遙感技術(shù)在我國土地管理中的應(yīng)用

王陽 張磊

摘 要：本文介紹了遙感技術(shù)的基本概念、主要特點(diǎn)及工作原理。利用遙感技術(shù)進(jìn)行國土資源概查、詳查，分析土地利用動態(tài)監(jiān)測的發(fā)展過程及當(dāng)前應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行土地管理的現(xiàn)狀， 結(jié)果表明： 遙感技術(shù)能滿足土地日常管理的需要。因此， 利用現(xiàn)代遙感技術(shù)快速、準(zhǔn)確地為國土資源管理工作提供技術(shù)支持和產(chǎn)業(yè)化服務(wù)， 已日益獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益， 充分顯示出遙感技術(shù)在土地資源管理中所發(fā)揮的巨大作用和未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；土地管理；概查；詳查；動態(tài)監(jiān)測

1 遙感技術(shù)的概念、特點(diǎn)及原理

（一）“遙感”的概念界定

目前學(xué)術(shù)界比較認(rèn)可的對于“遙感”的定義為利用遙感器裝置對地面物體進(jìn)行探測，得出待測物體的相關(guān)性質(zhì)，根據(jù)待測物體對于波譜產(chǎn)生的不同反映而識別出地面上的待測物，它有從遙遠(yuǎn)的地方感知物體的含義。遙感技術(shù)主要是指空對地的遙感，也就是從遠(yuǎn)離地面的不同工作平臺上通過傳感器裝置，對地球表面物體的電磁波信息進(jìn)行探測，并通過信息的傳輸和處理以及判讀，對地球表面資源與環(huán)境條件進(jìn)行檢測技術(shù)。

（二）遙感技術(shù)的主要特點(diǎn)

1、遙感技術(shù)可以獲得大范圍的數(shù)據(jù)資料

由于陸地衛(wèi)星的軌道為910km左右，而遙感技術(shù)所應(yīng)用飛機(jī)的飛行高度為10km左右，所以通過遙感技術(shù)可以獲得較大范圍的數(shù)據(jù)信息。

2、遙感技術(shù)獲得信息的速度快、周期短，能滿足時(shí)效性要求

由于衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，因此對于衛(wèi)星所經(jīng)過區(qū)域的自然現(xiàn)象能夠獲取到最新的資料信息，以便及時(shí)更新原有信息。或通過對待測物體信息資料的變化對比進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠做到數(shù)據(jù)的及時(shí)更新，所以從這個(gè)角度來說，人工實(shí)地測量的劣勢顯而易見。

3、獲取信息受條件限制少

由于遙感技術(shù)基本不受地面條件的限制，所以航天遙感技術(shù)對于待測物體的各種信息資料能夠做到方便及時(shí)的獲取。尤其是對于自然條件極為惡劣的沙漠、沼澤和山高路險(xiǎn)的地方。

4、遙感技術(shù)所獲得信息的手段較多，信息資料龐大

遙感技術(shù)所獲得的數(shù)據(jù)信息應(yīng)用于不同的研究領(lǐng)域和不同的研究目的，為實(shí)現(xiàn)這一方面的要求，可以通過選用不同波段的遙感儀器來獲得信息。同時(shí)對于地區(qū)的內(nèi)部信息，可以通過不同波段對于物體的穿透性來完成。

（三）遙感技術(shù)的原理

通常，波是指振動的傳播，電磁波即是電磁振動的傳播。根據(jù)波長的長短可以把電磁波的波段進(jìn)行劃分，從目前的情況來看，電磁波的波段主要包括γ-射線、X-射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波（按照波長由短至長依次劃分）。穿透力越強(qiáng)的電磁波波長越短，紫外線、可見光、紅外線到微波的光譜段主要應(yīng)用于遙感探測技術(shù)。太陽所發(fā)出的光是一種電磁波，因?yàn)樗请姶泡椛湓?。?dāng)太陽照射出來的光從宇宙空間穿過大氣層到地面的時(shí)候，大氣層會對太陽光進(jìn)行吸收以及輻射，因此也造成了太陽光的衰減。大氣層對于太陽光的吸收和輻射作用有一定的差異，所以大氣層對于太陽光的吸收和散射的影像也有一定的區(qū)別。由于地面上的任何物體只要溫度高于絕對零度就會產(chǎn)生反射、吸收以及透射、輻射電磁波的特性。每種待測物體的特性以及照射光的波長不同，所以其對照射光的反射率也有一定的差異。

