國產(chǎn)高分衛(wèi)星在余姚市灘涂圍墾土地利用變化監(jiān)測上的應用

余姚市國土資源局 戴 琳

浙江省土地勘測規(guī)劃院 敖為赳

國產(chǎn)高分衛(wèi)星在余姚市灘涂圍墾土地利用變化監(jiān)測上的應用

余姚市國土資源局 戴 琳

浙江省土地勘測規(guī)劃院 敖為赳

衛(wèi)星遙感技術(shù)向來在國土資源工作中有著充分的利用，但之前多使用國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)應用在土地利用變更及違法用地調(diào)查等方面。隨著國產(chǎn)02C、GF-1、GF-2等高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的逐漸應用，國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的來源可靠、精準度高、獲取周期短等優(yōu)勢必將對國土資源工作帶來新的變革。本文以余姚市灘涂圍墾區(qū)域為例研究國產(chǎn)高分衛(wèi)星在土地利用變化監(jiān)測方面的應用。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)利用作為一項重要的國土開發(fā)事業(yè)，視其為實現(xiàn)耕地總量平衡的主要途徑、社會經(jīng)濟發(fā)展新的增長點、保障耕地占補平衡的有效手段。

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、國產(chǎn)高分衛(wèi)星對灘涂圍墾面積及海岸線變化監(jiān)測

余姚市的土地面積是隨著時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年五個時間節(jié)點的遙感影像圖進行研究、分析，獲得了1990-2015年共計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年由寧波市計劃委員會立項，2001年底開工，

2007年完工，堤線總長20039米；余姚市圍涂二期工程，總面積2.77萬畝，2003年由寧波市計劃委員會立項，2006年開工，2010年完工，堤線總長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，2009年底開工，計劃于2016年完工，堤線總長31102米。綜上，一是從時間因素上分析。如圖2所示，灘涂圍墾區(qū)域面積增長主要集中在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際工程進展是完全吻合的。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際工程實施情況相一致。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)基本達到《錢塘江河口尖山河段整治規(guī)劃》規(guī)定的圍涂指導線。

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

圖3 國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)對土地利用變化進行監(jiān)測的技術(shù)路線

二、對土地利用變化的監(jiān)測

應用02C、GF-1、GF-2等國產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對余姚市灘涂圍墾土地利用變化進行監(jiān)測，掌握圍墾區(qū)土地利用變化情況、違法違規(guī)占用情況，評價了國產(chǎn)高分辨率數(shù)據(jù)應用于沿海區(qū)域灘涂圍墾造地監(jiān)測的效果，總結(jié)了沿海區(qū)域灘涂圍墾土地利用變化監(jiān)測工作的工作流程和技術(shù)路線（見圖3）。

本監(jiān)測采用前后時相對比的方法，獲取余姚市圍墾工程進展與土地利用類型變化情況。監(jiān)測以2013年高分一號影像為前時相影像，利用2014年3月、2015年5月、2015年10月共三個時相的國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像對浙江省余姚市圍墾區(qū)域土地利用變化情況進行監(jiān)測。影像數(shù)據(jù)對監(jiān)測區(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)測以及信息提取。影像經(jīng)預處理后，生成2米分辨率正射影像作為監(jiān)測底圖。經(jīng)套合圍涂墾造耕地項目、農(nóng)轉(zhuǎn)用項目、違法用地、供地項目等范圍紅線得到監(jiān)測圖，并根據(jù)項目材料及實地踏勘對監(jiān)測圖進行復核，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)測圖（圖4）。

監(jiān)測結(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%。二是從時間因素分析（詳見表3），三個時間段中，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)查詢項目材料及實地調(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 不同時相內(nèi)余姚市灘涂圍墾區(qū)域土地面積變化情況

三、對重點區(qū)域的監(jiān)測

1.墾造耕地項目監(jiān)測、監(jiān)管

作為寧波市下達墾造耕地計劃任務最多的地區(qū)，余姚市2008-2015年累計墾造新增耕地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，預計2016-2018年尚可墾造耕地總面積2.13萬畝，預計新增耕地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，造地項目于2014年6月立項、2015年1月完工，新增耕地8300畝，國家利用等級為8。利用國產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)對該區(qū)域內(nèi)的墾造耕地項目進行跟蹤監(jiān)測，使得能夠?qū)崟r監(jiān)管項目的進展情況、工程質(zhì)量情況等，得到了良好的效果，衛(wèi)星影像同實地招標對比見圖5。

2.標準農(nóng)田項目監(jiān)測、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平衡的同時，進一步加大工作力度、努力提高耕地質(zhì)量，建成了“田成塊、路成行、溝渠暢”的標準農(nóng)田。余姚市一期圍區(qū)標準農(nóng)田區(qū)域總面積7500畝（位置見圖6），造地項目于2008年6月立項，于2009年7月通過驗收，新增耕地6051畝，標準農(nóng)田項目于2010年實施，于2013年通過了寧波市農(nóng)業(yè)局的質(zhì)量評定及省國土廳的復核驗收，建成了標準農(nóng)田5981畝。利用國產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)對該區(qū)域進行跟蹤監(jiān)測，使得能夠?qū)崟r了解該區(qū)域的土地利用變化情況、工程進展情況及作物種植情況等（衛(wèi)星影像同實地招標對比見圖7），有效地協(xié)助了國土部門對該區(qū)域的監(jiān)管。

四、結(jié)論

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

國產(chǎn)02C、GF-1、GF-2等高分辨率衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù)及時、全面，能及時提供現(xiàn)勢性很強的地面土地資源圖形數(shù)據(jù)信息，并且可以實現(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，且完全符合國土資源管理利用等方面的精度要求。

國產(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。

國產(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，具有替代國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)的潛力。

數(shù)據(jù)易于保存、攜帶、復制、修改，易于跟GIS數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)共享。

圖6 一期圍區(qū)標準農(nóng)田項目區(qū)位圖

圖7 一期圍區(qū)標準農(nóng)田區(qū)域衛(wèi)星影像及實地照片變化圖

2.國土應用廣泛

現(xiàn)階段初步成果表明，國產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星能較好地結(jié)合地方國土業(yè)務進行監(jiān)測。從空間分辨率、時間分辨率、覆蓋范圍、重訪周期等角度來看，均能滿足監(jiān)測和應用需求。國產(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、甚至季度的動態(tài)監(jiān)測需求。

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

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

3.實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，往往不能及時獲取當季的影像，監(jiān)測結(jié)果的時效性難以保障。此外，實現(xiàn)同一時相全覆蓋有難度，影像數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳。

自動化、流程化處理的需求難以滿足。整個流程中幾乎所有影像處理和信息提取均以單景為基礎，人工處理、解譯、分析進行。亟需在建立標準的處理流程的基礎上，開發(fā)自動化（或高度自動化）、流程化處理影像、提取信息的工具。通過自動化的處理模式，綜合利用不同國產(chǎn)衛(wèi)星，這樣的模式將在土地業(yè)務上有巨大的應用需求。

4.幾點啟示

地方應充分利用國產(chǎn)衛(wèi)星的優(yōu)勢，尋找土地業(yè)務與國產(chǎn)衛(wèi)星的契合點，提高業(yè)務效率。

國產(chǎn)高分衛(wèi)星的應用，應從地方實際需求出發(fā)，由點至面，形成流程化、標準化的應用體系。

地方迫切需要省級單位提供數(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)務流程更為順利。