國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星在余姚市灘涂圍墾土地利用變化監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用

余姚市國(guó)土資源局 戴 琳

浙江省土地勘測(cè)規(guī)劃院 敖為赳

國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星在余姚市灘涂圍墾土地利用變化監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用

余姚市國(guó)土資源局 戴 琳

浙江省土地勘測(cè)規(guī)劃院 敖為赳

衛(wèi)星遙感技術(shù)向來在國(guó)土資源工作中有著充分的利用，但之前多使用國(guó)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用在土地利用變更及違法用地調(diào)查等方面。隨著國(guó)產(chǎn)02C、GF-1、GF-2等高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的逐漸應(yīng)用，國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的來源可靠、精準(zhǔn)度高、獲取周期短等優(yōu)勢(shì)必將對(duì)國(guó)土資源工作帶來新的變革。本文以余姚市灘涂圍墾區(qū)域?yàn)槔芯繃?guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星在土地利用變化監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用。浙江省擁有悠久的灘涂圍墾歷史。近年來，更是將海涂資源開發(fā)利用作為一項(xiàng)重要的國(guó)土開發(fā)事業(yè)，視其為實(shí)現(xiàn)耕地總量平衡的主要途徑、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)、保障耕地占補(bǔ)平衡的有效手段。

圖1 余姚全市及灘涂圍墾區(qū)域遙感影像圖

表1 余姚市灘涂圍墾區(qū)域土地面積 （1990-2015年）變化表

余姚市北部有23公里海岸線，按照《錢塘江河口尖山河段整治規(guī)劃》，可圍墾土地共11.2萬畝，其中農(nóng)業(yè)區(qū)域6.2萬畝，工業(yè)區(qū)域5萬畝（灘涂圍墾區(qū)域見圖1），截至目前，已完成合圍面積9.2萬畝，已墾造耕地總面積3.76萬畝，新增耕地3.25萬畝，已完成供地審批1.12萬畝，更有一期規(guī)劃總面積3.6萬畝的中意（寧波）生態(tài)園已經(jīng)落戶。不論是農(nóng)業(yè)還是工業(yè)，該區(qū)域都是余姚市最重要的發(fā)展區(qū)域及潛力空間。

一、國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星對(duì)灘涂圍墾面積及海岸線變化監(jiān)測(cè)

余姚市的土地面積是隨著時(shí)間的推移不斷增加的，主要得益于灘涂圍墾區(qū)域的土地面積增加。本文選取了1990、2000、2006、2009、2015年五個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的遙感影像圖進(jìn)行研究、分析，獲得了1990-2015年共計(jì)25年間余姚市灘涂圍墾區(qū)域土地面積及海岸線的變化情況。

分析得知：如表1所示，余姚市灘涂圍墾區(qū)域的總面積由1990年的464畝，逐漸增加到2000年的3095畝，2006年的23961畝，2010年的43162畝直至2015年的99740畝。而實(shí)際中，余姚市圍涂一期工程，總面積1.95萬畝，2001年由寧波市計(jì)劃委員會(huì)立項(xiàng)，2001年底開工，

2007年完工，堤線總長(zhǎng)20039米；余姚市圍涂二期工程，總面積2.77萬畝，2003年由寧波市計(jì)劃委員會(huì)立項(xiàng)，2006年開工，2010年完工，堤線總長(zhǎng)19745米；余姚市圍涂三期工程，總面積1.2萬畝，由于同慈溪市存在權(quán)屬爭(zhēng)議，尚未開工；余姚市圍涂四期工程，總面積5.28萬畝，2008年由寧波市發(fā)改委立項(xiàng)，2009年底開工，計(jì)劃于2016年完工，堤線總長(zhǎng)31102米。綜上，一是從時(shí)間因素上分析。如圖2所示，灘涂圍墾區(qū)域面積增長(zhǎng)主要集中在2000-2015年的15年期間，這與余姚市圍涂工程自2001年圍涂一期工程開工，2015年的圍涂四期工程合圍，而且施工力度及完成面積逐年增加的實(shí)際工程進(jìn)展是完全吻合的。二是從變化位置分析。先是一期圍涂區(qū)域，再是二期，最后是四期，而三期無變化，這也與余姚市圍涂工程的實(shí)際工程實(shí)施情況相一致。三是從海岸線變更上分析：海岸線也是逐步向北推移，直到2015年已經(jīng)基本達(dá)到《錢塘江河口尖山河段整治規(guī)劃》規(guī)定的圍涂指導(dǎo)線。

圖2 余姚市灘涂圍墾區(qū)域土地面積 （1990-2015年）變化趨勢(shì)圖

圖3 國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)土地利用變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)的技術(shù)路線

二、對(duì)土地利用變化的監(jiān)測(cè)

