利用遙感圖斑分析土地變更過(guò)程中的技術(shù)應(yīng)用

徐婉妍　王強(qiáng)

【摘 要】人口基數(shù)大，數(shù)量多，耕地少，而且耕地后備嚴(yán)重不足，是我國(guó)的基本國(guó)情之一。所以，加強(qiáng)對(duì)土地資源的管理和調(diào)控便成為了我國(guó)的基本國(guó)策。傳統(tǒng)的土地?cái)?shù)據(jù)更新方式，由于數(shù)據(jù)的巨大，對(duì)人力資源來(lái)說(shuō)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，早已跟不上時(shí)代的步伐，遙感等3S技術(shù)的運(yùn)用大大方便了土地資源的管理。遙感技術(shù)在土地變更中的技術(shù)應(yīng)用，近年來(lái)已經(jīng)成為國(guó)際遙感研究的熱點(diǎn)。遙感技術(shù)在于土地資源及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，已經(jīng)成為了土地資源管理相關(guān)部門了解，管理其下屬地區(qū)的有關(guān)經(jīng)濟(jì)，社會(huì)活動(dòng)、繼而能夠進(jìn)行調(diào)控管理的一種最有效的方式方法和手段。這種方法依托高分辨率遙感圖像制作的正射影像圖與現(xiàn)有土地利用圖件在GIS的支持下進(jìn)行空間疊加分析，從而發(fā)現(xiàn)土地利用變更圖斑。本文在對(duì)比傳統(tǒng)土地變更方法和新型3S技術(shù)之后，重點(diǎn)放在遙感圖斑在土地變更中的作用。

【關(guān)鍵詞】土地變更；數(shù)據(jù)更新；遙感技術(shù)

1 土地變更調(diào)查的流程研究

據(jù)可靠數(shù)據(jù)顯示，2016年，全國(guó)總耕地面積達(dá)20.24億畝，建設(shè)用地面積5.86億畝，未利用面積39.54億畝，從數(shù)據(jù)可以看出，直至2016年年底，全國(guó)的農(nóng)用耕地面積減少了493萬(wàn)畝，而相反的，城市建設(shè)用地卻增加了751萬(wàn)畝。年度土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)是由各級(jí)土地資源管理局經(jīng)過(guò)細(xì)致地調(diào)查統(tǒng)計(jì)而來(lái)的，是當(dāng)年土地利用管理的“晴雨表”。土地利用變更調(diào)查的流程大致包括以下幾個(gè)階段：資料搜集與準(zhǔn)備、土地調(diào)查與驗(yàn)證、成果整理與輸出。

1.1 資料搜集與準(zhǔn)備

1.1.1 制定方案

針對(duì)所調(diào)查地區(qū)不同地域特征，不同地形特點(diǎn)以及不同的環(huán)境變化特點(diǎn)，制定特定的實(shí)施方案，熟悉所調(diào)查的區(qū)域背景（如所調(diào)查區(qū)域的范圍，地形特點(diǎn)地貌特點(diǎn)等）、設(shè)計(jì)外業(yè)調(diào)查的具體實(shí)施方案，如調(diào)查線路，所參與的具體人數(shù)以及所參與人員的任務(wù)安排等，外業(yè)調(diào)查所需的時(shí)間，調(diào)查的具體內(nèi)容，以及調(diào)查所需的材料工具，交通工具的選擇，以及交通路線等。

1.1.2 準(zhǔn)備材料

收集所調(diào)查地區(qū)的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查相關(guān)資料，以及現(xiàn)有的土地變更調(diào)查相關(guān)資料，其中大致包括：土地變更調(diào)查工作底圖、數(shù)據(jù)及外業(yè)調(diào)查表，記錄手簿等相關(guān)資料。

1.2 土地調(diào)查與驗(yàn)證

土地調(diào)查是土地資源工作中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，主要是對(duì)土地的類型、數(shù)量、質(zhì)量特性、空間變異及其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中利用和管理的狀況進(jìn)行綜合考察的。其主要目的是給土地評(píng)價(jià)以及土地利用和規(guī)劃等提供基礎(chǔ)圖件以及屬性數(shù)據(jù)，同時(shí)，土地的調(diào)查資料也是制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃、綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃的重要依據(jù)。

