“資源一號”02C星在土地現(xiàn)狀調(diào)查中的應(yīng)用潛力分析

■李衛(wèi)紅，李軍英，周 亦

■1．貴州省國土資源勘測規(guī)劃研究院，貴州 貴陽 550004;2．北京中色測繪院有限公司，北京 100061

資源一號02C星于2011年12月22日在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。它是我國首顆專門為國土資源用戶定制的業(yè)務(wù)化運行衛(wèi)星;是一顆填補國內(nèi)高分辨率遙感數(shù)據(jù)空白的衛(wèi)星，是我國自主創(chuàng)新取得的又一重大成果，標(biāo)志著我國遙感衛(wèi)星從科研試驗型向業(yè)務(wù)應(yīng)用型的轉(zhuǎn)變［1］。本文以吉林省某試驗區(qū)02C影像為基礎(chǔ)，對其在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查中的應(yīng)用潛力進(jìn)行初步評價。

1 試驗區(qū)概況及數(shù)據(jù)獲取情況

1．1 試驗區(qū)概況

吉林省地處東經(jīng)122-131度、北緯41-46度之間，面積為18．74萬平方公里，占全國總面積的2%。吉林省位于中國的東北中部，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候。地形地貌大致為東南部高，西北部低，由東南向西北沉降，形成了山地、丘陵、平原三大地貌類型。開展的02CHR融合數(shù)據(jù)在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查中應(yīng)用潛力評價，要求試驗區(qū)土地利用類型是比較齊全且在區(qū)域上具有一定的代表性的，包括平原、丘陵和山區(qū)的地貌類型，土地利用變化率頻繁。基于以上的要求，根據(jù)數(shù)據(jù)獲取情況，對資源一號02C衛(wèi)星選取了吉林省某地區(qū)為試驗區(qū)，開展HR數(shù)據(jù)評估工作。

1．2 數(shù)據(jù)獲取情況

資源一號02C星是我國首顆專門為國土資源用戶定制的業(yè)務(wù)化運行衛(wèi)星。衛(wèi)星搭載兩臺HR相機，空間分辨率為2．36米，兩臺拼接的幅寬達(dá)到54km;搭載的全色及多光譜相機分辨率分別為5米和10米，幅寬為60km［1］。此次試驗數(shù)據(jù)是從中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心獲取，包括2．36米HR及510米PMS數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為2C級，時相為2010年2月，數(shù)據(jù)覆蓋范圍滿足試驗要求。

2 試驗方法及主要技術(shù)流程

試驗主要通過制作試驗區(qū)正射影像圖(DOM)，對正射影像圖進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀分類制作試驗區(qū)土地利用現(xiàn)狀遙感解譯圖。并以試驗區(qū)已有的土地利用數(shù)據(jù)庫及QB影像為理論真值，將現(xiàn)狀分類成果與其作對比分析，從而對HR數(shù)據(jù)的地類解譯能力進(jìn)行評價。

3 HR融合數(shù)據(jù)的綜合制圖能力分析

以試驗區(qū)已有的土地利用數(shù)據(jù)庫為依據(jù)，對各個地類的圖斑個數(shù)以及面積進(jìn)行對比分析，從整體上對02CHR融合影像的綜合制圖能力進(jìn)行評定。

試驗區(qū)共計提取各類圖斑2379個，面積總計6601345畝。其中，耕地面積占總面積的38．40%;園地占總面積的0．14%;林地總面積的25．90%;草地占總面積的0．78%;水域占總面積的17．76%;建設(shè)用地占總面積的16．97%;其他土地占總面積的0．04%。具體各地類圖斑個數(shù)及面積與相對應(yīng)的土地利用數(shù)據(jù)庫中各地類個數(shù)及面積值如表1。

表1 現(xiàn)狀信息提取與土地利用數(shù)據(jù)庫中各地類面積個數(shù)對比表

地類02C影像 土地利用數(shù)據(jù)庫 差值百分比(%)面積 個數(shù) 面積 個數(shù) 面積個數(shù)草地 5156．5 192 10462．3 880 -50．71-78．18水域 117251．8 302 115065．7 593 1．90-49．07其他土地 245．4 8 336．7 22 -27．12-63．64建設(shè)用地 112044．8 676 111135．7 1409 0．82-52．02

02C衛(wèi)星數(shù)據(jù)的各類圖斑的分類面積基本與數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)狀分類面積保持一致，02C的分類結(jié)果可靠性較高。

4 HR融合數(shù)據(jù)的地類解譯能力評價

隨機選取試驗區(qū)內(nèi)不同地類、不同面積的現(xiàn)狀圖斑進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀信息提取能力評價。

