990.

[4]孙丹峰.多源信息分类在遥感土地利用/覆盖动态监测中应用研究[M].北京:中国农业大学, 2011.

土地监测 第2篇

在当前我国经济不断向前发展的大形势之下，遥感技术的应用已经成为当前城市化进程不断向前推进的一个重要的措施。之所以会产生这样的情况，主要原因就在于当前城市所在的一些区域内部对土地的利用和覆盖情况已经发生了较大的变化与不同。当前我国众多城市的人口增长情况主要显示为人口增长过快过多，与此同时就是城市化进程过快的情况，在这样的情况之下，我国众多城市的城市面貌都得到了极大程度上的改进与变化。“内部结构重组”和“外围地域扩展”成为当今城市空间结构变化的主要方式。在面对当前我国这个快速发展与变化的城市系统的时候，首要任务就是要及时而又准确的掌握其对土地的利用情况与发展情况，只有这样才能有效的实现对当前我国土地的合理利用与配置。[

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经过我国当前土地等相关的工作人员们对现有状况的认真分析与研究，不难发现的就是，我国过去传统、较为陈旧的对土地利用状况进行的调查的形式，是一种耗时又耗力的一种方法，这种方法在一定程度上不利于我国城市的发展。遥感技术作为当前一种较为先进的内容与技术，可以有效的实现对城市土地利用的变化研究提供多时相、大范围的实时信息。与此同时，要想获得更加有效的监测效果，还可以将这一技术与当前同样发展较为成熟的图像处理技术、识别模式的技术进行有机的结合，正是这样的效果与情况，可以有效的为我国当前的城市土地的利用动态方面出现的变化研究提供多时相、大范围的实时信息。在对我国土地情况进行一定的监测的情况之下，可以通过对遥感技术的实际应用获得与土地利用情况相关的一些类型与位置。这些变化信息的记录不单单可以有效的实现对前期开发效果进行有效的处理与开发，还可以有效的实现对日后我国相关城市内部开发的第治理与规划情况，从而有效的促进我国众多城市能够更加可持续的发展。[2]

国内外相关内容方面的研究综述

2.1

国外的研究成果

国外在关于遥感技术在城市土地利用动态发展的监测方面的研究，最早是在二十世纪六十年代，加拿大的Tomlinson最先提出了对相关内容进行一定研究的具体方法，即将当前收集到的大量土地利用数据通过计算机这一先进的科学技术进行综合的分析与研究。到了二十世纪九十年代，主要是由当前属于国际社会科学会的HDP这一组织进行的了解，主要借此对当前我国土地的利用情况进行了一个较为详细的总结与预测。[

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不得不说的是，这一方面的监测内容与措施在二十世纪九十年代所举办的一次学术会议上，曾经使人们第一次认真的意识到当前全世界发展的最主要的因素就是对土地的合理利用。在这次学术会议上，使人们第一次认识到对土地进行合理的利用是当前全世界不断发展的重要因素，与此同时，还有效的明确了LUCC是当前世界上与环境变化相关的人文计划的几个主要的遥感技术在相关研究中的研究方向之一。这样一来，有效的实现了对当前土地的有效利用与实践。上个世纪九十年代末，国际地圈生物计划与IHDP共同联合在一起，着重推出了LUCC这个项目以及其自身的科学计划。在1994年，LUCC再一次提出了许多与土地遥感动态监测信息相关的设计研究，这些研究在一定程度上有效的实现了对当前土地利用情况的分析与研究。联合国环境规划署是在上个世纪九十年代末，初步启动了“土地覆盖评价和模拟”的项目；而在1995年，由国际应用系统对当时的研究工作启动了“欧洲和北亚土地利用”的项目。另外，美国的全球变化在一定程度上将臭氧层对人们生活环境所产生的环境进行了认真的分析与研究，随之而来的就是日本提出的“为全球环境保护的土地利用研究项目”，这一观点与项目的提出，主要阐述的是与当时土地发展的情况与现状，而这些相关的研究成果在一定程度上有效的实现了对我国土地利用情况的详细而又认真的分析与研究。以上的这些项目，都对世界上的与土地利用技术相关的详细技术进行一定的详细的分析与总结，在这样的情况之下，能够在极大程度上实现对土地的合理利用的终极目标，从而能够更加有效的实现对当前全世界具体情况的分析与了解。

然而，虽然当前遥感技术在土地利用监测方面展现出了其自身独特的特点与优势，但是当前国际方面在对土地利用情况进行详细而又认真的分析之时，仍然发现了一些对未来土地事业发展的情况产生消极影响的现象。这种消极的情况与现象，主要表现为缺乏对土地利用情况的驱动机制的重视，还在一定程度上忽略了对当前土地资源进行可持续利用等内容。这些都会直接或间接的影响到未来我国土地资源在利用与覆盖方面进行的一些预测与分析工作。[

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2.2

国内的研究成果

我国在经历了多个五年计划以后，在科技上已经得到了极大程度的提高与发展。随之而来的就是我国的技术在遥感技术、地理信息技术方面已经有了一定的科学积累。其中，遥感技术主要是由我国农业合作部与科学院合作而进行的一项宏观调查与研究。我国在过去的几十年中，与土地利用工作相关的工作人员们已经对全国范围内的土地资源进行了一个整体的调查，这次调查中，相关的工作人员们主要开展了一系列认真的分析与研究工作，主要包括以下几个方面。首先，是对当前国外在此方面内容上已有的研究成果与资料进行研究与整理；其次，是对当前土地利用的变化情况对粮食的产生造成什么样的消极影响。

在以上这些内容方面，我国在与国外情况进行对比的情况下可以发现的是，当前我国在对土地利用情况方面进行的研究对我国的社会经济发展情况产生了一定的影响。为了能够使我国的土地利用变化研究跟上世界的发展潮流，学者们积极向国际组织看齐，对中国土地利用与土地覆被变化进行深入的研究。

举例子来说，刘家福等一些技术人员积极主动的将当前先进的遥感技术实践到我国日常土地利用动态变化的研究过程中。与此同时，张海玲也在自己所发表的文章中，具体而又成系统的对当前的应用遥感与地理信息系统技术做出了详细的阐述，并且在一定程度上有效的介绍了当前利用土地动态监测的重大意义，还在最后对当前的遥感与地理信息系统的有机结合进行动态监测自身独特的优势及方法进行了详细的分析与总结。潘耀钟先生作为我国北京师范大学的一名知名教授，他在经过不断的研究与实践的基础上，有效的实现了对当前遥感技术与信息技术得到一定有效的结合，并且将其技术与当前众多的多元遥感数据进行了一定的结合与融合，他的观点对于我国在土地利用方面起到了一定积极有效的促进、借鉴作用。[

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课题研究（或设计）的内容

本文主要论述的是当前我国在土地利用动态监测方面的发展现状，针对当前的发展形势与内容作出了一定的努力与创新。土地利用动态监测的目的，主要是认真考虑到了运用遥感技术在内等众多先进技术的方法，建立起一个具有一定实效性的土地利用监测体系，这样将会对我国的土地利用情况产生一定的有效作用。本文通过对当前众多监测方法进行认真的分析与总结之后，认真的对其中的几个较为突出的方法进行了分别论述和阐述，主要目的就是能为本人的研究提供一定的数据、内容方面的资料与内容。通过对前人在我国土地利用动态监测方面的研究，我们可以看到的就是，在相关的理论对土地利用实际情况等方面存在一定的问题与不足，这些问题都对我国土地利用动态监测的事业产生了一定的直接影响。

本文主要的论述目标不单单是为了能够在理论知识方面取得一定有效的成就，更多的还是希望能够通过论文方面的指导加强对相关工作内容的实践，为日后我国在土地利用动态监测的这些方面的内容上起到一定的促进作用，从而能够为我国在类似的工作方面的进步与创新起到积极的促进作用。研究方法上主要是对扬州的实际情况进行分析与总结，这个过程中需要同学们之间进行良好的沟通与合作，在实施之前做好认真的分配工作，从而有效的提高收集资料的效率与质量。[

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对我国当前在遥感技术土地利用监测中的研究方法

经过近些年来我国在遥感技术动态监测方面的分析与研究可以发现的是，当前进行监测有很多种方法，而其中比较有效的方法主要有两种，以下便将对这两种方法分别进行认真的阐述与论证。[

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首先，是逐个像元比较法。这种对土地动态监测的方法主要的工作原理就是对不同时相的遥感图像像元进行比较，其主要目的是得到监测像元是否发生了一些变化。其次，是分类后比较。这种对土地动态监测的方法主要的工作原理就是对各时相的遥感影像进行单独分类，按照比较之后得到的结果进行认真的分类。这种方法主要是对当前各时相的遥感影像进行单独分类，经过认真的分析与总结，得到在监测土地等方面是否存在利用数量、类型与位置等方面的变化。[

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总的来说，这两种较为主要的方法在实际应用的过程中，都具有自身各自不同的利于弊。对于第一种方法的实践效果来说，虽然这种方法的步骤十分简单，但是只能简单的测算出像元具体的变化情况，并不能十分有效的得到土地变化方面的详细类型与内容。然而，第二种方法因为受到了两时相数据分类精度的影响，导致监测精度累计了两次分类的误差，这样一来就会使得监测结果的精确程度很低，并不能十分有效的对相关工作起到一定的指导作用与意义。[

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在当前从事土地利用动态监测工作方面的相关工作人员们对当前我国土地利用情况进行认真的分析与研究以后，对这两种较为主要的监测方法进行一定的总结与整合，从而在此基础之上得到了更多的能够有效实现对土地进行监测的有效措施与方法。以下笔者将会着重对其中的集中方法进行描述与阐述。