1.3 成果整理與輸出

對(duì)所調(diào)查驗(yàn)證的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理匯編，通過(guò)遙感技術(shù)（RS）識(shí)別出變化圖斑的類型，然后還需要利用 GPS 數(shù)據(jù)采集的相關(guān)方式方法對(duì)某一些土地變更圖斑的較為精細(xì)的具體的區(qū)域進(jìn)行采集和處理，最后以表格形式輸出。

2 土地變更過(guò)程中的技術(shù)研究

2.1 傳統(tǒng)的土地變更技術(shù)

在土地變更調(diào)查中，傳統(tǒng)方法是通過(guò)調(diào)查人員的實(shí)地走訪的方式做詳細(xì)的調(diào)查，調(diào)查表完畢后加以分析詳查的結(jié)果，然后把分析得出的土地資源圖與之前航拍的地形圖相結(jié)合，傳統(tǒng)方法用人工測(cè)量和肉眼判斷等方法進(jìn)行細(xì)致的處理，把那些土地資源出現(xiàn)變化的地方勾繪到其相應(yīng)的遙感地圖之上，并根據(jù)出現(xiàn)的變化和更新填寫相應(yīng)的土地變化統(tǒng)計(jì)表，得到完整的土地變更信息。傳統(tǒng)的方法，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要比較大的人力資源，以及長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

除此之外，傳統(tǒng)的方式方法，還有許多其它的缺陷[2]，比如，肉眼的觀察測(cè)量難免會(huì)出現(xiàn)小失誤和偏差，圖斑邊界容易出現(xiàn)模糊不清的現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致圖斑形狀發(fā)生改變。再者，數(shù)據(jù)是從地方上實(shí)地采集所得，采集者難免會(huì)出現(xiàn)謊報(bào)，瞞報(bào)漏報(bào)等不良現(xiàn)象，對(duì)結(jié)果造成不可估量的后果。

2.2 3S技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

3S技術(shù)，是遙感技術(shù)（Remote Sensing RS）、地理信息系統(tǒng)（Geographical information System GIS）、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System GPS）三者的縮寫，近些年，在遙感圖像領(lǐng)域中，由GPS、GIS和RS組成的“3S”技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，成為土地變更調(diào)查中的現(xiàn)代科技分析中最有力的武器之一[3]。眾多的事實(shí)證明，3S技術(shù)是比傳統(tǒng)方式方法更科學(xué)同時(shí)也更加人性化的技術(shù)手段，在我國(guó)大力發(fā)展科技的大背景之下，3S技術(shù)已經(jīng)完美應(yīng)用在國(guó)土系統(tǒng)尤其在土地變更調(diào)查工作中。將來(lái)的發(fā)展方向一定是具有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、網(wǎng)絡(luò)功能、地理信息建模功能和無(wú)線通訊功能的3S集成系統(tǒng)。

要利用3S技術(shù)進(jìn)行土地變更調(diào)查，首先，需要準(zhǔn)確地分析土地的遙感影像數(shù)據(jù)，并且要生成DOM，然后才能進(jìn)一步分析DOM對(duì)變化圖斑的識(shí)別；其次，利用好GPS 數(shù)據(jù)，對(duì)變化的圖斑進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)采集和有篩選的數(shù)據(jù)保留；最后，要將采集到的變更數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整合，并建立起變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)。此三者是一個(gè)完整的體系，且缺一不可。

2.3 基于圖斑的變化檢測(cè)與圖件更新

圖斑，是指以1：10000地形圖作為原始工作底圖，然后再將地貌、土地利用類型等大致相同的土地單元分為一類，即形成基礎(chǔ)調(diào)查單元，然后再一一將形成的小單元勾繪到原始地圖上，最終將整個(gè)地圖影像分割成許多個(gè)小的區(qū)域，這樣的區(qū)域一般叫做圖斑，或者也稱為像斑。

