土地調查與動態監測中的遙感技術分析

李文波

摘 要：本文首先概述了遙感技術的相關情況，然后闡述了土地利用現狀調查與變更的技術路線，其次探討了遙感技術在土地利用變更調查與動態監測中的應用，最后對遙感技術在土地利用動態變化中的應用方法進行了詳細的分析。隨著遙感技術的迅速發展，我國的土地利用變更調查方法也隨著有了進步，將遙感技術結合到土地調查與動態監測中就能夠快速準確的提取土地利用變化信息，對我國的土地資源和科學管理的發展有著重要意義。

關鍵詞：土地調查;動態監測;遙感技術

傳統的土地利用及變化情況的調查方法主要是通過對歷史數據資料的參考，和對實地測點進行的定時監測來進行調查的。與新的調查技術相比，傳統的土地調查方法不僅工期長，誤差大，而且耗費也高。在新的土地調查技術中，遙感技術以其快速、準時、準確的提取相關土地利用變化信息，及時更新土地利用現狀圖等優勢，在土地調查以動態的監測中得到了廣泛的運用，并且對相關土地資源的科學管理及合理有效利用都有著非常重要的意義。

1 遙感技術的概念及原理

1.1 遙感技術的概念

遙感技術主要是指在不直接接觸目標物體的情況下進行遠距離感知的一門探測技術。具體來講，是指在高空中或者其他外層空間上，通過運用各種傳感器來獲得可以反應地表特征的相關數據，在通過運輸，變換和處理來提取有用的信息，由此實現研究地表物體各種情況的一門現代應用技術科學。在民用方面，遙感技術廣泛用于土地利用規劃、環境污染監測、地球資源普查、植被分類、農作物病蟲害和作物產量調查、地震監測、海洋研制等方面。

1.2 遙感技術應用流程

在土地調查動態監測中，對比例尺和測量結果的精確度，較高的要求和一定規范，傳統的測量技術免不了會出現誤差，而先進遙感測量技術對測量數據的精確性和及時性有一定保障，能夠為土地調查動態監測部門提供和分析出土地利用及土地變化的具體情況，是我國土地資源應用與管理重要數據來源和參考依據

遙感技術的運行流程有以下幾步：首先，將有關的遙感器在遙感平臺上設置好;其次，通過圖像處理設備接收和處理遙感圖像，收集到地面物體的相關信息，并把數據記錄下來給技術人員;技術人員接到數據后要根據此對圖像及數據進行分析和評判，利用信息技術和光學儀器，發現和總結地物數據信息的特點;最終經過信息的分析，識別出需檢查和測量的地籍數據。地籍檢查和測量總的來說是一種測量工作，其中權屬調查是進行測量工作的基礎，而城鎮地籍測量的最終結果是具有一定法律效應的，因此測量內容具有規范性和特殊性。

1.3 土地利用遙感技術的原理

土地利用動態監測是指根據目前的土地利用現狀，通過利用最新的遙感數據、全球定位系統以及地理信息系統工具等，將計算機網絡通訊等現代的科學技術與地面實地的勘測調查情況相結合，以達到對土地利用資源的連續、多分辨率、多目標、實時的遙感動態監測。在能夠快速準確的對土地利用及變化信息進行獲取的同時，實現對土地利用及變化的實施動態監控，為政府的宏觀調控提高相關的查考數據。

在對土地的利用及變化情況進行實時監測時，在分類方法上，通常采用的是先分后比較和先比后分這兩種方法，在技術手術上，通常采用的是多源、多光譜、多時相、高光譜遙感數據的結合，及計算機自動處理技術與人機交互技術的結合，基礎圖件和遙感數據的結合等。在土地的利用及變化的定量研究方面，通常采用的主要方法是對土地利用及變化的相關模型進行構建，一般采用的幾種模型包括：土地利用空間變化模型、土地需求量預測模型、土地資源數量量化模型、土地資源 生態背景質量變化的模型、土地利用程度變化的模型以及土地利用變化區域差異的模型。

