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土地利用动态遥感监测技术及应用田齐丹

发表时间：2021/6/1 来源：《基层建设》2021年第2期作者：田齐丹

[导读] 摘要：土地资源是重要的生产资料，它的发展变化，一方面影响着全球环境的发展，另一方面又是人们赖以生存和发展的基础。

        北京地星伟业数码科技有限公司北京 100080
        摘要：土地资源是重要的生产资料，它的发展变化，一方面影响着全球环境的发展，另一方面又是人们赖以生存和发展的基础。为了能够使土地资源得到更好的利用和规划，高速高效地对土地资源的变化趋势进行监测，成为了重要的工作内容。通过对土地利用动态监测的目的和任务进行系统的说明和介绍，分析遥感技术在土地利用动态监测中的应用，并且对其概念、方法以及监测中的重点进行归纳，为遥感技术的提高提供不可或缺的依据。
        关键词：遥感技术；土地利用动态监测；应用
        遥感(ＲemoteSensing，简称ＲS)狭义而言，是指在高空或外层空间的各种平台，运用各种传感器(如摄影仪、扫描仪和雷达等)获取地表的信息，通过数据的传输和处理，从而实现研究地面物体的形状、大小、位置、性质及其环境的相互关系的一门现代化应用技术。遥感技术为土地利用动态遥感监测提供了大范围、多时相的土地利用信息，利用这些遥感信息可以实时、有效的对土地资源利用进行动态监测，及时掌握土地利用各种数据信息的变化。
        1土地利用动态监测系统技术流程
        第三次全国国土调查（简称“三调”）以后，以三调DOM影像图为基础底图，高程数据等控制资料为基础，以区县为单位，采用制作最新的正射影像图，与第三次全国国土调查数据库等数据资料叠加的数据及图件为基础，运用遥感图像处理与识别技术，按照相关技术要求，采用人机交互等多种技术方法，提取土地利用变化图斑，并按照最新影像特征识别和初判图斑类型，从遥感图像上提取变化信息，从而达到对土地利用变化情况进行及时、直接、客观的定期监测，核查土地利用总体规划及年度用地计划的执行情况，并重点检查每年土地变更调查汇总数据，为国家宏观决策提供比较可靠、准确的土地利用变化情况，同时对违法或涉嫌违法用地的地区及其他特定目标等进行快速的日常监测，为违法用地的查处以及突发事件的处理提供依据。
        1．1数据获取
        要求数据及资料来源连续、稳定；能满足监测的精度要求；价格适中；易于获取。根据原始影像分辨率，按0.5米的倍数就近采样，各主数据类型采样间隔要求，全色与多光谱融合的，注明融合后采样间隔。根据各地土地利用变化特点以及遥感资料的保障能力，按影像分辨率划分监测区，采取高分辨率优于低分辨率的原则对遥感卫星数据进行补充。
        1．2数据预处理
        1)几何校正
        遥感几何校正基本环节有两个:一是像素坐标变换；二是像素亮度重采样。根据所采用的遥感数据特点和《土地利用动态遥感监测规程》的要求，工作中采用的图像校正方法主要是二次多项式法，亮度重采样则采用三次卷积法。根据原始影像分辨率，按0.5米的倍数就近采样，全色与多光谱融合的，仅注明融合后采样间隔。
        2)图像配准
        配准是把图像数据集映射到统一的坐标框架下。配准精度会直接影响变化信息监测质量。采用基础底图和高程数据为纠正基础，选取待纠正影像和基础底图上均有的同名明显特征地物点为纠正控制点，避免在基础底图镶嵌线附近、存在错误或误差超限的区域采集。
        3)跨带处理
        当监测区在相邻两带的面积相差较大，将较小面积部分转换到较大面积部分所在带；当面积相近时，应移动中央子午线，使其位于监测区中央区域。处理方法有实时跨带处理、脱机处理。
        1.3遥感数据融合
        1.3.1融合的目的
        数据融合的目的是通过将监测区内两个或多个时相的多光谱数据与全色波段融合，提高卫星影像数据的空间分辨率和光谱分辨率，增强影像判读的准确性。同时，两个时段影像的交叉融合又会突出变异，有助于检测出变化信息。DOM保持纹理清晰，色调均匀，反差适中。彩色影像模拟自然真彩色，光谱信息丰富，能准确反映土地利用特征，尽可能保持影像色彩统一。
        1.3.2制定DOM技术流程
        根据不同数据源的特点制定DOM技术流程，主要分为以下四种。
        1)对于仅有全色波段数据，先从基础底图上采集控制点，结合高程数据，对其进行正射纠正，然后镶嵌、裁切制作县级辖区DOM，技术流程见图(a)（除蓝色虚线框部分）。
        2)对于仅有多光谱数据，先检查各波段是否匹配，不匹配先进行相互配准，再进行波段组合，合成RGB影像。再以基础底图和高程数据为控制基础对其进行正射纠正，最后镶嵌、裁切制作县级辖区DOM，技术流程见图（b）。

