土地調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測中的遙感技術(shù)分析

李文波

摘 要：本文首先概述了遙感技術(shù)的相關(guān)情況，然后闡述了土地利用現(xiàn)狀調(diào)查與變更的技術(shù)路線，其次探討了遙感技術(shù)在土地利用變更調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用，最后對遙感技術(shù)在土地利用動態(tài)變化中的應(yīng)用方法進行了詳細的分析。隨著遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，我國的土地利用變更調(diào)查方法也隨著有了進步，將遙感技術(shù)結(jié)合到土地調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測中就能夠快速準(zhǔn)確的提取土地利用變化信息，對我國的土地資源和科學(xué)管理的發(fā)展有著重要意義。

關(guān)鍵詞：土地調(diào)查;動態(tài)監(jiān)測;遙感技術(shù)

傳統(tǒng)的土地利用及變化情況的調(diào)查方法主要是通過對歷史數(shù)據(jù)資料的參考，和對實地測點進行的定時監(jiān)測來進行調(diào)查的。與新的調(diào)查技術(shù)相比，傳統(tǒng)的土地調(diào)查方法不僅工期長，誤差大，而且耗費也高。在新的土地調(diào)查技術(shù)中，遙感技術(shù)以其快速、準(zhǔn)時、準(zhǔn)確的提取相關(guān)土地利用變化信息，及時更新土地利用現(xiàn)狀圖等優(yōu)勢，在土地調(diào)查以動態(tài)的監(jiān)測中得到了廣泛的運用，并且對相關(guān)土地資源的科學(xué)管理及合理有效利用都有著非常重要的意義。

1 遙感技術(shù)的概念及原理

1.1 遙感技術(shù)的概念

遙感技術(shù)主要是指在不直接接觸目標(biāo)物體的情況下進行遠距離感知的一門探測技術(shù)。具體來講，是指在高空中或者其他外層空間上，通過運用各種傳感器來獲得可以反應(yīng)地表特征的相關(guān)數(shù)據(jù)，在通過運輸，變換和處理來提取有用的信息，由此實現(xiàn)研究地表物體各種情況的一門現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。在民用方面，遙感技術(shù)廣泛用于土地利用規(guī)劃、環(huán)境污染監(jiān)測、地球資源普查、植被分類、農(nóng)作物病蟲害和作物產(chǎn)量調(diào)查、地震監(jiān)測、海洋研制等方面。

1.2 遙感技術(shù)應(yīng)用流程

在土地調(diào)查動態(tài)監(jiān)測中，對比例尺和測量結(jié)果的精確度，較高的要求和一定規(guī)范，傳統(tǒng)的測量技術(shù)免不了會出現(xiàn)誤差，而先進遙感測量技術(shù)對測量數(shù)據(jù)的精確性和及時性有一定保障，能夠為土地調(diào)查動態(tài)監(jiān)測部門提供和分析出土地利用及土地變化的具體情況，是我國土地資源應(yīng)用與管理重要數(shù)據(jù)來源和參考依據(jù)

遙感技術(shù)的運行流程有以下幾步：首先，將有關(guān)的遙感器在遙感平臺上設(shè)置好;其次，通過圖像處理設(shè)備接收和處理遙感圖像，收集到地面物體的相關(guān)信息，并把數(shù)據(jù)記錄下來給技術(shù)人員;技術(shù)人員接到數(shù)據(jù)后要根據(jù)此對圖像及數(shù)據(jù)進行分析和評判，利用信息技術(shù)和光學(xué)儀器，發(fā)現(xiàn)和總結(jié)地物數(shù)據(jù)信息的特點;最終經(jīng)過信息的分析，識別出需檢查和測量的地籍?dāng)?shù)據(jù)。地籍檢查和測量總的來說是一種測量工作，其中權(quán)屬調(diào)查是進行測量工作的基礎(chǔ)，而城鎮(zhèn)地籍測量的最終結(jié)果是具有一定法律效應(yīng)的，因此測量內(nèi)容具有規(guī)范性和特殊性。