4.1

目视解译法

目视解译法这种方法是我国相关行业发展历史中的一种最简单、最基本的遥感解译方法。这种遥感解译方法主要是由较大比例尺卫片、以及土地详查成果图这二者综合在一起产生的，这种方法主要是以目视解译为主、计算机识别为辅的一种人机交互式的具体方法。这种方法好在判读精度较高，其仍然有一些缺点。例如，工作步骤较为麻烦复杂、对解译人员的个人素质和专业知识要求比较高。

4.2

分类后对比法

分类后对比法这种方法是我国相关行业发展历史中的一个较为重要的方法，也是当前比较常用的一种方法。这一方法首先是对不用时相遥感图像分别进行分类，然后再对分类结果进行比较分析，获取土地利用变化信息。从这种方法被研究出来以后，我国便有很多的学者对其进行了一定详细而又认真的分析与研究。[

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唐伶戴昌达应用北京地区1987--1992年这四年中的时间，进行认真而又仔细的分析与研究，通过对试验区八年之间在城镇土地利用等方面的详细情况的记录与分析后，可以有效的制定出城市扩展的变化图件。另外，还有范作江范作江等以北京地区十年的城市扩展情况为例子，主要应用的是地理信息系统与遥感两种方法有机结合的一种方法，其主要目的就是能够更有效的实现对城市扩展的研究与分析。采用这种对比的方法可以有效的使得城市实体扩展的范围得到一定的扩展，并且有效的实现将此种内容进行有效的叠加，从而能够研究出更多时期的特点与内容。[

]

采用分类后对比法，可以有效的实现对城市的实体范围进行有效的扩展，并且还能在同一时期的城市专题方面将图像进行叠加，从而有效的研究了不同时间内城市扩展的不同特点与特征。沙晋明等相关的技术工作人员们经过认真的分析与研究后，得到了对浙江省绍兴市城镇土地扩展的详细内容进行了一定的研究。主要是采用了具体问题具体分析这一较为主要的方法，即在经过对该地区实际情况有了详细的了解以后，制订了与之相适应的图像处理技术，从而有效的获得了不同时期之内的城镇边界范围，为我国日后在土地动态监测工作方面的顺利进行打下了坚实的基础。[

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虽然这种方法具有其自身独特的特点与优势，例如变化区域的土地利用类型与范围用分类后对比法可以被直观的监测出，但是其自身仍然存在着极大的缺点与不足，即多次单独分类难以避免形成累积误差，使监测总精度受到一定程度的影响。这样一来，便会对当前土地动态情况的研究产生一定消极的影响。然而，在认识到这种方法所存在的有点与缺点以后，就在一定程度上更加有利于相关的工作人员们对自己日后的研究与实践方向进行一定的合理规划，从而实现对其自身综合能力的提高与发展。[

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4.3

影像比值差值法

影像比值差值法这种方法是我国相关行业发展历史中一个同样重要的方法与措施。这种方法主要针对的是当前不同年份、而时相又十分相近的影像，将其进行几何匹配以后，用年份相近的一份遥感影像某一波段像元，除以或者减去年份较远的遥感影像相对应波段的相应像元。当影像表现为正常的色调纹理，则表示土地利用类型未发生变化；当影像表现为较为突兀的色调与纹理，与周围的地物极为不协调时，表明土地利用类型发生变化，我们可以由此判断变化信息，该方法可以快速进行土地利用动态监测。[

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比值差值法在实践操作方面具有极高的应用价值，作为一种比较典型的操作逐个像元比较方法，这种方法在数据源方面的要求就是，其数据源一定要保证是在同一季节的数据，如果不是这样，则会在一定程度上引发同物异谱现象，在一定程度上会影响到其自身数据的精准程度。[

]

4.4

主成分分析法

主成分分析法这种方法是我国在土地利用监测事业方面比较常用的一种方法，是对不同时相的数据进行一定的主分量变换，以此来更好的达到压缩数据的目的，从而更加有效的突出其内部较为主要的信息与内容、提取变化信息。这种方法将多光谱图像中各个波段那些高度相关的信息集中到少数的几个波段,不断的保证这些波段的信息能够互相不干涉的情况与现状,即用几个综合性波段代表多波段的原图像，使处理的数据量减少。[

]

黎夏等人主要将这种方法应用于相关的实践过程中去，提出使用主成分将全色

SPOT

影像与具有

米分辨率的多光谱

IKNOS

影像叠加作主分量变换,然后选取适宜的特征分量进行假彩色合成的方法，来生成光谱特征变异影像以突出变化信息，充分展示了

IKNOS

影像的应用巨大潜力。这种具体的组合方式不单单能够有效的实现对原有图像信息的保留与丰富，还能有效地做到将相关的数字信息进行有效的凸显与变化。[

]

4.5

影像融合法

影像融合法这种方法是我国在土地利用监测事业方面比较常用的一种方法，这种方法的目的主要就是发现其自身变化的特点约特征，而具体的手段与方法则是将两种不同的时相数据进行结合。这样一来，在两种不同的数据中，统一地面位置将会对应着相应的地面目标，也会有效地反映出一些相似的光谱特征。一旦两个不同源的数据如若受到实际土地利用变化的影响，不同时相的影像在相同的位置则对应不同的地面目标，从而导致光谱特征不一致，使该处的融合影像上出现光谱突变，并与周围的地物在光谱上失去协调性，从而检测出土地变化信息。[

]

这种方法主要是建立在图像融合技术之上的一种变化的提取方式，这种方法十分有利于不同时相、不同数据源的遥感融合影像，也能准确的确定土地利用变化所在的位置与范围。[

]然而，有优势的同时它也存在一定的缺陷与不足。这种缺陷与不足主要表现为，它只能在与相近季相的遥感影像融合的时候才能认真的判断出变化的范围，否则，将会存在一定细小的误差。

实施计划

5.1

对扬州地理图像的收集

扬州的地理位置刚好处于12037和12038两轨道的交界地带,经对两景影像无缝拼接并按照扬州市的行政区划边界进行图像剪切。[

]

结果如图1、图2所示。[

]

5.2

扬州市绿地信息的提取

利用ENVI图像处理软件提取ISAV指数[

],ISAV指数的公式为ISAV=(Rir-Rr)(1+L)

/(Rir+Rr+L)[

],其中Rir为第4波段,Rr为第3波段,L取值0.5。将其与第4波段和第3波段融合成彩色图像,转换成.img格式后,在ERDAS中进行非监督分类,并进行重编码。结果如图3、图4所示。扬州市区总面积为1

010

km2,由图3、图4的统计数值得6月份的植被覆盖率为60%,1月份的植被覆盖率为61%,植被覆盖主要为大田作物,其中以小麦为主。[

]将扬州市城区(维扬区、广陵区、邗江区、开发区以及新城西区)绿地信息取出来,并将分类结果进行叠加得到扬州市城区植被覆盖变化图(图略)。扬州市城区面积为156

km2,6月份植被覆盖率为56%,1月份植被覆盖率为51%,由图3可以看出:运河以东以及维扬区西北角和东北角有大片大田作物,市区6月份的植被覆盖率明显比1月份要高很多,可见常绿植物所占的比率比较低。[

土地监测 第3篇

摘要：本文介绍了遥感变化检测的一般流程和方法。以临港经济区三个年度时相的无人机遥感影像作为数据基础，采用基于差值计算的变化检测方法分析计算临港经济区近几年围海造陆土地动态变化情况，为规划决策提供依据。

关键词：围海造陆 变化检测 差值计算 几何纠正

1 概述

随着城市建设的快速发展，土地资源的日益紧张，很多人将目光投向了广阔的海洋，向海洋要土地，围海造陆成为促进开发开放的一大举措。围海造陆是将部分海域进行筑堤分割，然后抽掉海水、吹填泥土将海域编程陆地。临港经济区就是通过围海造陆而形成的港口与工业一体化产业区。如何能方便准确地了解临港经济区土地的动态变化，掌握围海造陆进展情况，分析区域内工程建设现状，做到合理有效利用土地资源显得尤为重要。遥感技术具有宏观、速度快周期短等优点，可以从直观上掌握研究对象的特征，在土地资源开发和环境监测等问题的研究中越来越受到关注。运用遥感技术对建设区域进行动态监测可随时获取大面积同步观测数据，并且不受地理条件的限制；还可以选用不同波段和多种传感器获取地物信息，在较短时间内对同一地区进行重复监测，发现地物的动态变化，大大节省人力财力物力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。

目前遥感动态监测临港经济区围海造陆的土地变化常用的方法为： 借助多时相遥感影像，采用图像目视判读及基于代数运算、差分图像融合变换等检测方法，比较不同时相影像的差分结果图，定量分析临港土地发展变化。本文选取三个年代的遥感图像，经过纠正、配准及代数运算后借助人机交互解译和GIS空间分析等关键技术探讨了遥感技术在动态变化监测中的应用效果，实时掌握了围海造陆进展及土地扩展变化，为土地规划管理提供了基础依据。

2 遥感动态变化检测

2.1 变化检测的一般流程

从选择不同时相的遥感影像数据到输出变化检测结果，变化检测的一般工作流程主要是由图像预处理、变化信息获取处理、检测结果统计分析三个部分组成。结合本项目总结流程图如图1所示。

2.2 变化检测算法

目前已经有很多变化检测算法，但是从算法的角度可以分为：①基于简单代数运算的变化检测；②基于图像变换的变化检测；③基于图像分类的变化检测；④基于特征描述的变化检测。虽然从实用的角度看有各种各样的分类方法，但是变化检测算法的本质还是提取不同的地物的分界线。所以简单有用的方式我认为还是基于简单代数运算的变化检测。主要处理方法图像差值（image differencing）、图像比值（image ratio）、植被指数（NDVI）、图像回归（image regression）和变化向量分析（change vector analysis）等方法。本文主要是基于图像差值计算结合GIS分析统计软件来分析临港土地动态变化情况。