                            （a）
        3)对于全色与多光谱配对数据。如果多光谱与全色数据同步获取，匹配精度较高时，首先需要对多光谱进行波段重组，合成模拟自然真彩色，然后与全色波段融合，最后纠正、镶嵌、裁切制作县级辖区DOM，技术流程见图（c）(除红色虚线框部分)。
        4)对于全色与多光谱配对数据。如果全色与多光谱数据不同步获取或匹配精度不好时，可以从基础底图上采集控制点，结合高程数据，对其全色数据进行正射纠正，同时对其多光谱数据进行波段重组，合成模拟自然真彩色，然后再将多光谱数据对全色数据进行配准、融合，最后镶嵌、裁切制作县级辖区DOM，技术流程见图(a)；或将各波段匹配好的多光谱数据与全色数据进行配准、融合，再将融合后影像从基础底图上采集控制点，结合高程数据进行正射纠正，最后镶嵌、裁切制作县级辖区DOM，技术流程见图（c）。

                                （b）
        2遥感技术在土地利用动态监测中的应用
        根据我国国土变更调查工作需求，提取土地利用变化图斑，并按照最新影像特征识别和初判图斑类型。为保证全国国土利用变更调查工作的有效开展，将以区县级行政辖区为单元，按照“完成一批、检查一批、下发一批”的原则，及时将遥感监测成果提供给地方使用。同时，根据部相关司局及国家相关部门和单位业务需求，按照规范程序提供应用。
        1）疑似新增建/构筑物图斑监测：依据最新时相影像和三调数据库，提取原数据库地类为非建设用地，影像特征疑似为新增建/构筑物的图斑，并按照影像特征细化分类。
        2）原建设用地、设施农用地变化监测：依据最新时相影像和三调数据库，提取原数据库地类为建设用地、设施农用地，影像特征为建（构）筑物正在拆除或已清理、植被已恢复，并按照影像特征细化分类。
        3）数据库单独图层变化监测：依据最新时相影像和三调数据库，提取原数据库中“推（堆）土区”、“光伏板区”、“拆除未尽区”、“临时用地”单独图层，影像特征发生变化的图斑，并按照影像特征细化分类。
        4）农用地变化监测：依据最新时相影像和三调数据库,提取数据库地类为耕地、园地、林地、草地，影像特征发生变化的图斑，并按照影像特征细化分类。
        5）新增围填海图斑监测：依据“前一年”和“后一年”两期遥感正射影像，提取影像特征为新增围填海图斑，并按照影像特征细化分类。
        结束语
        综上所述，遥感技术作为一项先进的科学技术，其在未来的时间里必将有很好的发展前景，而随着我国遥感技术的不断发展，遥感技术在土地利用动态监测中的应用也会越来越广泛。因此，相关的工作人员在未来的时间里，应该对土地利用动态的遥感监测技术以及方法做进一步的研究和探讨，使遥感技术能够更加完善，为我国国土资源的有效开发与管理提供绝对的技术支持，从而实现我国国土资源的充分利用。

                            （c）
        图2 正射影像图的制作流程
        参考文献
        ［1]杨武年，刘恩勤，陈宁，等.成都市土地利用遥感动态监测及驱动力分析[J].西南交通大学学报，2019，45（2）：185-190.
        ［2]宋永亮.土地利用遥感动态监测的质量管理[J].科技资讯，2016（22）：43-44.
        ［3］余婧峰.遥感技术在土地利用动态监测中的应用［J］.测绘，2012(1):25－29.