遙感技術在我國土地管理中的應用

王陽 張磊

摘 要：本文介紹了遙感技術的基本概念、主要特點及工作原理。利用遙感技術進行國土資源概查、詳查，分析土地利用動態監測的發展過程及當前應用遙感技術進行土地管理的現狀， 結果表明： 遙感技術能滿足土地日常管理的需要。因此， 利用現代遙感技術快速、準確地為國土資源管理工作提供技術支持和產業化服務， 已日益獲得顯著的經濟效益和社會效益， 充分顯示出遙感技術在土地資源管理中所發揮的巨大作用和未來發展方向。

關鍵詞：遙感技術；土地管理；概查；詳查；動態監測

1 遙感技術的概念、特點及原理

（一）“遙感”的概念界定

目前學術界比較認可的對于“遙感”的定義為利用遙感器裝置對地面物體進行探測，得出待測物體的相關性質，根據待測物體對于波譜產生的不同反映而識別出地面上的待測物，它有從遙遠的地方感知物體的含義。遙感技術主要是指空對地的遙感，也就是從遠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境條件進行檢測技術。

（二）遙感技術的主要特點

1、遙感技術可以獲得大范圍的數據資料

由于陸地衛星的軌道為910km左右，而遙感技術所應用飛機的飛行高度為10km左右，所以通過遙感技術可以獲得較大范圍的數據信息。

2、遙感技術獲得信息的速度快、周期短，能滿足時效性要求

由于衛星圍繞地球運轉，因此對于衛星所經過區域的自然現象能夠獲取到最新的資料信息，以便及時更新原有信息。或通過對待測物體信息資料的變化對比進行實時監測，能夠做到數據的及時更新，所以從這個角度來說，人工實地測量的劣勢顯而易見。

3、獲取信息受條件限制少

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

4、遙感技術所獲得信息的手段較多，信息資料龐大

遙感技術所獲得的數據信息應用于不同的研究領域和不同的研究目的，為實現這一方面的要求，可以通過選用不同波段的遙感儀器來獲得信息。同時對于地區的內部信息，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。根據波長的長短可以把電磁波的波段進行劃分，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用于遙感探測技術。太陽所發出的光是一種電磁波，因為它是電磁輻射源。當太陽照射出來的光從宇宙空間穿過大氣層到地面的時候，大氣層會對太陽光進行吸收以及輻射，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別。由于地面上的任何物體只要溫度高于絕對零度就會產生反射、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，遙感信息的應用分析已經從靜態分析向動態監測過渡，從單一遙感資料向多時相、多數據源的融合與分析，遙感技術也逐漸向高空間分辨率以及高時間分辨率和高光譜分辨率的方向發展。遙感技術的充分發展可以減少野外作業和目視解譯的工作量。

2 遙感技術在土地管理中的應用

（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、土地質量評價等宏觀分析。

為改變我國土地資源家底長期不清的局面，1980年在國家科委的統一領導下，把“利用遙感技術進行全國土地資源調查制圖”的研究課題列為國家攻關項目，組織國家測繪局測繪科學研究所、林業部調查規劃院、農牧漁業部土地管理局等46個單位近300多名科技人員，經過團結協作、聯合攻關，利用3年時間，應用遙感技術查清了國家級土地資源的數據和分布，完成了全國土地利用調查制圖，填補了我國土地資源面積的空白。

1）數據源

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

2）技術方法

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

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

（3）全國和各省15種土地利用面積的量算采用數理統計法和成圖法雙軌作業，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個典型樣區，建立了彩色、結構、相關分布、垂直分布、水平分布、坡位、形狀、時態八種科學分類判讀標志。

（5）以內業判讀為主，外業典型考察為輔，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個省抽查1053個點，主要地類的判對率均在90%以上。

（6）衛星像片、航空像片、地圖、農時物候歷等多種資料相結合。在衛星像片量算的基礎上，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。

（二）國土資源詳查

盡管首次利用遙感技術基本上查清了我國土地資源的數據和分布，填補了我國土地資源面積長期不清的空白，但是由于當時技術和條件所限，使用的衛星數據地面分辨率為79m的LandsatMss。方法上主要是對衛星像片進行光學處理—經幾何校正后放大為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，遠不能滿足國家土地資源管理的需求。

根據國務院要求，為進一步徹底查清我國土地權屬、類型、質量、分布及利用情況，原國家土地局從1984年5月開始，歷時十余年，在全國范圍內開展了大規模的土地資源詳查工作。