3 变化检测算法

基于图像差值的变化检测分析

图像差值法是最简单、最常用的一种变化检测方法，其基本原理是将不同时间获取的两幅影像进行配准，然后将图像中对应像元的灰度值相减，从而获得一幅新的差异图像以表示在所选两个时间当中目标区所发生的变化。理论上，在得到的差值图像上，差值为0或接近0的认为是不变区域，不为0的认为是变化区域。

图像差值法的优点在于理论相对简单、直接，容易理解和掌握，但常常只能定量地描述目标区是否发生了变化，而很难确定目标区域发生变化的性质。为了能确定变化的性质还需结合其他方法进行分析，从而获得最终的目标区变化信息。另一方面，由于相同地物在不同时相的光谱特征往往是不同的，因此变化阈值需要根据实际情况选取。

4 基于多时相遥感影像的实验与分析

本文选用天津临港经济区作为分析区域。基于ERDAS IMAGES9.2软件采用了2009年11月、2010年11月、2012年11月三个时期的无人机遥感进行变化检测分析。天津临港经济区始建于2003年6月，2010年底，原临港工业区和原临港产业区整合为一个功能区，统称“临港经济区”。将建设“大机车”“大吊车”“大矿机”为代表的重型装备制造业基地，建设“大船坞”的造修船基地，建设“大粮油”的产业集群。分别进行基于差值运算方法来查看港区围海造陆进展情况。（见图2）

4.1 多时相影像配准预处理

几何纠正配准的精度决定了后期分析围海造陆的精度，为了提高影像配准精度，我们选择了2012年6月天津市1：2000比例尺航空正射影像，影像分辨率为0.2米作为基准影像。纠正时还使用了部分外业像控点参与平差。在ERDAS软件中采用二次多项式模型将影像分波段纠正并完成影像融合和色彩调整等处理。分别将三个年度影像进行配准、用双线性内插法重采样后生成新的影像数据，配准纠正的精度控制在1个像素之内。

4.2 基于差值运算影像处理

采用基于差值运算进行影像处理，处理软件为Imagine deltacue智能变化监测模块。分别选择两个时相的影像，然后选择变化检测的算法和差值运算的结果图像名称，在运算完成后结合临港经济区规划图分析土地变化区域。

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4.3 变化检测分析

结合变化检测图斑数据以及临港经济区的规划图，使用arcgis软件进行统计分析可以得到以下结论：

①2009年临港经济区陆域面积大约36.67平方公里，这部分的主要还是以前已有的陆地；2010年围海造陆面积约84.67平方公里，造陆面积扩大了一倍多；2012年围海造陆面积是113.35平方公里。还有很大一部分已经做好围挡，但是还没形成陆地。

②从结合专题图及影像分析可以得到，2010年时候临港经济区的北区现已吹填造陆40平方公里，已建成投产项目用地0.9平方公里，在建项目用地15.4平方公里，具备建设条件用地5.3平方公里，中区已吹填造陆24平方公里。

③2010年是临港经济区发展的高峰时期，围海造陆速度加快，一年之间增加陆域面积约45平方公里。在2010年底，原有临港工业区和临港产业区合并成立了临港经济区后，临港土地发展的重点转移到了临港经济区的南部。

④从影像变化情况可以看出，在2011年临港经济区的围海造陆进程比较缓慢，主要是在进行土地整理工作，一直到2012年下半年才开始进行围海造陆工作。

⑤结合临港经济区土地利用情况看，截止到2012年底，按照临港经济区发展规划图分析，目前临港有百亿元以上项目4个，已投产项目11个，开工建设项目22个、已签约筹建和在谈项目33个，“一港（天津市第二深水港区）、一带（生态绿化隔离带）、一园（公用工程园）、六个基地（造修船、海上工程设备和重型装备制造基地，生态型化工基地，粮油基地，港口物流基地，配套生活服务基地，研发转化基地）”的土地利用模式已经初步形成。

5 小结

通过影像实验分析，可以得出以下结论：

进行变化检测，图像预处理过程尤其重要。选择高精度的配准原始影像，进行几何配准是做好变化检测的前提，也是提高变化检测的精度的保证。

基于差值运算的结果影像上变化区域还是比较破碎凌乱，要想确定变化区域的土地性质还需结合其他已有专题数据进行分析，从而获得最终的目标区变化面积和土地类别信息。

差值变化检测对影像的时相要求比较高，最好影像拍摄的月份时间不能差异太大。差值图像存在很多噪声，由于存在同谱异物或异物同谱的现象，会产生很多假变化区域信息，造成误差。

截止到2012年底，天津市临港经济区的围海造陆面积已经达到了约120平方公里。针对此区域的土地变化使用无人机遥感影像检测方法十分有效。

6 应用展望

使用遥感影像变化检测技术可以主动发现围海造陆的土地变化信息，也便于统计分析土地利用情况，有助于制定适宜的规划决策。多源（多时相）遥感影像变化检测和GIS技术结合并利用已有的专题数据是进行围海造陆情况监测的有效手段，可以快速、准确地对海域变化、土地变化进行及时、科学地动态监测，十分便捷、直观。同时，使用基于差值运算的检测方法十分简单，但是如果结合图像的灰度、纹理以及更多的特征图像来综合监测地物变化情况应该效果更好。在实际应用中，应该结合研究区域的地物特点来选择监测方法。

参考文献：

[1]尚慧，倪万魁.石嘴山矿区地表环境动态变化遥感监测[J].国土资源遥感，2013.6.

[2]吴芳，刘荣.遥感变化检测技术及其应用综述[J].地理空间信息，2007.8.

[3]刘小花，裴连磊.遥感技术在土地利用动态监测中的应用研究[J].价值工程，2008，4（3）：216-218.

[4]张永梅，李立鹏，姜明，刘海伟.综合像素级和特征级的建筑物变化检测方法[J].计算机科学，2013.1.

基于遥感技术的土地利用动态监测 第4篇

遥感 (Remote Sensing, 简称RS) 技术在我国农业领域的应用始于20世纪70年代末。根据当时全国农业资源区划工作的要求, 在国家原计委、财政部和联合国粮农组织、联合国开发计划署等的支持下, 我国农业领域的RS技术应用工作经历了“六五”期间的技术与设备引进和人才培养, “七五”、“八五”期间的技术攻关、实验研究, 到“九五”期间的实用化、运行服务系统的基本建立, 已经成为初具规模, 能够承担农业资源调查及动态监测、农业灾害监测等多种任务的农业RS应用主力军之一。多年来, RS技术在农业领域的应用越来越广泛, 完成了大量的基础性工作, 取得了很大的进展。1993～1996年, 全国农业资源区划办公室组织相关技术单位, 利用美国最新陆地卫星影像连续4年开展了全国耕地变化RS监测工作;“十五”期间农业RS应用领域重点建设主要是农作物RS监测系统、国家农业资源监测系统、数字农业和精确农业示范系统, 通过这些系统可以为建立农产品预警系统、农业结构战略性调整、农业资源区域优势分析和优势农产品区域布局规划提供基础性和支持性信息。土地利用动态监测内容主要包括耕地、林地、草地、水面、交通、城市用地等各类生产建设用地面积的变化和各种自然灾害对土地利用所造成的破坏和影响。

2 应用卫星RS技术进行土地利用动态监测的优势

a.卫星的轨道一般在距离地面150～3000km广阔的空间领域, 能在太空俯视地面很大的范围, 并将大范围的地面物的形态和特征囊括在一张很小的RS影像上。通过影像可以覆盖400多km长、40多km宽的广袤区域。在影像上可以找到这个地区的详细地物, 方便快捷地观察地物的变化情况。

b.利用卫星RS技术克服了因地形复杂和气候条件极度恶化给人类实地调查监测造成的困难。

c.卫星RS技术采用的是信息自动采集汇总分析系统, 大大提高了监测的精度。那是因为其中有大量的数据处理工作在计算机中进行, 减少了很多的调查环节, 消除了大量的因测量工具和各种人为技术等因素造成的误差。

d.计算机应用技术、解译分析、影像融合和影像增强处理技术的发展利用, 使人们可以在很短的时间和较少投入的情况下, 得到大量丰富、珍贵的信息资料, 配合完成各种动态监测任务。

e.利用卫星RS技术进行土地利用监测既节约了时间, 又提高了效率。

3 土地利用动态监测的技术路线

土地利用动态RS监测利用最新时相的卫星RS资料和3S技术对土地变化情况进行动态监督分类。RS技术在土地利用动态监测的应用通过与地理信息系统的有机集成, 将推向一个向多时相和多数据源的最佳融合技术、计算机辅助的定量自动制图、分析和计量探索等方面的技术突破。土地利用动态RS监测是以土地变更调查数据、图为本底, 利用地理信息系统的空间数据处理和RS影像处理分析等技术, 从RS影像上利用处理分析软件提取变化信息。其工作流程是, 以RS技术获得的多光谱多时相的RS数据为依据, 借助地理信息系统的相关软件 (如MAPGIS、SUPERMAP、ENVI、ERDAS等) 进行影像纠正、配准、镶嵌、多源数据融合、变化信息的取得, 与以前的土地变更调查资料进行对比分析, 再通过全球定位系统引导外业实地调查, 进行样方验证和数据核查, 最后完成土地利用的动态监测工作。

4 土地利用动态监测的数据和特点

航空RS资料主要应用于大比例尺土地利用调查分析。航天RS资料主要包括美国的TM影像、法国的SPOT影像等。高分辨率卫星RS数据主要有印度的IRS卫星PANN全色光谱数据、韩国的KOMPSAT-1卫星EOC全色光谱数据和IKONOS卫星全色光谱数据等, 它们基本上能满足乡镇、城市土地利用变化调查的要求, 可以识别地物道路、居民点等。但由于高分辨率卫星RS影像的数据量非常大, 要实现对它的快速处理有一定的难度。不同分辨率的RS影像可满足不同土地动态监测精度的要求。在主要农业区进行耕地动态监测时, 需要精度较高, 最好使用SPOT RS影像。而对于有特殊要求的、重要的经济地区, 也可以根据具体情况, 采用TM多光谱数据与全色小比例尺航空RS影像相融合的方式, 这样做就可以取得比较理想的效果。在进行具体的土地利用动态监测工作时, 要根据所在地区和RS数据的特点, 选择合适的数据和相应的方法。