1.3 土地利用遙感技術(shù)的原理

土地利用動態(tài)監(jiān)測是指根據(jù)目前的土地利用現(xiàn)狀，通過利用最新的遙感數(shù)據(jù)、全球定位系統(tǒng)以及地理信息系統(tǒng)工具等，將計算機網(wǎng)絡(luò)通訊等現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)與地面實地的勘測調(diào)查情況相結(jié)合，以達到對土地利用資源的連續(xù)、多分辨率、多目標(biāo)、實時的遙感動態(tài)監(jiān)測。在能夠快速準(zhǔn)確的對土地利用及變化信息進行獲取的同時，實現(xiàn)對土地利用及變化的實施動態(tài)監(jiān)控，為政府的宏觀調(diào)控提高相關(guān)的查考數(shù)據(jù)。

在對土地的利用及變化情況進行實時監(jiān)測時，在分類方法上，通常采用的是先分后比較和先比后分這兩種方法，在技術(shù)手術(shù)上，通常采用的是多源、多光譜、多時相、高光譜遙感數(shù)據(jù)的結(jié)合，及計算機自動處理技術(shù)與人機交互技術(shù)的結(jié)合，基礎(chǔ)圖件和遙感數(shù)據(jù)的結(jié)合等。在土地的利用及變化的定量研究方面，通常采用的主要方法是對土地利用及變化的相關(guān)模型進行構(gòu)建，一般采用的幾種模型包括：土地利用空間變化模型、土地需求量預(yù)測模型、土地資源數(shù)量量化模型、土地資源 生態(tài)背景質(zhì)量變化的模型、土地利用程度變化的模型以及土地利用變化區(qū)域差異的模型。

2 土地利用遙感技術(shù)進行動態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容與優(yōu)勢

土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測是指，對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的所有土地資源，進行各土地利用質(zhì)量、類型數(shù)量及具體空間分布情況等動態(tài)信息的獲取。土地利用遙感技術(shù)進行動態(tài)監(jiān)測的主要內(nèi)容是：直接、及時、客觀的定期監(jiān)測耕地和建設(shè)用地等土地利用的具體變化情況。對土地利用的總體規(guī)劃及年度土地利用的計劃執(zhí)行情況進行及時的檢查。對每年土地變更的調(diào)查匯總數(shù)據(jù)進行重點核查，并為國家制定宏觀決策時，提供了準(zhǔn)確可靠的土地利用變化情況數(shù)據(jù)。在日常的監(jiān)測中對有關(guān)違法或涉嫌違法用地的區(qū)域等進行快速的監(jiān)測，并為實發(fā)事件處理及違法用地的調(diào)查處理提供了相關(guān)依據(jù)。

目前，由于我國現(xiàn)行的土地管理體制的不完善，不僅導(dǎo)致了對非農(nóng)用地缺乏宏觀的掌控了，導(dǎo)致了“批荒占耕”、“閑置撂荒”、“多批少報”等現(xiàn)象的發(fā)生，更是造成國家大量土地資源及資產(chǎn)流失。只有通過加強監(jiān)督管理，才能夠有效控制這種土地流失、資源浪費現(xiàn)象的發(fā)生。及時的掌握土地利用類型變化情況的相關(guān)信息，是進行土地利用總體規(guī)劃、土地利用用途管制、基本農(nóng)田保護、等土地管理工作的必要條件。同時，掌握并獲得土地利用類型變化情況的相關(guān)信息，也是國家土地主管部門在制定相關(guān)土地利用政策和考核土地利用效果情況所必須的。在土地利用現(xiàn)狀及變化信息的獲取時，迅速發(fā)展的計算機技術(shù)和數(shù)字遙感技術(shù)能夠提供了及時且有效的技術(shù)手段。與傳統(tǒng)土地利用動態(tài)調(diào)查技術(shù)相比，數(shù)字遙感技術(shù)有著及時、宏觀、動態(tài)以及能夠得到同一區(qū)域在各個時間段上的影像系列信息等優(yōu)點，計算機有著快速處理信息的特點。

