GF-1、GF-2號衛星影像在閑置土地監測中的應用

尹 峰，余 海，李智峰，祁 瓊

（1.湖北省國土資源研究院，湖北 武漢 430071；2.湖北省水土保持監測中心，湖北 武漢 430071）

GF-1、GF-2號衛星影像在閑置土地監測中的應用

尹 峰1，余 海1，李智峰2，祁 瓊1

（1.湖北省國土資源研究院，湖北 武漢 430071；2.湖北省水土保持監測中心，湖北 武漢 430071）

以武漢市為研究區域，根據閑置土地清理工作的相關技術標準和要求，利用GF-1、GF-2衛星數據進行正射影像圖制作和閑置土地信息提取，在定性和定量分析方法的基礎上，測試GF-1、GF-2衛星數據在閑置土地監測工作中的適用性。測試結果表明，高分系列衛星數據能夠較好地反映城鎮閑置土地的關鍵地物信息，具有較高的可判讀性，能夠滿足閑置土地處置業務的應用需求。

高分一號；高分二號；閑置土地；適用性；應用推廣

1 研究區及數據源概況

近幾年陸續發射并投入運行的GF-1、GF-2衛星為國土資源管理工作提供了更強力的數據支持，GF-1號衛星空間分辨率為2 m，GF-2號衛星空間分辨率為1 m，兩者均具有較大的觀測幅寬，且同時還具有高輻射精度、高定位精度的特點[6]。本文以土地市場動態監測監管系統中提取的2012～2013年武漢市供地圖斑為基礎數據，利用最新國產高分衛星影像（GF-1、GF-2）為數據支撐，探索并建立了一套基于高分衛星影像的城市閑置土地發現、調查、監測流程，以期全面摸清武漢市主城區疑似閑置土地，建立閑置土地的動態監測體系，為后續強化土地的全程監管、完善閑置土地管理機制、規范各責任主體行為提供全面、科學、準確的基礎數據；為進一步盤活再利用閑置土地，實現節約集約利用土地做好前期準備。

本次研究工作關注的區域為武漢市，包括江岸區、江漢區、硚口區、漢陽區、武昌城區、青山區、洪山區7個區域，在土地市場動態監測監管系統中提取供地地塊171個，涉及用地單位147個，面積8 431.9畝，其中20畝以下的地塊54個，20～50畝的地塊51個，50～100畝的地塊47個，100畝以上地塊19個，面積最小地塊為0.56畝，面積最大地塊為323.8畝。

2 技術路線

本文利用最新時相的GF-1、GF-2號衛星原始影像，以二調底圖作為平面控制、30 m分辨率DEM作為高程控制，影像經正射糾正、配準、波段融合、影像裁剪等流程后制作成研究區DOM成果[7-8]；以2012～2013年武漢市市本級供地圖斑為基礎數據，套合最新時相的正射影像圖，基于ArcGIS軟件平臺提取疑似閑置土地信息，并通過對比2015年上半年和2015年下半年2個時期的疑似閑置土地圖斑，探索GF-1、GF-2衛星影像數據在閑置土地判定工作中的應用前景。技術路線圖見圖1。

3 技術方法

3.1 影像處理

GF-1和GF-2號衛星影像包括全色波段和多光譜波段，在數據預處理階段需首先對全色波段進行幾何糾正，以二調底圖作平面控制，以30 m ASTGTM數據為高程控制，在遙感圖像處理軟件中進行正射糾正。在采集控制點的過程中應注意選取較為明顯的地物點，保證控制點達到一定數量且平均分布。在本研究中采用有理函數模型進行糾正，控制點控制在每景30～50個，重采樣時選擇雙線性內插法，最終糾正成果誤差應控制在2個像元以內[9]。

圖1 技術路線圖

以正射糾正后的全色波段作為多光譜波段的參考影像，對多光譜影像進行配準。在本研究中采用遙感圖像處理軟件的自動選點功能進行配準，如ERDAS軟件中AutoSync功能的Linear Rubber Sheeting模型。參照相關數據處理經驗，首先手動選擇3～5個配準點，配準點選取原則與糾正控制點選取原則相同，再利用自動搜索功能生成一定數量的自動配準點，刪除誤差較大點，最終配準成果誤差應控制在0.5 個像元以內。

