3S技術在礦區土地利用動態監測中的應用

程思思，張海昂

（1.核工業航測遙感中心，河北 石家莊 050061；2.石家莊工程技術學校，河北 石家莊 050061）

1 3S集成技術

3S是全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)和遙感(RS)的總稱。3S集成是指三種技術與其他相關技術的有機結合。它是一個有機組合，在線連接，實時處理和系統的完整性，3S技術的整體結合方式見圖1。

圖1 3S技術的整體結合方式

礦區土地利用動態監測的實施涉及大量圖件、空間數據等指標，時效性要求的監測結果是高質量和管理的，采用現代技術如3s管理是非常必要的，可以提高管理的科學性、管理質量和管理效率。應用3s技術在土地利用動態監測,主要是利用遙感和全球定位系統(GPS)來獲取空間數據,在此基礎上,建立土地利用動態遙感監測系統和土地利用規劃管理信息系統,輔助規劃、修改、實施。

集成RS、GPS與GIS等現代高新技術，建立數據收集、現場調查、內部行業處理、統計匯總和分析、繪圖、數據庫管理和更新于一體的礦區土地利用動態監測系統，實現礦區土地利用動態監測的數字化、智能化、自動化和規范化。

2 3S技術在礦區土地利用動態監測中的應用簡述

開采、地表水和礦區環境污染對地表的破壞造成了土地的污染。采取有效措施應對不同時期、不同特點的損害是刻不容緩的。為了有效地挖掘區域土地動態監測，需要利用3 s技術建立礦區土地動態監測系統，系統由數據采集模塊、數據處理和信息分析模塊和結果輸出模塊組成。數據和信息采集模塊由RS和GPS與傳統的測量技術相結合，利用宏觀的遙感影像，廣泛的土地變化和破壞，實施采礦的回收年限動態監測，從而獲得土地演化的全面、三維、動態的數據。通過GIS數據處理和結果輸出模塊，利用GIS空間分析和數據處理功能，在具體的模型下進行數據處理和處理，支持專家系統對土地演化趨勢、規律性和輸出通過文本、圖形等形式進行輸出。3S技術可以實現礦區土地實時動態綜合監測，為礦區土地的管理和利用提供強有力的決策支持。

礦區土地利用變化的預測是一個重要的礦區土地利用動態監測的內容,研究和礦區土地復墾的開采沉陷預測的結果可用于定量研究土地受開采影響的重要內容在時間和空間變化規律,從而有效、經濟的土地管理措施。下面介紹一種利用遙感技術進行礦區土地利用變化預測的方法——馬爾柯夫方法。馬爾柯夫法是預測礦區土地利用變化的一種非常有效的方法。方法是利用事物發生與發展之間的轉移概率矩陣來預測事物的狀態和發展趨勢。馬爾柯夫過程是一個具有“無后效”的特殊隨機過程。

所謂的“無后效應”是指隨機過程的步驟(n+1)的狀態x(n)的條件概率，x(0) x(1) x(2)…X (n-1)等(n)與上一步的狀態無關，但只與X (n)的狀態有關。

對礦區土地利用動態變化的研究更為合適，因為在一定條件下，礦區土地利用動態演化具有馬爾柯夫過程的性質∶在某一區域，不同土地利用類型之間的相互轉化的礦區;礦區土地利用類型的轉換過程中包含了許多不被函數關系準確描述的事件。

利用馬爾柯夫過程的關鍵是確定礦區土地利用類型的初始轉移概率矩陣P，其數學表達式一般為∶

式（1）中N為研究礦區土地利用類型的數目，pij為初始到末期時由類型i轉移為j的概率，

根據馬爾柯夫模型，系統所研究的事物在任何時刻的狀態概率向量p(n+1)，可由它的初始狀態概率向量p(n)和轉移概率矩陣來確定：

假如所研究礦區有三個時相，共有1987-1994年和1994-2000年兩個時段的土地利用動態變化過程。由于是對未來年份的土地利用變化進行預測，為使預測結果更為接近實際，一般采用土地利用轉移概率矩陣來研究礦區土地利用的動態變化預測。根據土地利用結構變化和動態變化數據和土地利用轉移矩陣的變化，計算礦區土地利用變化的轉移矩陣。這里需要說明的是：由于1994-2000年的時段長為6年，因此，預測時段長為6年，即每經過6年為一步，當n=1時，預測年份為2006年；n=2時，預測年份為2012年，以此類推。通過該方法就可以有效地進行礦區土地利用變化的預測。

3 結論

3S技術對推動礦區土地利用動態監測將具有以下現實意義。

（1）3S集成技術的完善推動土地資源管理的實時性；

（2）遙感技術向“三高”發展。

全球定位系統（GPS）的迅猛發展能夠為空間數據庫建立提供更為實時、準確的數據，遙感技術（RS）能有效地縮短礦區土地利用動態監測工作的時間，并且更為迅速地提供信息。

[1]胡振琪，李新舉，劉寧，等.基于3S技術的黃河三角洲土壤質量自動化評價方法研究.農業工程學報，2005，21（10）：59-63.

[2]胡振琪，賀日興，魏忠義.礦山土地可持續利用空間數據基礎設施建設問題探討.礦山測量，2000，（4）：16-18.