1）數據源

這次詳查使用了大量高精度（分辨率）的遙感數據源；中東部發達地區使用航空攝影資料，西部困難地區使用陸地衛星TM資料，地面分辨率為30m從數據源上保證了這次詳查結果的準確性。

2）技術方法

（1）以縣（市）為單位統一組織力量。

（2）采用航空航天遙感技術，按照國家統一技術規程，進行全野外調查工作。

（3）外業調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、林、牧、漁場等為基本單元的調查方法。

（5）技術手段以計算機和光學結合處理的方法。

（三）土地利用動態監測

隨著經濟的快速發展和土地利用變化趨快，原有的土地利用數據庫出現了現勢性差、失真嚴重、數據更新過程中精度、速度慢等問題，如何準確反映出土地利用的變化，是國土資源管理的一個難題。從1999年開始，國家正式啟動“利用遙感影像進行土地利用動態監測項目”。根據新一輪國土資源大調查的部署，國土資源部組織開展了首次利用多源、高分辨、多時相的衛星遙感資料，1999-2001年期間，共應用400余景30m多光譜TM和1500多景10m全色SPOT衛星數據，綜合應用圖像處理技術、計算機和網絡等高新技術，連續對全國66個50萬人口以上重點城市和其他經濟熱點城市的年度新增建設用地及其占用耕地情況進行動態遙感監測，監測范圍涉及171個（次）城市的1465個（次）市區及近郊，累計監測面積約140×104km2。

1）數據源選擇

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

2）技術方法

（1）選取兩個時相的SPOT、TM為主要數據源，對其進行糾正、配準和數據融合，以提高地物的光譜識別能力和空間分辨率。

（2）利用計算機自動提取技術和人機交互的方式發現變化特征信息，經專業技術人員的外業核查，并輔以土地詳查和變更調查等資料。

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

3 遙感技術應用設想

（一）確定“3S”技術應用的主要目標

由于土地資源動態調查、監測是土地管理的基礎，今后的主要目標是應用高新技術，改變傳統落后的調查、監測方法，實現土地動態監測調查、監測工作科學化、制度化、現代化、信息化。

（二）明確應用的主要內容

在應用遙感技術進行調查時，利用國內（CBERS）與國外（TM、SPOT）的數據源，根據不同地區、不同時相土地利用現狀光譜特征，對典型樣區設立解譯標志，加上內業分類和外業GPS測量，建立基礎影像數字地圖，形成新的信息系統。在應用遙感技術進行監測時，根據土地利用變化程度，確定重點監測區和一般監測區，通過各種技術手段提取變化圖斑，在土地變更調查匯總前進行核查和測量，實現動態監測和變更調查的有效結合。

（三）發展方向

GIS、RS和GPS三者集成利用，構成為整體的、實時的和動態的對地觀測、分析和應用的運行系統，提高了GIS的應用效率。目前隨著3S技術的日益成熟，3S集成技術在土地調查監測數據采集、處理和數據產品生成中，呈現著強大的生命力，在土地利用更新調查、土地利用動態監測中表現出良好的應用前景。例如土地變更調查現代3S技術集成運用示范項目的實施，實現了土地變更調查信息實時、快速、高精度的采集和處理，解決了傳統調查方法工作量大、勞動強度大、工作效率低、精度低的問題，使得土地調查工作量和勞動強度大大減少，工作效率和調查精度大大提高，而且完全能滿足1∶1萬、1∶5000和1∶2000土地利用現狀調查精度的要求，在新一輪土地調查中為“土地利用現狀、土地權屬、日常變更等”服務。因此，在現代計算機技術和通訊技術的支持下，大力發展“3S”集成系統，以RS為信息源、以GPS為空間坐標、以GIS為工作平臺，形成一種有機的結合、在線的連接、實時的處理和系統的整體性，是今后的發展方向和必然趨勢。

4 結語

迅速發展的數字遙感技術和計算機技術，為土地利用現狀及變化信息的獲取提供了及時有效的技術手段。遙感技術應用的第二階段必然是動態監測，遙感由靜態到動態，由定性解釋到定量調查，這是它的必然過程。遙感技術在土地資源管理中應用的深度和廣度必然會日新月異，多時相、高分辨率的遙感數據會進一步加強高精度、大比例尺土地利用動態監測。在時空一體化的基礎上，“3S”一體化技術的研究成為必然趨勢，其應用成果將更好地把握土地利用變化趨勢，為經濟社會資源的和諧發展提供科學依據。

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