3 我國土地利用遙感技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

在我國，遙感技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用，從70年代開始就受到了廣泛關(guān)注，具體情況表現(xiàn)為：模仿了國際前沿技術(shù)并努力進行創(chuàng)新，在連續(xù)四個五年計劃中，給予了遙感技術(shù)重點支持，目前，在遙感應(yīng)用系統(tǒng)，遙感技術(shù)系統(tǒng)及GIS等方面均取得突出的進展。建立了國家級資源環(huán)境宏觀信息服務(wù)體系，即是指國家資源環(huán)境空間數(shù)據(jù)庫，包括三個省級示范系統(tǒng)、五個縣級服務(wù)系統(tǒng)及二個部級服務(wù)系統(tǒng)，且以中國1：25萬土地利用數(shù)據(jù)為核心，包括30多種資源環(huán)境相關(guān)要素，具有統(tǒng)計的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)精度及參數(shù)。

近年來，研究人類活動的科學(xué)家對尺度效應(yīng)問題的關(guān)注度越來越高，特別是人類活動在時間和空間不同尺度上對生態(tài)環(huán)境造成的較大影響背景下，諸多問題，如全球變暖、森林采伐現(xiàn)象、水資源管理、沙漠地域增多等，通過應(yīng)用遙感技術(shù)，遙感監(jiān)測的土地利用景觀格局多尺度上進行監(jiān)測和研究，感影像根據(jù)時空分辨率的不同對土地覆蓋特征進行了記錄，不同的全球變化模型對土地覆蓋景觀類型、空間分布特征所需要的尺度不同，最為重要的是，遙感拘束在基本的時間、空間尺度需要遙感技術(shù)不同的分辨率，土地覆蓋景觀格局作為重要參數(shù)需要滿足不同模型的不同需求。因此，要想解決諸多問題，需要建立發(fā)展一套科學(xué)合理的、可在不同尺度上出現(xiàn)的規(guī)則或不規(guī)則的景觀模式以及檢測尺度的定量化指標(biāo)體系。

4 我國土地利用遙感技術(shù)進行動態(tài)監(jiān)測的功能與特點

進行土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測的日常監(jiān)測研究的目的是為了能夠及時、準(zhǔn)確的掌握土地利用的具體狀況，并為國土資源管理部門在制定相關(guān)管理政策和落實各項具體的管理措施時提供了相關(guān)的依據(jù)、為能夠?qū)`法或者涉嫌違法用地的區(qū)域等進行快速且有效的日常監(jiān)測提供了科學(xué)的依據(jù)。根據(jù)我國的相關(guān)國情，我國土地利用遙感技術(shù)進行動態(tài)監(jiān)測的功能與特點具體表現(xiàn)為：

4.1 耕地變化和建設(shè)用地的擴展是監(jiān)測重點

非農(nóng)業(yè)建設(shè)的占地和農(nóng)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整是我國耕地減少的主要去向，在農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整時，所占用的耕地，由于具有可逆性的特點，所以耕地還能夠恢復(fù)，而在非農(nóng)業(yè)建設(shè)時，所占用的耕地就難恢復(fù)，所以對非農(nóng)建設(shè)用地擴展進行監(jiān)測是重點。

4.2監(jiān)測成果具有多樣性

通過對土地利用監(jiān)測情況，定期提供土地利用現(xiàn)狀的資料，以此來適應(yīng)各級土地管理機構(gòu)的相關(guān)需求。由于具體的資料包括反映土地利用面積數(shù)據(jù)、空間分布及變化等專題圖資料，使得監(jiān)測結(jié)果具有多樣性。