5 土地利用动态监测的方法

5.1 建立解译标志

应用RS技术进行土地利用动态监测的关键, 在于找出RS影像中的土地利用发生变化的位置。我们常采用的土地利用RS动态监测方法有影像-影像对比判读、影像-矢量底图对比判读、影像叠加分析等。在实际工作中需根据各地具体特点进行选择利用, 有时需要几种方法一起使用, 才能发现变化区域, 达到动态监测的目的。在土地利用监测的过程中, 不但要目视解译, 还要结合实际的样方验证。通过实际调查和布设样方, 最后利用ERDAS等地理信息系统软件在计算机里进行套合, 结合影像中的相应位置的颜色、纹理, 建立各种土地利用类型的解译标志。

5.2 利用RS影像进行解译

在利用RS影像进行解译前要选择波段组合。在土地利用监测中利用RS影像不同波段组合, 会产生不同的效果。例如, 用4、5、3波段组合对土地利用动态监测很有帮助。这个被研究的RS信息源是中国科学院卫星RS地面接收站于1995年10月接收美国MSS卫星RSTM波段4 (红) 、波段5 (绿) 、波段3 (蓝) CCT磁带数据制作的1∶10万和1∶5万假彩色合成卫星影像图。图上山地、丘陵、平原台地等喀斯特地貌景观及各类用地影像特征分异清晰。成像时期晚稻接近收获, 且稻田中已经没有积水, 因此耕地类型中的水田色调呈粉红色;旱田由于作物大多已经收获, 而且土壤水分少, 因此呈灰白色;菜地则由于蔬菜长势比较好, 色调鲜亮并且呈猩红色。园地色调呈浅褐色, 且地块规则整齐、轮廓清晰。林地中乔木林色调呈深褐色, 而分布于喀斯特山地丘陵等地区的灌木丛则呈黄色或黄褐色。牧草地大多呈黄绿色调。建设用地中的城镇呈蓝色;公路呈线状, 色调灰白;铁路则会呈线条状, 色调为浅蓝;机场跑道为蓝色直线, 背景草地呈蓝绿色;水库和河流则都呈深蓝色调。TM影像的光波信息具有3～4维结构, 其物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。在TM 7个波段光谱影像中, 一般第5个波段包含的地物信息最丰富。3个可见光波段 (第1、2、3波段) 之间、2个中红外波段 (第4、7波段) 之间相关性很高, 表明这些波段的信息中有相当大的重复性。第4、6波段较特殊, 尤其是第4波段与其它波段的相关性很低, 表明这个波段信息有很大的独立性。由1个可见光波段、1个中红外波段及第4波段组合而成的彩色合成影像一般具有最丰富的地物信息, 其中又常以4、5、3或4、5、1波段的组合为佳。最佳波段组合选出后, 要想得到最佳彩色合成影像, 还要考虑到赋色问题。人类眼睛最敏感的颜色是绿色, 其次是红色和蓝色。因此, 应将绿色赋给方差最大的波段。按照这样的原则, 采取4、5、3波段分别赋红、绿、蓝色合成的影像, 色彩反差比较明显, 层次也很丰富, 而且这样组合各类地物的色彩显示规律与常规合成片相似, 符合过去常规片的目视判读习惯。

目视解译中运用解译者平时实践积累的综合知识, 对RS对象进行综合分析、比较识别。目视解译是RS应用项目的先头工作, 同时RS目视解译也为研究RS信息的电脑自动理解提供了基础。人机交互式的RS解译法是使人和计算机相互配合同时进行RS分析的方法, 它同时考虑了人与电脑两者的优势, 能够更有效、更准确地对RS图像进行解译。实现人机交互式土地利用RS解译, 需一定的电脑软、硬件的支持。利用RS 影像信息融合技术有利于对RS影像的解译, 多种RS数据源信息融合是指利用多种对地观测技术所获取的关于同一地物的不同RS数据, 通过一定的数据处理技术提取各RS数据源的有用信息, 最后将其汇集到统一的坐标系中进行综合判读分析或进行相应的解析处理, 通过多种信息的互补性表现, 提高多源空间数据综合利用质量及稳定性, 提高地物识别、解译与决策的可靠性及系统的自动化程度。数据融合前处理包括影像几何校正和配准。多源RS影像数据融合在国际上经过几十年研究, 技术上日趋完善。目前, 常用的RS影像的融合方法主要有以像元为基础的加权融合、HSI变换, 比值变换;基于贝叶斯法则的分类融合、基于小波理论的特征融合等。利用这些方法融合后的影像不但基本保留了原来SPOT影像的清晰度, 还融入了TM假彩色影像的波谱特征, 使SPOT影像变成一个包含信息量很丰富的假彩色影像, 从而提高了影像的解译精度, 给专题图的制作带来了便利。影像融合技术可以提高已有的TM影像和SPOT影像的利用价值。将融合后的彩色影像地图与各种专题地图结合, 可进行信息比较分析, 为土地利用动态监测服务。多时相的RS影像融和技术, 可作为土地利用变化动态监测的重要手段。通过光谱分析, 可确定土地利用变化的目标, 在此基础上再进行准确的人工量测, 可以大大减少动态监测所需要的成本及时间, 提高工作效率。要想提高解译的精度, 对RS影像进行增强处理也是很必要的。常用的RS影像增强方法主要有: (1) 空间增强处理, 包括卷积增强处理、非定向边缘增强、聚焦分析、纹理处理、自适应滤波、分辨率融合和锐化增强处理; (2) 辐射增强处理, 包括查找表拉伸、直方图均衡化、直方图匹配、亮度反转处理、降噪处理和去条带处理; (3) 光谱增强处理, 包括主成分变换、主成分逆变换去相关拉伸、K-L变换、色彩变换、色彩逆变换和自然色变换。

参考文献

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[2]戴昌达, 雷莉萍.TM图像的光谱信息特征与最佳波段组合[J].环境遥感, 1989, 4 (4) :282-292.

[3]党安荣, 王晓栋, 陈晓峰, 等.遥感图像处理方法[M].北京:清华大学出版社, 2002.

[4]张淑莲, 吴国定.农业抽样调查技术及原理[M].太原:山西科学教育出版社, 1998.

土地监测 第5篇

土地变更调查与遥感监测工作全面展开

2011年11月11日上午10时，在齐齐哈尔市国土资源局五楼会议室，市局主管领导、地籍科、土地执法局及相关科室负责人，各县区主管局长、地籍科股长、执法局局长参加了全省2011变更暨执法监察前期核查视频会议。会议就全面贯彻《国土资源部关于开展2011全国土地变更调查与遥感监测工作的通知》（国土资发〔2011〕155号）精神，准确掌握2011全省土地利用实际变化情况，保持土地调查数据的现势性，充分发挥土地管理参与国民经济的宏观调控作用，实施最严格的耕地保护和节约用地等土地管理制度等工作目标，按照《土地管理法》、《土地调查条例》的规定，对全省2011全国土地变更调查与遥感监测工作作了全面部署。会议由省厅地籍处陈宜全处长主持，省执法监察局局长穆惠新、地籍处副处长包育新同志就业务分工、技术指标、工作方案、实施措施等工作进行了具体部署和安排，省厅副巡视员刘升林同志代表省厅作了专项指示，对责任落实、时间保证、经费保障等专项推进的相关事宜进行了重点部署，并提出了具体的建设性意见要求。在省厅视频会议结束之后，市局随即召开专项推进会议，迅速落实成立齐齐哈尔市2011土地变更调查与遥感监测领导小组事宜，统一领导全市的土地变更调查与遥感监测工作，建立完善相关制度，监督目标责任落实。同时决定由市领导小组在地籍科下设办公室，专项负责全市2011土地变更调查与遥感监测工作的日常管理，组织技术培训，制定专项工作实施方案，落实各项保障措施，实时监控质量与进度，加强规范环节衔接，及时组织检查验收，完善整改成果，配合省、国家的核查验收。

2011年11月14日，市局主管局长李向荣同志和地籍科科长李长斌同志参加了省厅组织的专项培训，回齐后马上组织制定了《齐齐哈尔市2011土地变更调查与遥感监测实施方案》，明确分工，落实责任，并报请市局以《关于成立齐齐哈尔市2011土地变更调查与遥感监测工作领导小组的通知》（齐国土资发[2011]13号）文件的形式进行了专项落实。

2011年11月18日上午9时，齐齐哈尔市国土资源勘测规划设计院8楼会议室，全市2011土地变更调查与遥感监测业务培训班如期举办。

市调查办主持的县区地籍主管局长、执法主管局长、地籍科股长、执法局局长及地籍、执法业务骨干等65人集中进行了土地变更调查与遥感监测业务培训，学习了卫片监察实务和有关要求。

培训班由地籍科科长李长斌同志按照省厅培训的有关要求，在明确业务分工的同时，重点讲解了土地变更调查与遥感监测及土地调查数据库更新等工作的技术指标和时间要求，部署了建立健全工作制度、强化技术支撑等保障措施。市执法局戚工涛科长就卫片执法检查的细节问题和常见误区做了分析和解读，对专项工作协调配合进行了重点强调。

市局副局长李向荣同志参加了培训会。他在培训开始前作了表态发言，首先强调了此次培训的重要指导意义和重点落实工作的纪律保证。接着他针对我市现状变化大，复核内容多，问题图斑相对分散，登记、审批文件收集工作量大等具体情况，结合时限和质量方面的突出矛盾，提出了充分利用天气转暖的有利时机，迅速行动，认真细致，严格规范，全面推开的指导意见。