2 土地利用遙感技術進行動態監測的內容與優勢

土地利用遙感動態監測是指，對監測區域內的所有土地資源，進行各土地利用質量、類型數量及具體空間分布情況等動態信息的獲取。土地利用遙感技術進行動態監測的主要內容是：直接、及時、客觀的定期監測耕地和建設用地等土地利用的具體變化情況。對土地利用的總體規劃及年度土地利用的計劃執行情況進行及時的檢查。對每年土地變更的調查匯總數據進行重點核查，并為國家制定宏觀決策時，提供了準確可靠的土地利用變化情況數據。在日常的監測中對有關違法或涉嫌違法用地的區域等進行快速的監測，并為實發事件處理及違法用地的調查處理提供了相關依據。

目前，由于我國現行的土地管理體制的不完善，不僅導致了對非農用地缺乏宏觀的掌控了，導致了“批荒占耕”、“閑置撂荒”、“多批少報”等現象的發生，更是造成國家大量土地資源及資產流失。只有通過加強監督管理，才能夠有效控制這種土地流失、資源浪費現象的發生。及時的掌握土地利用類型變化情況的相關信息，是進行土地利用總體規劃、土地利用用途管制、基本農田保護、等土地管理工作的必要條件。同時，掌握并獲得土地利用類型變化情況的相關信息，也是國家土地主管部門在制定相關土地利用政策和考核土地利用效果情況所必須的。在土地利用現狀及變化信息的獲取時，迅速發展的計算機技術和數字遙感技術能夠提供了及時且有效的技術手段。與傳統土地利用動態調查技術相比，數字遙感技術有著及時、宏觀、動態以及能夠得到同一區域在各個時間段上的影像系列信息等優點，計算機有著快速處理信息的特點。

3 我國土地利用遙感技術的發展狀況

在我國，遙感技術發展與應用，從70年代開始就受到了廣泛關注，具體情況表現為：模仿了國際前沿技術并努力進行創新，在連續四個五年計劃中，給予了遙感技術重點支持，目前，在遙感應用系統，遙感技術系統及GIS等方面均取得突出的進展。建立了國家級資源環境宏觀信息服務體系，即是指國家資源環境空間數據庫，包括三個省級示范系統、五個縣級服務系統及二個部級服務系統，且以中國1：25萬土地利用數據為核心，包括30多種資源環境相關要素，具有統計的數據格式、數據標準、數據精度及參數。

近年來，研究人類活動的科學家對尺度效應問題的關注度越來越高，特別是人類活動在時間和空間不同尺度上對生態環境造成的較大影響背景下，諸多問題，如全球變暖、森林采伐現象、水資源管理、沙漠地域增多等，通過應用遙感技術，遙感監測的土地利用景觀格局多尺度上進行監測和研究，感影像根據時空分辨率的不同對土地覆蓋特征進行了記錄，不同的全球變化模型對土地覆蓋景觀類型、空間分布特征所需要的尺度不同，最為重要的是，遙感拘束在基本的時間、空間尺度需要遙感技術不同的分辨率，土地覆蓋景觀格局作為重要參數需要滿足不同模型的不同需求。因此，要想解決諸多問題，需要建立發展一套科學合理的、可在不同尺度上出現的規則或不規則的景觀模式以及檢測尺度的定量化指標體系。

4 我國土地利用遙感技術進行動態監測的功能與特點

進行土地利用遙感動態監測的日常監測研究的目的是為了能夠及時、準確的掌握土地利用的具體狀況，并為國土資源管理部門在制定相關管理政策和落實各項具體的管理措施時提供了相關的依據、為能夠對違法或者涉嫌違法用地的區域等進行快速且有效的日常監測提供了科學的依據。根據我國的相關國情，我國土地利用遙感技術進行動態監測的功能與特點具體表現為：