應(yīng)用02C、GF-1、GF-2等國(guó)產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對(duì)余姚市灘涂圍墾土地利用變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握圍墾區(qū)土地利用變化情況、違法違規(guī)占用情況，評(píng)價(jià)了國(guó)產(chǎn)高分辨率數(shù)據(jù)應(yīng)用于沿海區(qū)域?yàn)┩繃鷫ㄔ斓乇O(jiān)測(cè)的效果，總結(jié)了沿海區(qū)域?yàn)┩繃鷫ㄍ恋乩米兓O(jiān)測(cè)工作的工作流程和技術(shù)路線（見圖3）。

本監(jiān)測(cè)采用前后時(shí)相對(duì)比的方法，獲取余姚市圍墾工程進(jìn)展與土地利用類型變化情況。監(jiān)測(cè)以2013年高分一號(hào)影像為前時(shí)相影像，利用2014年3月、2015年5月、2015年10月共三個(gè)時(shí)相的國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像對(duì)浙江省余姚市圍墾區(qū)域土地利用變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。影像數(shù)據(jù)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)半年度全覆蓋，選用的影像云量小，色調(diào)均勻，便于監(jiān)測(cè)以及信息提取。影像經(jīng)預(yù)處理后，生成2米分辨率正射影像作為監(jiān)測(cè)底圖。經(jīng)套合圍涂墾造耕地項(xiàng)目、農(nóng)轉(zhuǎn)用項(xiàng)目、違法用地、供地項(xiàng)目等范圍紅線得到監(jiān)測(cè)圖，并根據(jù)項(xiàng)目材料及實(shí)地踏勘對(duì)監(jiān)測(cè)圖進(jìn)行復(fù)核，最終得到余姚市2013-2015年灘涂圍墾區(qū)域土地利用變化情況監(jiān)測(cè)圖（圖4）。

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明發(fā)生變化的圖斑總面積為1485畝。一是從地類因素分析（詳見表2），變化前地類多為新圍墾的灘涂，而新增圖斑以新增建設(shè)用地及新增溝渠為主，分別增加935畝、380畝，分別占總變化面積的63%和26%。二是從時(shí)間因素分析（詳見表3），三個(gè)時(shí)間段中，2014年3月至2015年5月圍涂區(qū)土地利用變化情況最劇烈，變化圖斑總面積為1106畝，占總變化面積的75%。經(jīng)查詢項(xiàng)目材料及實(shí)地調(diào)查，

菊芋最初被稱為“Sunroots”，由印第安人種植。隨著歐洲人的到來，菊芋被命名了多種多樣的拉丁名和常用名。Kays和Nottingham[2]收集并報(bào)道過在不同語言中，菊芋近100種常用的名字。現(xiàn)在的一些最常用的英文名字包括Jerusalem artichoke，Sun-choke，Topinambur，Woodl and sun ower和 Earth apple。

以上分析結(jié)果均同實(shí)際情況相一致。

圖4 余姚市2013-2015年灘涂圍墾區(qū)域土地利用變化情況

圖5 四期圍區(qū)橫塘南塊墾造耕地區(qū)域衛(wèi)星影像及實(shí)地照片變化圖

表2 余姚市2013-2015年灘涂圍墾區(qū)域地類變化情況

表3 不同時(shí)相內(nèi)余姚市灘涂圍墾區(qū)域土地面積變化情況

三、對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的監(jiān)測(cè)

1.墾造耕地項(xiàng)目監(jiān)測(cè)、監(jiān)管

作為寧波市下達(dá)墾造耕地計(jì)劃任務(wù)最多的地區(qū)，余姚市2008-2015年累計(jì)墾造新增耕地3.38萬畝，其中圍涂墾造新增耕地3.25萬畝，占總面積的96%，根據(jù)現(xiàn)有圍涂規(guī)劃，預(yù)計(jì)2016-2018年尚可墾造耕地總面積2.13萬畝，預(yù)計(jì)新增耕地1.6萬畝。灘涂圍墾區(qū)域的墾造耕地是保障余姚市耕地占補(bǔ)平衡的最主要途徑，是確保余姚市耕地面積和糧食安全的重要手段。

余姚市四期圍區(qū)橫塘南塊的墾造耕地項(xiàng)目總面積9400畝，圍涂工程于2012年開工，于2013年7月完成合圍，造地項(xiàng)目于2014年6月立項(xiàng)、2015年1月完工，新增耕地8300畝，國(guó)家利用等級(jí)為8。利用國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)該區(qū)域內(nèi)的墾造耕地項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，使得能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)管項(xiàng)目的進(jìn)展情況、工程質(zhì)量情況等，得到了良好的效果，衛(wèi)星影像同實(shí)地招標(biāo)對(duì)比見圖5。