土地利用遥感动态监测的质量管理 第6篇

1 生产过程的监督与质量管理

传统的测绘受各种条件限制, 质量管理往往注重最终产品的质量检查, 而忽略了生产过程监督, 导致生产中的返工现象较多。质量管理包括生产全过程的质量控制。

1.1 技术方案设计的审核

技术方案是项目生产中技术内容文件, 是项目顺利实施的技术依据, 方案不但要满足技术标准的要求, 而且要符合测区的实际情况, 具有地方特色和可操作性。技术方案是否符合要求, 将决定最终产品质量。因此, 对技术方案设计的审核非常重要。

1.2 对已有资料的复核, 清除影响质量因素

土地利用动态遥感监测的重要资料是影像数据, 在选取卫星影像数据时, 一般要求整个监测区域各期的影像获取时间基本一致。而同一地区, 基准影像和监测影像最好为同一季节获取, 且卫星高度角尽量保持一致。

对其他已有资料进行必要复核确认收集作业范围内相关监测资料, 为后续监测分类及精度评价提供依据, 清除影响质量因素。

1.3 强化对关键生产步骤的过程监督与检查

在作业过程中要求作业部门内部加强对关键生产步骤的过程检查, 发现技术问题和质量问题及时处理, 杜绝将问题带到下一工序。针对多年来对利用卫星影像进行土地利用动态监测生产的实际情况和作业过程中容易出现的问题, 我们总结主要在以下作业过程加强质量管理工作。

(1) 加强对用于影像纠正和精度检查的像控点布设、选刺、测量、整饰等检查, 确保像空点布设合理、点位易读、精度和整饰满足技术要求。

(2) 加强像控点的转刺检查, 通过模型解算验证野外刺点、内业转刺是否正确, 测量精度是否满足要求等, 这是内业复核外业成果资料的一种有效手段。

(3) 加强对用于影像正射处理的DEM的检查, 确保投影改正复核要求, 通过比较由DEM内插等高线和处理后的正射影像, 察看影像是否存在扭曲变形、等高线与正射影像套合是否合理等, 检查地形变化地方DEM是否进行更新, 消除因地形产生的影像问题。

(4) 加强对融合前影像配准精度和融合后影像的接边精度、影像色调质量检查, 确保影像不出现重影、接边处模糊、影像偏色和失真等影响后续图斑监测的情况。

(5) 加强过程中, 变化图斑勾绘的检查图斑监测是一项复杂的工作, 内业判读带有一定的不确定性, 为避免多次重复进行变化图斑统计汇总, 作业过程中及时加强过程检查。

1.4 建立完善的质量管理体系, 从组织上保证成果质量

项目质量管理体系的建立不仅规定检查方法和技术手段, 更应该强调各个部门的质量意识。加强对项目参与人员的岗前培训, 督促项目单位建立完善的质量管理体系并深入贯彻落实, 严格执行“二检一验”制度, 强化作业部门、质检部门、验收部门的层层把关, 确保最终产品的高质量。因此有必要建立完善的质量管理体系, 且列入考核指标, 从组织上保证成果质量是很有必要的。

2 产品质量检查

2.1 检查内容

根据土地利用动态监测的实际情况, 成果质量检查主要分为卫星正射影像图和图斑变化监测两部分, 主要检查内容为。

(1) 卫星正射影像图:数学基础、平面精度、接边精度等数学精度;影像目视质量, 接边处色彩;成果数据完整性、文件命名、数据格式、数据组织、成果范围等;元数据、文档簿等附件资料。

(2) 图斑变化监测:图斑监测范围是否覆盖所属行政区域;有无变化图斑的漏判、多判, 属性是否正确等图斑监测质量;文件命名、监测图斑号、属性数据结构及完整性、拓扑关系等图斑数据质量;图幅整饰及输出图件质量;统计数据及输出表格质量等。

2.2 检查方法

根据成果资料的情况, 主要采取以下方法进行检查, 确保成果质量。

(1) 数学精度检查:检查数学基础和分辨率运用是否正确, 通过野外实测检测点或更高精度的4D产品中选择同名点来检查影像成图精度, 在相邻卫星影像上采集同名地物点检查接边精度是否符合技术设计要求。

(2) 影像质量检查:对影像反差、灰度、色彩、清晰度、分辨率、外观质量以及影像接边色调进行目视检查。

(3) 图斑监测成果:套合不同时相的影像, 检查变化图斑的勾绘是否存在错、漏现象, 是否存在伪变化图斑, 变化图斑属性的正确性与完整性;采用专用的检查软件检查属性数据结构、拓扑关系等是否正确。

(4) 统计图表检查:人工目视检查县级行政区域土地利用变化监测情况统计表、新增建设用地监测情况统计表、县级行政区域土地利用变化监测影像图、新增建设用地监测影像图。

(5) 文件与附件的检查:采用相关软件配合对文件名称、数据格式、数据组织、元数据的正确性及文档资料进行检查。

2.3 检查中常见的质量问题

根据多年来的质量检查工作, 我们发现主要存在以下几个常见的质量问题。

(1) 影像处理部分。部分影像基于地理坐标融合, 配准精度不够, 出现较明显的重影现象, 但该问题影响较小;个别地方由于实际地形发生变化, DEM更新不够完善, 导致容易判定伪变化图斑;个别景影像色调偏色较严重, 不利于图斑监测。

(2) 变化监测图斑。个别地方特别是城乡结合部、主干道路附近等重点监测区域存在漏判、多判的现象;个别变化图斑范围采集面积存在较大的误差;个别变化图斑用地类型解译错误;对往年成果资料的利用较少, 勾绘出来的变化图斑往往存在连年变化的情况等。

3 结语

本文作者通过从事土地利用遥感动态监测质量检查工作的实践出发, 从技术应用、岗前培训、过程监督检查、最终成果检查等方面进行分析, 最大程度减少变化图斑的误判、漏判。时间表面, 做好土地利用动态监测的质量管理工作不仅提高了作业精度, 而且还节省了人力、物力, 提高了工作效率。

摘要：质量管理包括生产全过程的质量控制, 从技术应用、岗前培训、过程监督、最终质量检查, 均需进行质量管理。下面就以多年来利用卫星影像进行土地利用遥感监测项目为例, 就如何做好质量管理工作的方法进行探讨。

关键词：土地利用,遥感,动态监测,质量管理

参考文献

[1]王新玉, 李衡, 肖万盛.SPOT5正射影像图 (DOM) 的制作流程及其质量控制[J].林业调查规划, 2005, 30 (6) :13-16.

[2]2010年全国土地利用变更调查监测与核查项目土地利用遥感监测技术方案[S].中国土地勘测规划院, 2010.

[3]吴全, 裴志远, 张松岭, 等.中小比例尺土地利用变化遥感调查技术与方法[M].北京:中国农业出版社, 2010.

[4]朱晓亮.SPOT5卫星影像在广东省土地资源动态监测中的应用[J].测绘信息与工程, 2006, 31 (3) :33-34.

土地利用遥感动态监测技术应用分析 第7篇

关键词：土地利用,遥感技术,动态监测,图像处理

遥感技术是上世纪60年发展起来的观测综合性技术, 可进行电磁场、机械波等探测, 主要应用于无接触的远距离探测。随着航天、航空技术的发展, 航空遥感和航天遥感技术逐渐发展成熟, 并被广泛应用于土地资源调查、开发以及环境监测[1]。利用遥感技术可以准确获取土地利用变化和土地覆盖变化信息。目前, 遥感技术被应用于生态环境动态监测工作中, 尤其在土地利用变化动态监测中应用广泛。利用遥感技术获取同一区域在一段时间内的土地变化信息即为土地利用遥感动态监测, 利用遥感技术进行土地利用动态监测主要涉及到两个方面内容, 一是图像预处理, 二是提取土地利用变化信息。下面着重介绍土地利用遥感动态监测过程中图像的预处理方法, 并对土地利用变化的方法进行分析。

1遥感图像的预处理

图像预处理是遥感技术应用的第一步, 也是非常关键和重要的一步。遥感图像进行预处理是为了土地利用变化信息的提取更快速、更准确, 这对动态监测结果的精确度有着直接影响。土地利用遥感动态监测应用中, 遥感图像的预处理主要包括影像纠正、融合阶段、增强阶段、色调调整阶段以及镶嵌等步骤, 遥感图像经过一系列预处理后可以得到更清晰的图像, 图像的预处理为后期提取土地利用变化信息做好了准备工作[2]。以下是遥感图像预处理方法。

1.1遥感影像纠正

土地利用变化动态监测中初始得到的遥感影像数据都经过了几何粗校正, 但由于测量过程中各种因素的影响, 地球曲率和空气折射都发生不稳定变化, 因此还需要进一步进行几何精校正, 消除这些非系统性几何变形。遥感影像的矫正需要考虑到多个方面因素, 一是几何的变形性质和特点, 二是矫正的数据, 三是图像的应用目的, 结合这三个因素来选择合适的几何纠正方法。在平坦地势的遥感动态监测中, 可以采用二次多项式法进行影像纠正, 采用三次卷积法进行灰度重采, 并按照原影像分辨率作为影像采样间隔。在影像纠正过程中, 控制点的选择可以采用1:1万比例尺数字地形图, 首先要进行影像纠正的是SPOT2.5m影像, 然后在此基础上以相同的参考影像进行图像配准。

影像的纠正必须要选取控制点, 所以遥感影像的几何校正首先需要确定若干个地面控制点。地面控制点的数量与具体纠正模型有关, 如果模型较完善, 就需要较少的地面控制点。在选取地面控制点时, 可以充分利用卫星提供的辅助数据, 根据辅助数据可以建立比较完善的物理模型, 模型结构非常严密, 此时只需要选取9个控制点即可。一般情况下, 几何多项式模型需要的地面控制点是30到50个, 具体可根据地形情况来确定, 而山地地区应该适当增加地面控制点。所选取的地面控制点要求在图像上进行明显标识定位, 一般情况下, 道路交叉口为首选地面控制点, 其次可以选择河流交叉口为控制点, 然后是水库堤坝等建筑物边缘, 控制点要求分布均匀[3]。