目前，遙感信息的應(yīng)用分析已經(jīng)從靜態(tài)分析向動態(tài)監(jiān)測過渡，從單一遙感資料向多時(shí)相、多數(shù)據(jù)源的融合與分析，遙感技術(shù)也逐漸向高空間分辨率以及高時(shí)間分辨率和高光譜分辨率的方向發(fā)展。遙感技術(shù)的充分發(fā)展可以減少野外作業(yè)和目視解譯的工作量。

2 遙感技術(shù)在土地管理中的應(yīng)用

（一）國土資源概查

遙感對土地資源的宏觀研究，通常包括土地類型、土地利用、土地質(zhì)量評價(jià)等宏觀分析。

為改變我國土地資源家底長期不清的局面，1980年在國家科委的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，把“利用遙感技術(shù)進(jìn)行全國土地資源調(diào)查制圖”的研究課題列為國家攻關(guān)項(xiàng)目，組織國家測繪局測繪科學(xué)研究所、林業(yè)部調(diào)查規(guī)劃院、農(nóng)牧漁業(yè)部土地管理局等46個(gè)單位近300多名科技人員，經(jīng)過團(tuán)結(jié)協(xié)作、聯(lián)合攻關(guān)，利用3年時(shí)間，應(yīng)用遙感技術(shù)查清了國家級土地資源的數(shù)據(jù)和分布，完成了全國土地利用調(diào)查制圖，填補(bǔ)了我國土地資源面積的空白。

1）數(shù)據(jù)源

研究并使用了800余幅衛(wèi)星像片、670張航空像片、3萬余幅地形圖，560幅LandsatMSS圖像。

2）技術(shù)方法

（1）國土面積量算采用精密地球橢球面積精密公式，全部采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行對算平差。

（2）全國選用5100個(gè)控制點(diǎn)，使用先進(jìn)的大型糾正儀對560張衛(wèi)星像片進(jìn)行對點(diǎn)糾正，在放大為1∶25萬比例尺的彩色衛(wèi)星像片上進(jìn)行土地利用分類。

（3）全國和各省15種土地利用面積的量算采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法和成圖法雙軌作業(yè)，兩種方法量算的全國主要地類面積的相對誤差小于10%，其中農(nóng)地和林地小于5%。

（4）按不同的土地利用單元，從全國選擇了300個(gè)典型樣區(qū)，建立了彩色、結(jié)構(gòu)、相關(guān)分布、垂直分布、水平分布、坡位、形狀、時(shí)態(tài)八種科學(xué)分類判讀標(biāo)志。

（5）以內(nèi)業(yè)判讀為主，外業(yè)典型考察為輔，圖上耕地精確定位勾繪的最小圖斑為1mm2，全國共選用3萬多張航空像片，對8個(gè)省抽查1053個(gè)點(diǎn)，主要地類的判對率均在90%以上。

（6）衛(wèi)星像片、航空像片、地圖、農(nóng)時(shí)物候歷等多種資料相結(jié)合。在衛(wèi)星像片量算的基礎(chǔ)上，全國選用670張航空像片，放大為1∶5000的比例尺，求出田中的小路、小水塘、田埂等非耕地系數(shù)。