基于土地利用圖斑的變化檢測(cè)和圖件更新的方法，大致分為建立影像特征庫(kù)、發(fā)現(xiàn)變化和矢柵結(jié)合的更新三個(gè)步驟。

影像特征庫(kù)的建立主要是依據(jù)以下兩點(diǎn)，第一，要依據(jù)不同的土地利用類型及其所獨(dú)有的分布規(guī)律，第二點(diǎn)，要依據(jù)土地利用類型在其影像上的幾何形狀、結(jié)構(gòu)特征、面積大小、紋理、地理位置、色調(diào)等[4]。在提取標(biāo)準(zhǔn)圖斑有關(guān)特征并形成各地類的類別中心后，再使用基于圖斑的分類方法對(duì)將要檢測(cè)的圖斑進(jìn)行確切的分類，利用影像特征庫(kù)中的相關(guān)信息，對(duì)某一種特定地類的特定樣本形成固定的類別中心，再計(jì)算已經(jīng)提取的待測(cè)圖版與各個(gè)類別中心的距離，并依據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷其屬于那一類別，繼而進(jìn)行比較待確定的類別與原有的圖斑類別的一致性，若是與原有圖斑類別一致，就說(shuō)明沒(méi)有發(fā)生明顯變化，則不需要更新，若是不一致，即說(shuō)明同伴類型已經(jīng)發(fā)生變化，比如由原有的空曠地帶，轉(zhuǎn)變成了現(xiàn)如今的工業(yè)化規(guī)格地帶，所以就需要重新分類圖斑單元，最后依據(jù)分類的結(jié)果，把變化的圖斑分為幾個(gè)較小的均一圖斑，然后把這些均一的，小的圖斑進(jìn)行圖斑更新和邊界提取。

2.4 基于GPS-PDA技術(shù)采集變化圖斑

全球定位系統(tǒng)（GPS）和掌上電腦（PDA）相結(jié)合的平臺(tái)，是一個(gè)采集并處理遙感數(shù)據(jù)的系統(tǒng)平臺(tái)，既可以提取到確定變化的圖斑，又能夠提取到不確定變化的圖斑，繼而將所提取到的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入PDA系統(tǒng)中，它借助衛(wèi)GPS定位及其它可行的輔助手段，由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的GPS現(xiàn)狀圖采集和記錄， 再有專業(yè)技術(shù)人員編輯處理，然后生成數(shù)字化的土地利用相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫(kù)的更新。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文把重點(diǎn)放在了“3S”技術(shù)在土地變更調(diào)查中的運(yùn)用，近年來(lái)3S技術(shù)的迅猛的發(fā)展速度無(wú)疑給國(guó)土資源工作帶來(lái)了巨大的便利，同時(shí)也給國(guó)土資源工作者帶來(lái)了空前的挑戰(zhàn)，國(guó)土變更的傳統(tǒng)技術(shù)手段已經(jīng)慢慢被3S等高新技術(shù)所取代，同時(shí)土地更新調(diào)查的相關(guān)技術(shù)也取得了相當(dāng)了不起的進(jìn)步和突破，總體來(lái)說(shuō)，3S等先進(jìn)的技術(shù)具有相當(dāng)之廣闊的應(yīng)用前景。利用“3S”技術(shù)進(jìn)行土地變更調(diào)查和土地變的更數(shù)據(jù)管理，在很大程度上減輕了傳統(tǒng)方式的人工參與度，計(jì)算機(jī)的專業(yè)性和低失誤率在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析的同時(shí)，還能使用更加具體形象的圖形界面展示給用戶，這樣就使得即使是一些非專業(yè)人員也能夠比較容易地完成土地變更調(diào)查，最重要的是，計(jì)算機(jī)的自主性和高效性，精確度和時(shí)間響應(yīng)都能得到保證。

【參考文獻(xiàn)】

[1]翟偉光，胡楠.3S技術(shù)在土地利用變更調(diào)查實(shí)施中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2014，11（6）：901-904.

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[4]何春陽(yáng)，陳晉，陳云浩，史培軍.土地利用/覆蓋變化混合動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法研究.自然資源學(xué)報(bào)，2001.5，16（3）：255-262.endprint