1.2遥感图像的融合

1.3图像增强方法

图像增强处理是指对图像进行相关处理后使原来模糊、不清晰的图像经过一系列处理后变得更清晰, 图像增强处理技术可以让所需要的图像信息更加明显, 同时对不需要的图像信息有抑制作用, 以便快速、准确的提取图像特征。图像增强处理不是对所有效果都进行增强处理, 而是具有针对性的, 只对所需要的图像特征和效果进行增强处理。经过影像融合后的图像灰阶较窄, 图像亮度低, 因此可以通过调整色彩平衡、色度、亮度等方式对图像进行增强处理, 使图像中物体的轮廓更清晰, 图像细节更明显, 同时也可以抑制不需要的图像信息, 处理后的图像上所需要的图像信息也就更突出, 目视效果提高, 有利于土地利用变化信息的提取。

1.4遥感图像的色调调整和镶嵌

遥感图像增强处理后要形成具有准确性和完整性的融合影像文件, 还需要调整色调。对遥感图像进行色调调整应该结合图像的应用目的确定具体的调整措施和调整细节。当要求保留光谱信息以及全色影像纹理细节时, 影像没有调整为天然真彩色, 这样有利于进行变化分析。影像制图时注重图面视觉效果, 为了保证图像的整体色差, 需要取出部分光谱信息和纹理, 此时可到达天然真彩色的图像。

影像接边与镶嵌处理时如果采用的是统一的地理坐标, 整体精度就不会受到较低局部精度的影像。影像接边处理时会出现多个像素的重叠带, 不会出现重影或者模糊现象。从几何角度分析, 影像的镶嵌过程中相邻影像的细节一一对接, 而且色调均匀一致, 同时也没有明显的色调反差。影像接边与镶嵌处理后还以进行影像分幅处理, 即对经过处理后的图像进行图幅切割按, 切割时需要按照一定比例尺标准进行。

2土地利用变化信息的提取

两个时相遥感数据的信息提取可分为多个阶段, 第一阶段是数据准备, 第二阶段是变化信息发现, 第三阶段是变化区域提取。数据准备是指两个时相的遥感数据经过一系列预处理后形成基础图像, 该图像中两个时相的遥感数据相互配准, 并具有统一地理坐标, 这是对数据处理和解译分析进行的准备工作。第二阶段是变化信息的发现, 变化信息的发现是指通过对图像的一系列处理后将实际当中发生变化的部分从影像中凸显出来, 以便准确确定发生变化的位置和范围。第三阶段是变化区域提取, 第二阶段发现变化信息后需要通过一定方法将详细变化信息提取出来, 该阶段常采用的方法有人机互解译法、分类法等。

2.1土地利用变化信息内容的提取

土地利用变化信息的提取方法有分类比较法、图像差值法等。 通过对土地利用类型变化进行编码来体现监测实验区建设用地变化和耕地变化。不同土地利用类型变化:例如占用耕地类型信息: (1) 新增城镇; (2) 新增独立工矿; (3) 新增农村居民点; (4) 新修铁路; (5) 新增其他等。占用非耕地类型信息: (6) 新增城镇; (7) 新增独立工矿; (8) 新增农村居民点; (9) 新修铁路; (10) 新增其他等。其它: (11) 闲置建设用地; (12) 被圈占的林地等。

2.2变化信息的发现

这是土地利用变化信息的提取的第二个阶段, 变化信息的发现方法主要有两种, 一是多时相光谱数据直接比较法, 多时相光谱数据直接比较法的具体比较方法可分为很多种, 常用的有主成分差异法、差值法、光谱特征变异法等。差值法是根据差值图像的差值来发现变化信息, 该方法实现过程中需要利用软件的ARI功能, 对不同时相的SPOT融合影响的各个波段数据进行减法处理, 然后得到差值图像。差值法的应用依据是不同时相遥感影像上发生土地类型变化的部分灰度值有明显的差异, 而没有发生变化的土地类型在影像上的灰度值相近或者是相同。在多波段差值图像中, 不同土地类型变化信息可以显示为不同的颜色, 在排除其他干扰信息后便可以准确的发现变化信息。采用差值法发现变化信息操作简单方便, 反应迅速, 但该方法对影像的时相有很高的要求, 比较适用于同一季节, 而且通过差值法获取的图像存在很多干扰信息, 图像干扰信息较多时会对解译精度造成一定影响。差异主成分法与差值法相似, 需要利用软件的ARI和PCA功能, 对不同时相各个波段数据进行减法处理, 相减后得到多波段差值图像包含了两个时相遥感影像上的大部分变化信息。然后对差值图像取绝对值进行主成份变换处理, 图像经过主成份变换处理后, 图像的大部分变化信息集中在第一主分量中, 并以高亮颜色显示出来。差异主成分法的准确率很高, 因为该方法集中了多个波段的变化信息, 但仍存在道路表面等干扰信息。

第二种变化信息的发现方法是分类后结果比较法, 该方法首先需要对各个时相数据进行分类, 然后比较分类后的土地变化类型, 通过比较发现变化信息。结果比较法比较适用于新旧时期影像, 该方法在发现变化信息的同时可以给出定量信息和变化类别。分类后结果比较法在操作过程中, 不同时相的分类精度会影响的信息发现精度, 而且该方法操作复杂, 工作量较大。

2.3变化区域的提取

第二阶段的变化信息的发现可以检测出领出监测区域土地利用变化的分布情况和具体位置, 虽然能够检测出具体位置, 但发生变化的边界位置以及变化的具体范围并没有完整体现出来, 因此还需要进行第三阶段, 提取变化区域, 进而明确变化区域的范围、边界以及变化区域的形状。变化区域的提取方法有阈值法以及人机交互解译法等。阀值法是利用阀值从图像中提取变化区域, 该方法只能够获取大概的图斑范围, 准确率不高, 边界粗糙, 需要技术人员进行大量工作, 操作比较复杂。人机交互解译法是根据解译标志进行人机交互解译, 然后结合各地类界线从预处理后的图像中显示出变化区域。人机交互解译法适用范围比较广, 对采用阈值法以及其他方法均无效的复杂情况同样适用, 而且该方法应用起来比较灵活, 变化信息提取精度高。但其缺点是需要对图像上的区域范围进行逐一提取, 自动化程度低, 工作量大。

提取变化区域之后还需要确定变化信息类型, 土地利用变化信息类型的确定需要经过外业调查来核实变化图斑类型, 具体操作这里不再详细介绍。

3结束语

以上是对土地利用遥感动态监测技术应用的简单分析, 由于资料和篇幅限制, 文章只对土地利用遥感动态监测的关键步骤以及部分方法进行了阐述。随着我国经济的发展, 土地变化引起的环境问题越来越突出, 所以要进一步加强土地资源管理。遥感动态监测技术如今被广泛应用于土地利用监测中, 对推动我国土地资源管理事业的发发挥了重要作用。

参考文献

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[2]宋永亮.土地利用遥感动态监测的质量管理[J].科技资讯, 2013 (22) :43-44.

土地监测 第8篇

1.1 试验区及数据来源

本研究所用的试验数据为某县2002年的土地资源遥感监测成果,该监测成果的遥感数据源为2002年某县的ETM+遥感数据。数据质量要求为处理级别1级(1A或1B),云覆盖小于10%,无雪、无噪声和条痕。时相上主要考虑选择有利于影像的土地利用判读解译的季节。

本研究所用精度分析参考数据是基于同期的SPOT5 2.5m空间分辨率的遥感影像解译获得的试验区的土地利用现状图。利用SPOT5遥感数据解译的土地利用/覆盖现状图的精度远高于基于ETM+数据的土地利用/覆盖分类图,可以基本反映研究区土地利用/覆盖的实际状况,因此能够作为进行精度评价的基本参考数据。

1.2 土地资源遥感信息提取

在几何纠正、图像匹配等相关图像预处理的基础上,利用2002年ETM+和SPOT遥感影像,结合土地、地形等辅助资料信息,通过研究区的野外实地调查,按照《土地分类(试行)》,以人机交互方式解译判读二级土地利用类型,即耕地、林地、草地、建设用地、水体和未利用地6个土地类型。

1.3 基于不同抽样方法的精度评价

1.3.1 全样本精度评价

首先分别将某县的基于SPOT和ETM+数据的土地利用现状矢量图栅格化,以便在精度分析过程中进行像元对像元的评价,像元对像元的精度评价既能对各地类的属性和面积作出分析,同时也能开展各地类位置的精度分析。

为确定栅格图的像元大小,我们对基于SPOT的土地利用现状矢量图的各个图斑进行了统计,其中最小的图斑面积为200.43m2,所以,我们将基于SPOT的土地利用现状矢量图栅格化后的像元大小确定为1515m。

按照确定好的像元大小,分别把基于SPOT和ETM+数据的土地利用现状矢量图重采样为15m分辨率的栅格图。然后以基于SPOT的土地利用现状栅格图为参考数据,对基于ETM+的土地利用现状栅格图进行像元对像元的精度评价分析。

1.3.2 简单随机抽样精度评价

以基于SPOT的土地利用二级地类现状栅格图为参考数据,对基于ETM+的土地利用二级地类现状栅格图进行精度分析,在研究区最小抽样样本数的基础上,我们分别取抽样样本数为500、1000、1500和2000的四种情况对某县和邻县的土地利用二级地类进行了精度评价。

1.3.3 分层随机抽样精度评价

本研究按照土地利用类型进行分层,二级地类共有6个,因此分层随机抽样分为6个层,即耕地层、林地层、草地层、建设用地层、水体层和未利用地层。然后采取等比分层抽样,即各层子样本在总体样本中所占比例与本层在总体中所占的比例相同。