為了提高土地利用類型的識別精度，可進行影像融合，以保留全色影像的空間分辨率和多光譜波段的光譜信息。本次研究采用PCA的融合方法進行融合。為了更加接近自然真彩色效果，在融合處理后，將綠波段用80%綠波段加20%近紅外波段的加權值代替，最后在Photoshop中進行后續調色[10]。

影像鑲嵌是為了生成覆蓋整個轄區的數字正射影像（DOM）。將多個單景影像拼接成以行政轄區為邊界的DOM成果，具體DOM成果見圖2、圖3。

3.2 基于ArcGIS的閑置土地動態監測：

現行《閑置土地處置辦法》中，閑置土地是指國有建設用地使用權人超過國有建設用地使用權有償使用合同或者劃撥決定書約定、規定的動工開發日期滿一年未動工開發的國有建設用地。除此之外，已動工開發但開發建設用地面積占應動工開發建設用地總面積不足1/3，或者已投資額占總投資額不足25%，以及中止開發建設滿一年的國有建設用地也可以認定為閑置土地。為準確掌握閑置土地面積，本研究充分發揮3S技術和計算機信息技術的支撐作用，從供地地塊中已動工開發面積的比例為切入點研究供地地塊是否閑置。

圖2 2015年上半年DOM成果

圖3 2015年下半年DOM成果

提取土地征（轉）信息，生成土地征（轉）圖層，確定供地基數和面積。表1為武漢市各區2012～2013年供地地塊數量表。

表1 武漢市各區2012～2013年供地地塊數量表

從土地市場動態監測監管系統中提取2012～2013年的供地信息，生成供地圖層。每條供地信息包括供應宗地的用地單位、土地座落、合同簽訂日期、宗地面積、界址點坐標、約定交地時間、約定動工時間等內容。通過界址點坐標逐一制作宗地范圍圖，將供地信息與宗地范圍圖掛接，生成供地圖層。其屬性結構見表2，圖層矢量見圖4。

表2 供地信息圖層屬性結構表

圖4 2012～2013年供地圖斑示意圖

把供地圖層與最新的遙感影像圖疊加，對現狀依舊為農用地的地塊，將其約定動工時間與遙感影像圖的時相進行比對，分析判定是否為疑似閑置土地，獲得疑似閑置土地清單。對疑似閑置土地清單中的地塊進行現場核實，確定閑置土地面積。

經確認，利用GF-1、GF-2衛星遙感影像共監測武漢市2012～2013年供地圖斑171個。其中2015年上半年度提取疑似閑置土地圖斑40個，2015年下半年提取疑似閑置土地圖斑36個，最小圖斑面積為0.56畝，局部示意圖見圖5和圖6。

4 疑似閑置土地監測能力評價

4.1 疑似閑置土地的分類能力

根據疑似閑置土地清理動態監測工作的實際需要，結合GF-1、GF-2衛星數據的實際監測，可以將疑似閑置土地圖斑分為6種類型。各類型具體劃分標準見表3和圖7。

圖5 2015年上半年度疑似閑置土地監測圖（局部）

圖6 2015年下半年度疑似閑置土地監測圖（局部）

表3 疑似閑置土地類型說明

圖7 疑似閑置土地類型示意圖

4.2 疑似閑置土地類型變化監測能力

研究區2015年間本研究所關注的171個疑似閑置土地圖斑中，部分圖斑用地情況發生了實際變化，包括疑似閑置土地圖斑類型間的變化和同類型內建設程度的變化兩種情況。在疑似閑置土地動態監測中，疑似閑置土地的類型變化是重點關注內容，在一定程度上也說明了GF-1、GF-2號衛星數據具有用地建設程度的監測能力，其中共發現類間變化圖斑20個（見圖8），同類型建設程度變化情況9個。

圖8 疑似閑置土地類型間變化示意圖

4.3 最小可監測圖斑面積

本研究關注區域所使用的GF-1、GF-2影像空間分辨率分別為2 m、1 m，參照《土地利用動態遙感監測規程》（TD/T 1010-2015）中的相關規定，最小可上圖面積分別為0.6 畝和1 畝；在城市閑置土地動態監測中所涉及的171個疑似閑置土地圖斑中，最小面積為0.56畝，在具體應用中可監測小圖斑可達到0.3畝左右，驗證了GF-1、GF-2號衛星數據在小圖斑閑置土地監測中的應用效果（見圖9）。