4．1 屬性精度評價

按照土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)［2］及相關(guān)的規(guī)定，對已完成現(xiàn)狀圖斑提取的02C融合影像，分地類各隨機抽取300塊圖斑，并與相應(yīng)位置的QB影像真值進(jìn)行了對比，判斷其屬性分類的正確性。由于草地較少且影像特征不明顯，未進(jìn)行單獨分析。從數(shù)據(jù)可得出，02C融合數(shù)據(jù)在耕地和建設(shè)用地的屬性辨識度上的正確度最高，正確率能達(dá)到95%以上。水域次之，屬性精度為92%;林地的為91．33%，園地和其他土地的辨識能力則稍弱，而其主要誤判的類型總結(jié)如下:

(1)02C融合數(shù)據(jù)中園地與林地的影像特征相近，顏色都比較深，林地內(nèi)部紋理有均一的顆粒狀，而園地影像紋理較為平滑，但是部分的園地與林地紋理相似，易被混淆。

(2)其他土地特別是裸地在02C影像上部分會以高亮顯示且形狀不規(guī)則，在現(xiàn)狀提取時易與采礦用地或未被農(nóng)作物覆蓋的耕地混淆。

4．2 面積精度評價

在試驗地區(qū)根據(jù)02C融合影像特征，對農(nóng)用地、建設(shè)用地等主要地類的面積量算精度進(jìn)行了測試。以QB圖斑面積及線狀地物長度為理論真值，與02C融合影像進(jìn)行對比，分析其面積精度及線狀地物的長度差異。通過對比，初步分析02C融合影像的現(xiàn)狀信息提取能力。

相同的地類圖斑在02C上融合影像與QB影像上的面積對比如表2所示，02C融合影像與QB影像圖斑的面積差值百分比絕對值中，最大的為 6．92，最小的為 1．15，均值為3．74。

表2 02C融合影像與QB影像圖斑面積對比表

相同的線狀地物在02C融合影像與QB影像上的長度對比如表3所示，02C融合影像與QB影像線狀地物長度差值百分比絕對值中最大為 5．52，最小為 0．11，均值為0．97。

表3 02C融合影像與QB影像線狀地物長度對比表

從以上兩表中可以分析出，資源一號02C數(shù)據(jù)在面積精度上平均可達(dá)到95%以上，具有較高的可靠性。

4．2 最小檢測圖斑精度評價

土地利用現(xiàn)狀最小的上圖圖斑面積要求為:建設(shè)用地4mm2，耕地6mm2，其他地類15mm2［3］。按照1∶2萬出圖比例尺來進(jìn)行折算，現(xiàn)狀圖斑最小上圖圖斑面積分別為:建設(shè)用地1600m2;耕地2400m2;其他地類6000m2。現(xiàn)狀圖斑中最小可檢測圖斑面積耕地為1453．95m2;非耕農(nóng)用地為2529．98m2;建設(shè)用地為 297．73m2;水域為 1524．28m2;其他土地為2508．46m2;可以看出02CHR融合數(shù)據(jù)的最小檢測圖斑的面積均在規(guī)定的范圍內(nèi)，可以滿足1∶20000應(yīng)用的精度要求。

5 結(jié)論

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，國產(chǎn)衛(wèi)星已具有高分辨率、高光譜特性。遙感作為一門先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，可為土地利用現(xiàn)狀調(diào)查提供多時相、大范圍的實時信息，己成為快速、客觀、準(zhǔn)確監(jiān)測土地利用變化狀況及其變化規(guī)律的重要手段［4］。資源一號02C衛(wèi)星作為一顆我國自主創(chuàng)新的國內(nèi)高分辨率遙感數(shù)據(jù)衛(wèi)星，其在地類解譯質(zhì)和量方面都具有較高的可靠性，但是不可否認(rèn)由于地域特征的差異性，地類解譯的方法及能力受空間、光譜、時域和專業(yè)內(nèi)容的限制，所采用的方法在一定程度上影響了地類解譯的精度。因此，因地制宜的選擇與合適的現(xiàn)狀分類方法十分重要。

［1］劉維，趙帆．資源一號02C星升空李克強致信祝賀［N］．中國國土資源報，2011-12-23(1)．

［2］GB/T21010-2007．土地利用現(xiàn)狀分類［S］．鳳凰出版社，2007．

［3］土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程［Z］．全國農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會，1984．

［4］楊玉靜，方源敏．遙感技術(shù)在土地更新調(diào)查中的應(yīng)用．