某县各层的比例分别为:耕地层占5 6.1%,林地层占6.6%,草地层占3 0.9%,建设用地占2.7%,水体层占1.4%,未利用地占2.3%。

1.3.4 等距随机抽样精度评价

在简单随机抽样精度分析中,某县在样本数为1000时与真实精度最接近,精度最高,因此,在等距随机抽样精度检验中,我们通过两种方法进行试验。方法一是将总样本数定为1080,则每个地类的样本数为180进行抽样分析。方法二是将每个地类的样本数定为1000,则总样本数为6000。

2 结果分析

2.1 全样本精度评价

从表1可以看出,某县全样本总体分类精度为74.82%,Kappa系数为0.633。在各地类的分类精度中,水体的分类精度最高,达88.53%,林地的分类精度最低,为63.04%。耕地、林地和草地的精度在74%左右,未利用地的精度比林地的精度稍高,为67.09%。

耕地的误分中,划分成林地和草地的居多,某县林地和草地占误分总量的89.38%,耕地误分成其他地类的比率分别为,建设用地占7.59%,水体和未利用地占2.03%。林地的误分中,划分成耕地和草地的居多,某县耕地和草地占误分总量的94.28%,林地误分成其他地类的比率分别为,建设用地占3.99%,水体和未利用地占1.73%。草地的误分中,划分成耕地和林地的居多,某县耕地和林地占误分总量的87.72%,草地误分成其他地类的比率分别为,建设用地占5.74%,水体占3.51%,未利用地占3.03%。建设用地的误分中,某县中误分成耕地的比率最大,为45.61%,误分成林地、草地和未利用地的比率分别为14.92%、17.66%和19.72%,误分成水体的比率最小,为2.09%。水体的误分中,某县中误分成草地的比率最大,为49.06%,其他误分比率依次是,未利用地占31.31%,建设用地占9.09%,耕地占8.98%,林地占1.56%。未利用地的误分中,某县中误分成水体的比率最大,为32.74%,其次是耕地占29.17%,草地占22.76%,林地占11.55%,建设用地占3.78%。

从某县地类的分类精度和错分情况分析来看,ETM+遥感影像比SPOT5的空间分辨率低,空间分辨率的降低,导致各地类的边缘不清晰,纹理不明显,混合像元增多,这些都是导致各地类错分的重要原因。耕地、林地和草地之间的混分现象较为严重,未利用地与草地和建设用地的混分现象等,除分辨率的影响外,与ETM影像中的地类之间的光谱特征相近也有较大的关系。除外,在土地利用矢量数据转为栅格数据过程中产生的误差,对精度评价的结果也有一定的影响。

2.2 简单随机抽样精度评价

在简单随机抽样方法中,某县的样本数为500时精度最小,分类精度为71.60%,kappa系数为0.607;样本数为1000时精度最大,分类精度为75.90%,kappa系数为0.635,而且从各地类的分类精度和总体分类精度综合来看,其精度评价结果与全样本的评价结果最接近。

通过分析某县二级地类不同样本数的分类精度,可以得出,简单随机抽样方法得到的精度并不是随着样本数的增加而递增或递减的,与样本个数不成线性相关。而是在不同的区域内,有其最佳的抽样样本个数与真实精度最接近。在简单随机抽样的精度检验中,不同样本数的抽样检验,与真实精度相比,精度或是低估,或是高估,评价中精度最高的并不一定是与真实精度最接近的。因此在简单随机抽样的精度检验中,应该选取不同的样本数进行比较,然后选取最佳样本数进行精度评价。

3 结语

不同抽样方式下的精度检验结果都存在一定的波动。说明抽样方式对最终精度评价结果的影响是存在的,不同抽样方式下的精度检验结果都存在一定的随机性。

简单随机抽样方法得到的精度并不是随着样本数的增加而递增的,而是在不同面积的区域内,有其最佳的抽样样本个数与真实精度最接近。在简单随机抽样的精度检验中,不同样本数的抽样检验,与真实精度相比,精度或是低估,或是高估,评价中精度最高的并不一定是与真实精度最接近的。因此在简单随机抽样的精度检验中应该选取不同的样本数进行比较,然后选取最佳样本数进行精度评价。

分层随机抽样无论在总体分类精度还是在各地类的分类精度上,与全样本的真实评价结果都很接近。说明分层随机抽样比较适合于某县土地利用现状的精度检验。

等距抽样最适用于同质性较高的总体,当总体内个体类别之间的数目悬殊过大时,样本的代表性可能较差。由于某县各地类的像元个数差别较大,从评价结果可以看出,该县的精度评价不适合用等距抽样方法。

摘要：遥感已经成为土地资源监测的主要手段,土地资源遥感监测结果在使用前,必须进行客观可靠的精度验证和分析,以保持遥感监测结果的可靠性。其中,抽样方法是影响土地资源遥感精度评价的一个重要因素。利用不同分辨率遥感数据获取的某县土地利用/覆盖信息,进行了简单随机抽样、分层抽样和等距抽样三种不同抽样组织方式下的精度检验分析,评估了不同抽样方式下的精度检验效果。结果表明,不同抽样方式下的精度检验结果都存在一定的波动。简单随机抽样方法得到的精度并不是随着样本数的增加而递增的,而是在不同面积的区域内,有其最佳的抽样样本个数与真实精度最接近。分层随机抽样与全样本的真实评价结果很接近,比较适合于土地利用现状的精度检验。等距抽样不适合于土地利用现状的精度检验。

关键词：精度评价,简单随机抽样,分层抽样,等距抽样

参考文献

[1]Stehman SV,Czap lewski R L.De-sign and Analysis for Thematic Map Accuracy Assessment:Fundamental Principles[J].Remote Sensing of Environment,1998,64:331～334.

土地监测 第9篇

地震灾害不仅会造成巨大的人员伤亡和财产损失, 地震及其引发的滑坡、泥石流等次生灾害还毁坏了大量林地、耕地和城镇用地, 使灾区土地利用类型发生极大变化, 从而对生态环境造成一定程度的破坏。传统的土地利用变化监测一般采用纸质地图和实地调查相结合的方式进行, 随着遥感技术的发展, 凭借其宏观、快速、准确等优势, 基于遥感和GIS技术分类提取地震前后土地利用的变化, 分析地震及其次生灾害对地表土地利用的影响, 对科学减灾、灾后重建及生态环境恢复具有非常重要的意义[1]。以512汶川特大地震为例, 目前对地震灾区的土地利用变化监测工作已经有一些成果, 如倪忠云等[2]采用分块分类法, 对都江堰地区地震前后的土地利用进行分类, 得到都江堰在地震中的灾毁分布情况。高慧等[3]基于景观格局理论, 对绵竹市北部山区地震前后的遥感影像进行土地利用分类的遥感解译。为快速准确掌握地震灾害对土地利用变化产生的影响, 本文采用基于遥感的监督分类方法对北川县地震前后土地利用分类情况进行遥感信息提取, 结合GIS技术对地震前后土地利用进行统计分析, 为灾区灾后重建和土地利用再规划提供参考。

1 研究区概况与数据

北川县位于四川盆地西北部, 地理范围介于北纬31°41'-32°14'、东经103°44'-104°42'之间, 面积2869.18KM2。该地区土地利用类型丰富, 土壤和植被呈带状分布, 植被覆盖度较高, 具有重要的生态功能, 是长江上游支流生态环境安全的重要屏障。北川县是512汶川特大地震的重灾区之一, 地震对北川造成了巨大破坏, 土地尤其是与人民生活息息相关的耕地和林地流转严重, 对生态环境造成一定的影响。

本次研究数据主要包括: (1) 2007年5月和2009年6月TM全波段影像 (分辨率30米) , 轨道号为129/38和130/38; (2) 四川统计年鉴的统计数据; (3) 北川行政区划图; (4) 其他相关数据资料。

2 研究方法

2.1 遥感图像处理

基于ENVI遥感图像处理平台进行图像预处理, 主要包括: (1) 利用Image to Image方法进行几何校正, 以2007年经过校正的图像为标准, 在影像上均匀选取分辨率高且较精细不易变化的多个地面控制点, 实现两个时相图像数据间的配准, 配准误差小于0.5个像元, 以确保影像的高精度叠加分析; (2) 采取空域和邻域两种滤波手段相结合的方式有效削弱了遥感图像中的条带噪声, 而且较好的保存了非条带区的影像特征和细节特征, 去条带之后的影像, 能够满足土地利用类型提取的要求; (3) 应用直方图匹配功能消除拼接色差后采取主成分变换、图像拉伸和彩色多波段合成方法对图像进行增强处理。

2.2 土地利用分类系统

本文土地利用分类在全国土地利用分类系统的12个一级类基础上, 根据研究区土地的自然生态和利用属性等实际情况进行适当调整, 构建包括林地、耕地、草地、水域、建设用地和未利用地等6个一级土地类型, 各类型具体含义见表1。

2.3 土地利用分类方法

为提高土地利用分类精度, 参考刘莹[4]等人对苏锡常地区土地利用动态变化研究中采用的最大似然分类法进行监督分类, 根据研究区地形实际, 借助Google earth中分辨率较高的遥感影像进行人工解译, 选取合适的训练区样本, 利用最大似然分类法进行监督分类, 获得土地利用类型图, 最后结合相关统计资料进行数据核实。该方法分类精度达到83%以上, 比传统的监督分类法提高了近5个百分点。