圖9 GF-1、GF-2衛星影像最小監測面積示意圖

5 結 語

通過對兩期GF-1、GF-2衛星影像的全色、多光譜數據進行正射糾正、配準、融合、鑲嵌、裁切后制作的正射影像圖，套合供地圖斑進行疑似閑置土地信息提取，探索了運用國產高分系列衛星數據進行疑似閑置土地動態監測，可以得出如下結論：

1）國產高分系列衛星數據空間分辨率高、光譜信息豐富、地物解譯標志清晰，具有較好的疑似閑置土地判讀性，可以滿足疑似閑置土地清理動態監測工作的應用需求。

2）通過單時段的國產高分系列衛星影像配合土地市場動態監測監管系統中提供的供地范圍，可以初步判定供地圖斑范圍內地塊的建設情況，并可以將疑似閑置土地類型細分為6類，類型間劃分標準清晰，類型較容易區分。

3）通過兩期國產高分系列衛星影像配合土地市場動態監測監管系統中提供的供地范圍，可以監測兩個時段間同一地塊的建設變化情況，說明國產系列高分衛星影像具有監測地塊建設程度的能力。

4）GF-1、GF-2衛星作為新的遙感信息源，通過本次研究，為進一步拓展高分數據在國土資源管理業務中應用的廣度和深度奠定了基礎；本次研究形成了國產高分衛星數據在閑置土地清理動態監測業務中的應用技術流程，可以通過進一步的深入研究和推廣挖掘其在相關工作中的的業務化、規模化應用。

[1] 趙小鳳,黃賢金,馬文君,等.閑置土地的認定思路及處置建議[J].中國土地科學,2011,25(9)：3-7

[2] 高向軍,劉玉杰,馮秀峰,等.我國閑置土地處置難的原因分析及對策[J].國土資源情報,2016(2):26-28

[3] 馮洪山.閑置土地處置的“難言之隱”[J].中國土地,2008(5):13

[4] 葉曉敏.城市閑置土地的分布特征與形成機理研究：以杭州市主城區為例[D].杭州：浙江大學,2009

[5] 裘雙雙,岳文澤.縣域批而未用土地的監測研究[J].中國土地科學,2016,30(2):31-40

[6] 邱學雷.高分二號衛星成功發射 開啟我國遙感衛星亞米級時代[J].國防科技工業,2014(9):10-11

[7] 高延利,劉順喜,尤淑撐,等.基于GF-1衛星數據的新增建設用地監測試驗與分析[J].測繪與空間地理信息,2014,37(4):13-16

[8] 王忠武,劉順喜,戴建旺,等.高分二號衛星數據在新增建設用地監測中的應用分析[J].航天器工程,2015,24(6):134-139

[9] 柴淵,李萬東.土地利用動態遙感監測技術與方法[M].北京：地質出版社,2011

[10] 李智峰.高分一號衛星在土地利用遙感監測中的應用[J].國土資源導刊,2015,12(3):85-88

P237

B

1672-4623（2016）10-0029-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.10.008閑置土地是指土地使用者依法取得土地使用權后，未經原批準用地的人民政府同意，超過規定的期限未動工開發建設的建設用地。國家專門出臺了《閑置土地處置辦法》《關于促進節約集約用地的通知》《關于進一步做好閑置土地處置工作的意見》等法律法規，對閑置土地的認定、處置和利用作出了相關規定[1]。關于閑置土地的其他文獻也大多集中于探討閑置土地的形成原因、閑置土地的內涵和類型劃分、界定閑置土地的責任主體、完善關于閑置土地認定和處理的法律依據等[2-5]。如何利用高分辨率遙感衛星影像對大范圍區域內閑置土地進行高效的調查、監測并未有較多關注，因此，利用國產高分衛星影像進行閑置土地監測的應用推廣研究顯得尤為必要。

尹峰，碩士，工程師，注冊測繪師，主要從事遙感應用、國土資源調查等工作。

2016-07-22。

項目來源：國土資源部公益性行業科研專項經費資助項目（201511009-5）。