4.3監(jiān)測體系具有層次性

各級土地管理部門都設(shè)立相應(yīng)的監(jiān)測機構(gòu)，并且各級機構(gòu)互為關(guān)聯(lián)形成體系，各層次組成有機整體，既要保證監(jiān)測成果的統(tǒng)一性和可比性，保證監(jiān)測任務(wù)的完成，又能開展相關(guān)地區(qū)的監(jiān)測業(yè)務(wù)，提供相關(guān)地區(qū)的監(jiān)測成果。

4.4技術(shù)手段具有綜合性

依照我國土地利用監(jiān)測的相關(guān)任務(wù)和具體要求，在技術(shù)手段上采用航空遙感、衛(wèi)星遙感、地面調(diào)查和抽樣調(diào)查相結(jié)合的方法，通過各自優(yōu)勢互補，在總體功能上滿足了各項的具體要求。

5 土地利用現(xiàn)狀調(diào)查與變更的技術(shù)路線

隨著遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，我國的土地利用變更調(diào)查方法也隨著有了進步，將遙感技術(shù)結(jié)合到土地調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測中就能夠快速準(zhǔn)確的提取土地利用變化信息，對我國的土地資源和科學(xué)管理的發(fā)展有著重要意義。土地利用變更調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測是指按照國家相關(guān)規(guī)定，利用歷史數(shù)據(jù)對土地利用的情況進行實時監(jiān)控，可以預(yù)防或發(fā)現(xiàn)違法用地現(xiàn)象，這種傳統(tǒng)的土地利用變更調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測方法的誤差性大、費用高，但隨著科學(xué)技術(shù)的進步，嶄新的土地利用變更調(diào)查方法正逐步形成，其主要技術(shù)路線可總結(jié)為三個方面：一是利用遙感技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)土地利用變化信息;二是利用全球定位系統(tǒng)技術(shù)快速準(zhǔn)確的獲取土地利用變化信息所在的位置坐標(biāo);三是令地理信息系統(tǒng)技術(shù)對土地利用的數(shù)據(jù)進行更新、統(tǒng)計及分析。

6 遙感技術(shù)在土地利用變更調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

6.1 更新土地利用變更調(diào)查的判斷依據(jù)

可以根據(jù)遙感影像中各個土地區(qū)域的紋理、陰影、形狀、位置、色調(diào)等特征準(zhǔn)確勾勒出區(qū)域界線，可以通過計算機自動進行分類，也可以人工分類。目前，我國的第二次土地利用變更信息調(diào)查的結(jié)果就充分說明了遙感技術(shù)具有周期短、精準(zhǔn)度高、可執(zhí)行性強、信息提取速度快等特性，大大的提高了土地利用變更調(diào)查工作的效率。

6.2 土地利用變化動態(tài)監(jiān)測的依據(jù)

利用遙感影像技術(shù)可以實現(xiàn)對土地利用的動態(tài)監(jiān)測，具體操作方法是：將原本的土地利用現(xiàn)狀圖與遙感影像用影像對比判讀或多時相直接分類法等多種方法進行調(diào)繪，就可以發(fā)現(xiàn)圖像中土地利用產(chǎn)生變化的區(qū)域。

6.3 開展土地資源動態(tài)監(jiān)測

土地資源動態(tài)監(jiān)測，先開展分類接著對比其方式，土地資源動態(tài)監(jiān)測流程主要包括：①將各種時相的圖像分別進行分類，明確各種類型;②疊加分析這些圖像;③變化監(jiān)測的結(jié)果后，將各種時相的圖像混雜在一起進行檢測。土地資源動態(tài)監(jiān)測對比方式的應(yīng)用，能夠清晰、精準(zhǔn)的反映出變化的類型。這種分類后進行檢測的方法不僅所得結(jié)果表現(xiàn)較為明顯，還可以可以避免保證各種時相圖形數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