（二）國土資源詳查

盡管首次利用遙感技術(shù)基本上查清了我國土地資源的數(shù)據(jù)和分布，填補(bǔ)了我國土地資源面積長期不清的空白，但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)和條件所限，使用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面分辨率為79m的LandsatMss。方法上主要是對衛(wèi)星像片進(jìn)行光學(xué)處理—經(jīng)幾何校正后放大為1∶25萬的假彩色合成圖像，雖成本低，但幾何精度不夠高。這對于人口多，耕地少，把“十分珍惜每一寸土地，合理利用每一寸土地”作為基本國策的中國來講，遠(yuǎn)不能滿足國家土地資源管理的需求。

根據(jù)國務(wù)院要求，為進(jìn)一步徹底查清我國土地權(quán)屬、類型、質(zhì)量、分布及利用情況，原國家土地局從1984年5月開始，歷時(shí)十余年，在全國范圍內(nèi)開展了大規(guī)模的土地資源詳查工作。

1）數(shù)據(jù)源

這次詳查使用了大量高精度（分辨率）的遙感數(shù)據(jù)源；中東部發(fā)達(dá)地區(qū)使用航空攝影資料，西部困難地區(qū)使用陸地衛(wèi)星TM資料，地面分辨率為30m從數(shù)據(jù)源上保證了這次詳查結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2）技術(shù)方法

（1）以縣（市）為單位統(tǒng)一組織力量。

（2）采用航空航天遙感技術(shù)，按照國家統(tǒng)一技術(shù)規(guī)程，進(jìn)行全野外調(diào)查工作。

（3）外業(yè)調(diào)查是以航空航天遙感像片和大比例尺地形圖為主。

（4）以行政村或農(nóng)、林、牧、漁場等為基本單元的調(diào)查方法。

（5）技術(shù)手段以計(jì)算機(jī)和光學(xué)結(jié)合處理的方法。

（三）土地利用動態(tài)監(jiān)測

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和土地利用變化趨快，原有的土地利用數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)了現(xiàn)勢性差、失真嚴(yán)重、數(shù)據(jù)更新過程中精度、速度慢等問題，如何準(zhǔn)確反映出土地利用的變化，是國土資源管理的一個(gè)難題。從1999年開始，國家正式啟動“利用遙感影像進(jìn)行土地利用動態(tài)監(jiān)測項(xiàng)目”。根據(jù)新一輪國土資源大調(diào)查的部署，國土資源部組織開展了首次利用多源、高分辨、多時(shí)相的衛(wèi)星遙感資料，1999-2001年期間，共應(yīng)用400余景30m多光譜TM和1500多景10m全色SPOT衛(wèi)星數(shù)據(jù)，綜合應(yīng)用圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)，連續(xù)對全國66個(gè)50萬人口以上重點(diǎn)城市和其他經(jīng)濟(jì)熱點(diǎn)城市的年度新增建設(shè)用地及其占用耕地情況進(jìn)行動態(tài)遙感監(jiān)測，監(jiān)測范圍涉及171個(gè)（次）城市的1465個(gè)（次）市區(qū)及近郊，累計(jì)監(jiān)測面積約140×104km2。

1）數(shù)據(jù)源選擇

1998年（8～11月）美國LandsatTM、ETM+30m多光譜數(shù)據(jù)，法國SPOT全色數(shù)據(jù)；1999年（8～11月）美國LandsatTM、ETM+30m多光譜數(shù)據(jù)，法國SPOT全色數(shù)據(jù)；重點(diǎn)地區(qū)使用了1∶3.5萬比例尺的航空像片。

2）技術(shù)方法

（1）選取兩個(gè)時(shí)相的SPOT、TM為主要數(shù)據(jù)源，對其進(jìn)行糾正、配準(zhǔn)和數(shù)據(jù)融合，以提高地物的光譜識別能力和空間分辨率。

（2）利用計(jì)算機(jī)自動提取技術(shù)和人機(jī)交互的方式發(fā)現(xiàn)變化特征信息，經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員的外業(yè)核查，并輔以土地詳查和變更調(diào)查等資料。