3 研究结果及分析

3.1 土地利用变化信息提取

本文采用NDVI差值法、主成分分析法和光谱特征变异法综合提取北川地震前后土地利用变化信息[5]。首先, 将处理好的两期影像NDVI值图进行相减, 得到NDVI差值图, 较为准确地检测出林地、草地、耕地等具有植被信息的变化情况;然后将两期影像的红波段进行主成分变换, 选取第二成分, 在该单波段图像中像元值过低的像元都有可能发生变化;最后将两期影像进行图像融合变换, 发生变化的区域在融合后的影像上表现为含有纹理特征的暗蓝色, 有别于周围植被的红色特征和正常的居民地、水域信息;最后得到研究区土地利用变化区域分布图 (如图1) , 变化区域主要分布在北川老县城及周边滑坡、泥石流等次生灾害发生较多的灾害区以及灾后重建中的新占用地。

3.2 土地利用类型转移矩阵构建及分析

对两期影像土地利用类型进行矢量化, 利用ArcGIS软件对土地利用矢量图形数据进行空间叠加分析, 并对各土地利用类型数据进行统计, 形成2007-2009年北川地震前后土地利用类型变化转移矩阵[6], 如表2所示。

备注:其他不能划归到此6个一级土地利用类型的区域未予以计算。

通过ArcGIS栅格计算, 研究区面积减少的土地类型主要有林地和耕地, 其中林地减少100.42KM2, 耕地减少38.73KM2;研究区面积增加的主要土地类型有建设用地和未利用地, 其中未利用地增加了93.25KM2, 建设用地增长了24.03KM2。

通过分析可知:由于地震及泥石流、滑坡等次生灾害, 破坏了大量的林地、耕地、房屋等, 形成大面积的裸露地区, 使得大面积林地、耕地等大面积减少, 未利用地大面积增加;地震后至2009年7月, 由于灾后重建步伐较快, 在重建过程中, 北川新县城异地重建聚落面积和交通设施增加等也占用了部分耕地和林地, 也使得耕地和林地减少, 而建设用地有所增长。

4 结论

1) 利用最大似然分类法进行遥感影像监督分类, 能有效提高分类精度。

2) 利用ArcGIS栅格叠加进行图像计算, 从一定程度上避免了人为干扰的因素, 结果较为客观。

3) 基于RS和GIS技术的土地利用变化监测方法计算准确, 与实际调查基本吻合, RS与GIS技术相结合, 能快速、宏观、高效提取地震灾区土地利用变化情况, 准确掌握相关数据, 有利于地震灾区恢复重建中土地利用的科学合理规划。

参考文献

[1]罗慧娟.5.12汶川地震重灾区土地利用变化遥感监测与分析[J].中国水利水电科学研究院学报, 2011, 9 (3) :209-214.

[2]倪忠云.都江堰震后土地利用/覆被变化信息提取方法研究[J].5.12感, 2010, 83 (1) :73-76.

[3]高慧.绵竹市北部山区震后土地利用景观格局变化研究[J].国土资源遥感, 2010 (2) :97-101.

[4]刘莹.RS与GIS支持下的苏锡常地区土地利用动态变化研究[J].安徽农业科学, 2011, 39 (22) :13715-13718.

[5]张继贤.论土地利用与覆盖变化遥感信息提取技术框架[J].中国土地科学.2003, 17 (4) :117.

土地监测 第10篇

20世纪90年代以来, 土地利用变化逐渐成为全球环境变化研究的重点领域[1], 这不仅是国际地圈生物圈计划 (IGBP) 和国际全球变化的人文因素计划 (IHDP) 的大力推动[2];更源于土地利用变化是解决资源、环境与人类活动问题的关键[3]。

随着经济和科技的发展, 人类对于土地资源的需求与日俱增, 在土地利用类型上直观表现为居民地和工业用地的增长[4]。如何有效利用土地资源、合理规划城镇发展, 已受到人们越来越多的关注。

哈大齐工业走廊作为带动黑龙江省农业、工业、科技和经济发展的重点廊带[5], 其土地利用信息是规划的根本依据。研究廊带内的土地利用变化过程有助于正确指导调土地管理, 实现资源的可持续发展。

2 研究区概况、数据来源及处理、研究方法

2.1 研究区概况

哈大齐工业走廊 (见图1) 位于黑龙江省西南部, 东经122°48′~127°15′;北纬45°31′~47°51′, 以哈尔滨为龙头, 大庆和齐齐哈尔为区域骨干, 包括沿线肇东、安达等市在内的经济区域, 总面积2.118万平方公里, 占全省的4.67%[6]。哈大齐工业走廊气候属于温带大陆性季风气候, 四季分明。廊带内地势较为平坦, 水资源丰富, 土壤类型较多, 主要以黑土、黑钙土、沼泽土、草甸土等为主。

2.2 数据来源及处理

2.2.1 数据来源

选用1990年、2000年、2005年轨道117/28-29、118/28-30、119/27-28的Landsat TM/ETM+遥感影像和黑龙江省统计年鉴为数据, 选取1:10万地形图作为几何纠正控制数据。

2.2.2 数据预处理

2.2.2. 1 波段选择

遥感影像融合波段直接影响分类结果[7], 因此首先进行波段选择。美国查维茨提出的最佳指数 (OIF) 方法计算方法简单易于操作, 且更接近波段选择原则。OIF越大, 相应组合图像的信息量越大, 选取最大OIF值所对应的波段作为最佳波段组合。以2005年6月10日Landsat TM影像为例, 在Erdas中读取各单波段信息并计算各波段相关系数 (见表1)

根据OIF计算可得出Landsat TM 2、4、5波段组合的OIF值43.76501

2.2.2.2辐射校正

由于选取的3期影像为不同时相, 因此采用基于统计的不变目标法进行相对辐射校正[8]。以2004年6月10日Landsat TM Band 2-5为基准, 在2004年10月16日Landsat TM 2-5影像上选取52个不变地物点进行回归分析, 得到辐射校正模型, 以TM3波段为例:

采用同样方法分别对1990年和2000年影像进行辐射校正, 从而保证三期影像的可比性。

2.2.2. 3 几何校正和假彩色融合

选取以1:10万地形图作为基础控制数据, 在Erdas8.5中进行几何纠正, 校正后图像误差均控制在0.5个像元内。

选取Landsat5 TM3、4、5波段进行假彩色融合, TM3、4、5 (R/G/B) , 采用Equalization均值增强对图像进行增强处理, 便于地物类别的识别。

2.2.2. 4 遥感影像分类

参照《土地利用现状调查技术规程》[9]和《中国资源环境遥感宏观调查与动态研究》[10]采用监督分类和目视解译方法将遥感影像分为耕地、林地、草地、水域、居民用地, 盐碱地6类, 根据GPS野外定点考察选取179个样点对分类结果进行检验, 得到总体解译精度约92%, 其中居民地、水域、盐碱地的解译精度在93%左右;耕地、林地、草地解译精度分别为90.6%、86.5%、80.1%。

2.3 研究方法

2.3.1 单一土地利用动态度模型

式中:Ua为研究初期某土地利用类型的面积, Ub为研究期末某土地利用类型的面积, T为研究期间隔。

2.3.2 土地利用综合动态度模型

式中:Ui为第i类土地利用类型的面积;△LUi-j是第i类土地利用类型转为其他土地利用类型的面积。

3 结果分析

3.1 哈大齐工业走廊土地利用变化过程分析

遥感影像分类后得到1990年、2000年、2005年的土地利用面积统计见图2。

可以看出, 哈大齐工业走廊中耕地占57%-68%, 水域、草地、耕地在15年间变化波动较大。1990年到2000年水域、草地、林地面积明显下降, 水域年平均减少339.7km2, 草地年平均退化444.1km2, 林地年平均减少1.44%;盐碱地、居住用地小幅增加, 同比增长12.1%和8.8%;耕地增幅较大, 年均增长847.6km2, 期间耕、林、草、水、居住用地的单一土地利用动态度分别为1.44%、-1.41%、-3.81%、-2.3%、0.88%、1.2%。2000年到2005年间林地水域明显较少, 草地略有缩减, 居住用地与盐碱地缓慢增长, 耕地涨幅明显, 年平均土地综合利用度为0.80%。

4 结论与讨论

应用RS处理手段对影像进行相对辐射校正、波段选择、波段融合等处理, 通过监督分类和目视解译相结合对遥感影像进行分类, 精确提取哈大齐工业走廊土地利用信息, 利用GIS空间叠加分析对数据进行运算获取土地利用动态测度, 结果表明:

a.哈大齐工业走廊单一土地利用类型的动态度变化幅度较大, 其中耕、林、草、水变化幅度在50%左右;居住用地呈现平稳增长态势;盐碱地的单一动态度从1.2%到1.31%, 年均扩张仅40.73 km2, 2000~2005年的年均增速是1990~2000年的1.09倍。

b.哈大齐工业走廊的土地综合动态度从0.31%到0.8%, 土地综合利用程度明显增加, 土地类型组分配置比例为耕:林:草:水:居住:盐碱=22:2.7:2.5:3:1.2:1, 其中水域与林地所受干扰较小、新增耕地分布与居住地周边。

土地利用变化动态监测不仅需要成熟地遥感技术支持, 更倚助于地理信息空间分析技术, 对哈大齐工业走廊15年的土地利用数据进行提取, 从数量上分析了土地利用动态, 由于土地利用类型种类较多而且空间分布过于分散, 因此并未做空间分布的分析, 日后会针对具体的某单一地类, 如居住用地、盐碱地做细致说明。

摘要：选取1990年、2000年、2005年Landsat TM、ETM+影像, 采用相对辐射校正不同时相的影像, 用最佳波段指数选取波段进行RGB融合, 将监督分类和目视解译结合有效提取哈大齐工业走廊土地利用数据, 通过土地利用变化模型分析土地利用的数量变化和空间分布特征。结果表明, 1990年-2005年哈大齐工业走廊的林地、草地和水域面积逐年减少、居住用地、盐碱地小幅增加、耕地涨幅明显;15年间各用地类型单一变化度波动较大, 土地综合利用度明显增加。

关键词：哈大齐工业走廊,土地利用,遥感监测

参考文献

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