7 遙感技術(shù)在土地利用動態(tài)變化中的應(yīng)用方法

變化檢測技術(shù)是依據(jù)圖形的配準(zhǔn)和變化檢測的數(shù)據(jù)源這兩個因素把變化檢測方法分為兩大類。首先第一類是先進行圖像配準(zhǔn)后在進行變化檢測的方法，第二類方法是在圖像配準(zhǔn)的同時進行變化檢測的方法。依據(jù)是否要事先進行分類，變化檢測的方法也可以分為兩大類：第一類是直接比較變化檢測的方法，第二類是對變化方法進行分類處理的方法，目前變化檢測的方法主要包括：圖像比值法、圖像差值法、分類后比較法、植被指數(shù)法、主成分變換法等。

7.1 遙感影像的校正

遙感影像的校正是為了糾正變形的圖像，實現(xiàn)遙感影像與標(biāo)準(zhǔn)圖像的整合，工作內(nèi)容主要包括控點選擇（需選取有清晰定位識別標(biāo)志的控制點）、選擇糾正模型、檢查幾何糾正精度等。此外，對于具有不同特征的地區(qū)需要使用不同的校正方法，比如沒有地理參考影像的區(qū)域，可以采用幾何校正方法;對于有歷史參考校正影像的區(qū)域，可以利用原有的影像，采用影像-影像的方法完成校正。

7.2 影像配準(zhǔn)與融合

遙感影像可分為兩種地面分辨率不同的影像--全色和多光譜，為了便于理解判斷，遙感影像的配準(zhǔn)與融合一般會利用已糾正過的高分辨率影像對低分辨率影像進行配準(zhǔn)及融合處理。

7.3 土地利用變化信息的提取

土地利用變化信息的提取方法主要包括主成分變換、圖像差值法、植被指數(shù)法、圖像比值法、分類后比較法等等，每個方法都具有局限性，比如圖像比值法能快速識別土地利用的變化，但閾值難以確定;圖像差值法容易操作，但目標(biāo)區(qū)域的變化性質(zhì)無法確定;主成分變換法能夠突出地域目標(biāo)，不用做統(tǒng)一的輻射處理，但在提取土地利用的變化信息的過程較為復(fù)雜，并且對于數(shù)量沒有較為明確的方法。因此，眾多專家經(jīng)過反復(fù)的研究和實驗，提出了一種非常有效的分類后比較和光譜直接比較的混合動態(tài)監(jiān)測方法，現(xiàn)已有成功案例。

7.4 外業(yè)調(diào)查與內(nèi)業(yè)處理

外業(yè)調(diào)查是為了核實各區(qū)域土地利用變化的情況，并對內(nèi)業(yè)遺漏的圖版進行補充檢查，外業(yè)調(diào)查可以通過全球定位技術(shù)系統(tǒng)或全站儀對樣本圖斑面積進行測量，也可以在比例大于1：1的地形圖上直接測量，外業(yè)調(diào)查可以對土地利用變化信息的空間位置和屬性保障其準(zhǔn)確度;內(nèi)業(yè)處理主要包括修改土地利用變化圖斑、刪除不真實的變化信息、補充遺漏圖斑、制作土地利用動態(tài)監(jiān)測圖、統(tǒng)計匯總土地利用變化信息、評定監(jiān)測結(jié)果等等。

8 總結(jié)

綜上所述，遙感技術(shù)對我國土地利用變化調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測有著重要的作用，對我國土地資源的合理利用和科學(xué)發(fā)展也具有重大意義與傳統(tǒng)的土地利用變更調(diào)查方法不同，引進遙感技術(shù)后的新型調(diào)查方法與動態(tài)監(jiān)測能夠更快速、更準(zhǔn)確的提取反映土地利用變更信息，雖然現(xiàn)在我國基于遙感技術(shù)上的土地利用變更調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測技術(shù)還不夠成熟，在實際應(yīng)用方面還存在許多缺陷和不足，但我國會將土地利用變化的更新調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測的研究之路一直延續(xù)下去。

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