（3）對變化圖斑進(jìn)行人機(jī)交互式后處理，以獲得變化圖斑的類型、位置、范圍和面積等信息。從而得到當(dāng)年耕地和非耕地變更和占用信息。

3 遙感技術(shù)應(yīng)用設(shè)想

（一）確定“3S”技術(shù)應(yīng)用的主要目標(biāo)

由于土地資源動態(tài)調(diào)查、監(jiān)測是土地管理的基礎(chǔ)，今后的主要目標(biāo)是應(yīng)用高新技術(shù)，改變傳統(tǒng)落后的調(diào)查、監(jiān)測方法，實(shí)現(xiàn)土地動態(tài)監(jiān)測調(diào)查、監(jiān)測工作科學(xué)化、制度化、現(xiàn)代化、信息化。

（二）明確應(yīng)用的主要內(nèi)容

在應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行調(diào)查時(shí)，利用國內(nèi)（CBERS）與國外（TM、SPOT）的數(shù)據(jù)源，根據(jù)不同地區(qū)、不同時(shí)相土地利用現(xiàn)狀光譜特征，對典型樣區(qū)設(shè)立解譯標(biāo)志，加上內(nèi)業(yè)分類和外業(yè)GPS測量，建立基礎(chǔ)影像數(shù)字地圖，形成新的信息系統(tǒng)。在應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，根據(jù)土地利用變化程度，確定重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)和一般監(jiān)測區(qū)，通過各種技術(shù)手段提取變化圖斑，在土地變更調(diào)查匯總前進(jìn)行核查和測量，實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測和變更調(diào)查的有效結(jié)合。

（三）發(fā)展方向

GIS、RS和GPS三者集成利用，構(gòu)成為整體的、實(shí)時(shí)的和動態(tài)的對地觀測、分析和應(yīng)用的運(yùn)行系統(tǒng)，提高了GIS的應(yīng)用效率。目前隨著3S技術(shù)的日益成熟，3S集成技術(shù)在土地調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)產(chǎn)品生成中，呈現(xiàn)著強(qiáng)大的生命力，在土地利用更新調(diào)查、土地利用動態(tài)監(jiān)測中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。例如土地變更調(diào)查現(xiàn)代3S技術(shù)集成運(yùn)用示范項(xiàng)目的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了土地變更調(diào)查信息實(shí)時(shí)、快速、高精度的采集和處理，解決了傳統(tǒng)調(diào)查方法工作量大、勞動強(qiáng)度大、工作效率低、精度低的問題，使得土地調(diào)查工作量和勞動強(qiáng)度大大減少，工作效率和調(diào)查精度大大提高，而且完全能滿足1∶1萬、1∶5000和1∶2000土地利用現(xiàn)狀調(diào)查精度的要求，在新一輪土地調(diào)查中為“土地利用現(xiàn)狀、土地權(quán)屬、日常變更等”服務(wù)。因此，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的支持下，大力發(fā)展“3S”集成系統(tǒng)，以RS為信息源、以GPS為空間坐標(biāo)、以GIS為工作平臺，形成一種有機(jī)的結(jié)合、在線的連接、實(shí)時(shí)的處理和系統(tǒng)的整體性，是今后的發(fā)展方向和必然趨勢。

4 結(jié)語

迅速發(fā)展的數(shù)字遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，為土地利用現(xiàn)狀及變化信息的獲取提供了及時(shí)有效的技術(shù)手段。遙感技術(shù)應(yīng)用的第二階段必然是動態(tài)監(jiān)測，遙感由靜態(tài)到動態(tài)，由定性解釋到定量調(diào)查，這是它的必然過程。遙感技術(shù)在土地資源管理中應(yīng)用的深度和廣度必然會日新月異，多時(shí)相、高分辨率的遙感數(shù)據(jù)會進(jìn)一步加強(qiáng)高精度、大比例尺土地利用動態(tài)監(jiān)測。在時(shí)空一體化的基礎(chǔ)上，“3S”一體化技術(shù)的研究成為必然趨勢，其應(yīng)用成果將更好地把握土地利用變化趨勢，為經(jīng)濟(jì)社會資源的和諧發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

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