2.標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目監(jiān)測(cè)、監(jiān)管

余姚市的灘涂圍墾造地區(qū)域在墾造耕地保障了全市的耕地占補(bǔ)平衡的同時(shí)，進(jìn)一步加大工作力度、努力提高耕地質(zhì)量，建成了“田成塊、路成行、溝渠暢”的標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。余姚市一期圍區(qū)標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田區(qū)域總面積7500畝（位置見圖6），造地項(xiàng)目于2008年6月立項(xiàng)，于2009年7月通過驗(yàn)收，新增耕地6051畝，標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目于2010年實(shí)施，于2013年通過了寧波市農(nóng)業(yè)局的質(zhì)量評(píng)定及省國(guó)土廳的復(fù)核驗(yàn)收，建成了標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田5981畝。利用國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，使得能夠?qū)崟r(shí)了解該區(qū)域的土地利用變化情況、工程進(jìn)展情況及作物種植情況等（衛(wèi)星影像同實(shí)地招標(biāo)對(duì)比見圖7），有效地協(xié)助了國(guó)土部門對(duì)該區(qū)域的監(jiān)管。

四、結(jié)論

1.國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)來源便捷、可靠、精度高、成本低

國(guó)產(chǎn)02C、GF-1、GF-2等高分辨率衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù)及時(shí)、全面，能及時(shí)提供現(xiàn)勢(shì)性很強(qiáng)的地面土地資源圖形數(shù)據(jù)信息，并且可以實(shí)現(xiàn)

衛(wèi)星分辨率為0.8米，數(shù)據(jù)精度高，可以滿足1∶5000及以上比例尺圖件成圖，且完全符合國(guó)土資源管理利用等方面的精度要求。

國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲得周期短，有著常規(guī)方式無可比擬的高效優(yōu)勢(shì)。

國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星成本低，數(shù)據(jù)獲取的便捷度較以往有較大提高，具有替代國(guó)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)的潛力。

數(shù)據(jù)易于保存、攜帶、復(fù)制、修改，易于跟GIS數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)共享。

圖6 一期圍區(qū)標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目區(qū)位圖

圖7 一期圍區(qū)標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田區(qū)域衛(wèi)星影像及實(shí)地照片變化圖

2.國(guó)土應(yīng)用廣泛

現(xiàn)階段初步成果表明，國(guó)產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星能較好地結(jié)合地方國(guó)土業(yè)務(wù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。從空間分辨率、時(shí)間分辨率、覆蓋范圍、重訪周期等角度來看，均能滿足監(jiān)測(cè)和應(yīng)用需求。國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星不僅能提供圍墾范圍、圍墾區(qū)土地利用變化的信息，還能滿足半年度、甚至季度的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)需求。

圍墾范圍的監(jiān)測(cè)能體現(xiàn)出近年來圍墾規(guī)模與趨勢(shì)，通過結(jié)合圍墾區(qū)周圍自然經(jīng)濟(jì)條件、發(fā)展規(guī)劃等，對(duì)圍涂區(qū)域可持續(xù)發(fā)展起到輔助作用。

國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星在國(guó)土資源工作中有巨大的應(yīng)用潛力。發(fā)揮國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星高分辨率的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合地理狀況與土地利用需求的特點(diǎn)，尋找契合點(diǎn)，可在土地整治工程項(xiàng)目選址和監(jiān)管、基本農(nóng)田保護(hù)和劃定、低效用地再開發(fā)、土地利用變更調(diào)查、違法用地監(jiān)測(cè)、礦產(chǎn)資源管理、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)、土地利用總體規(guī)劃執(zhí)行等幾乎涵蓋國(guó)土業(yè)務(wù)涉及的所有領(lǐng)域，開展更廣泛的應(yīng)用。

3.實(shí)際工作中存在的問題

數(shù)據(jù)保障能力有待提高。由于數(shù)據(jù)時(shí)相與數(shù)據(jù)質(zhì)量等原因造成影像獲取滯后，往往不能及時(shí)獲取當(dāng)季的影像，監(jiān)測(cè)結(jié)果的時(shí)效性難以保障。此外，實(shí)現(xiàn)同一時(shí)相全覆蓋有難度，影像數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳。

自動(dòng)化、流程化處理的需求難以滿足。整個(gè)流程中幾乎所有影像處理和信息提取均以單景為基礎(chǔ)，人工處理、解譯、分析進(jìn)行。亟需在建立標(biāo)準(zhǔn)的處理流程的基礎(chǔ)上，開發(fā)自動(dòng)化（或高度自動(dòng)化）、流程化處理影像、提取信息的工具。通過自動(dòng)化的處理模式，綜合利用不同國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星，這樣的模式將在土地業(yè)務(wù)上有巨大的應(yīng)用需求。

4.幾點(diǎn)啟示

地方應(yīng)充分利用國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星的優(yōu)勢(shì)，尋找土地業(yè)務(wù)與國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星的契合點(diǎn)，提高業(yè)務(wù)效率。

國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星的應(yīng)用，應(yīng)從地方實(shí)際需求出發(fā)，由點(diǎn)至面，形成流程化、標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用體系。

地方迫切需要省級(jí)單位提供數(shù)據(jù)保障與技術(shù)支持，提高數(shù)據(jù)的效率和質(zhì)量，使土地業(yè)務(wù)流程更為順利。