4.1 耕地變化和建設用地的擴展是監測重點

非農業建設的占地和農業內部結構的調整是我國耕地減少的主要去向，在農業結構調整時，所占用的耕地，由于具有可逆性的特點，所以耕地還能夠恢復，而在非農業建設時，所占用的耕地就難恢復，所以對非農建設用地擴展進行監測是重點。

4.2監測成果具有多樣性

通過對土地利用監測情況，定期提供土地利用現狀的資料，以此來適應各級土地管理機構的相關需求。由于具體的資料包括反映土地利用面積數據、空間分布及變化等專題圖資料，使得監測結果具有多樣性。

4.3監測體系具有層次性

各級土地管理部門都設立相應的監測機構，并且各級機構互為關聯形成體系，各層次組成有機整體，既要保證監測成果的統一性和可比性，保證監測任務的完成，又能開展相關地區的監測業務，提供相關地區的監測成果。

4.4技術手段具有綜合性

依照我國土地利用監測的相關任務和具體要求，在技術手段上采用航空遙感、衛星遙感、地面調查和抽樣調查相結合的方法，通過各自優勢互補，在總體功能上滿足了各項的具體要求。

5 土地利用現狀調查與變更的技術路線

隨著遙感技術的迅速發展，我國的土地利用變更調查方法也隨著有了進步，將遙感技術結合到土地調查與動態監測中就能夠快速準確的提取土地利用變化信息，對我國的土地資源和科學管理的發展有著重要意義。土地利用變更調查與動態監測是指按照國家相關規定，利用歷史數據對土地利用的情況進行實時監控，可以預防或發現違法用地現象，這種傳統的土地利用變更調查與動態監測方法的誤差性大、費用高，但隨著科學技術的進步，嶄新的土地利用變更調查方法正逐步形成，其主要技術路線可總結為三個方面：一是利用遙感技術及時發現土地利用變化信息;二是利用全球定位系統技術快速準確的獲取土地利用變化信息所在的位置坐標;三是令地理信息系統技術對土地利用的數據進行更新、統計及分析。

6 遙感技術在土地利用變更調查與動態監測中的應用

6.1 更新土地利用變更調查的判斷依據

可以根據遙感影像中各個土地區域的紋理、陰影、形狀、位置、色調等特征準確勾勒出區域界線，可以通過計算機自動進行分類，也可以人工分類。目前，我國的第二次土地利用變更信息調查的結果就充分說明了遙感技術具有周期短、精準度高、可執行性強、信息提取速度快等特性，大大的提高了土地利用變更調查工作的效率。

6.2 土地利用變化動態監測的依據

利用遙感影像技術可以實現對土地利用的動態監測，具體操作方法是：將原本的土地利用現狀圖與遙感影像用影像對比判讀或多時相直接分類法等多種方法進行調繪，就可以發現圖像中土地利用產生變化的區域。

6.3 開展土地資源動態監測

土地資源動態監測，先開展分類接著對比其方式，土地資源動態監測流程主要包括：①將各種時相的圖像分別進行分類，明確各種類型;②疊加分析這些圖像;③變化監測的結果后，將各種時相的圖像混雜在一起進行檢測。土地資源動態監測對比方式的應用，能夠清晰、精準的反映出變化的類型。這種分類后進行檢測的方法不僅所得結果表現較為明顯，還可以可以避免保證各種時相圖形數據的準確度。

7 遙感技術在土地利用動態變化中的應用方法

變化檢測技術是依據圖形的配準和變化檢測的數據源這兩個因素把變化檢測方法分為兩大類。首先第一類是先進行圖像配準后在進行變化檢測的方法，第二類方法是在圖像配準的同時進行變化檢測的方法。依據是否要事先進行分類，變化檢測的方法也可以分為兩大類：第一類是直接比較變化檢測的方法，第二類是對變化方法進行分類處理的方法，目前變化檢測的方法主要包括：圖像比值法、圖像差值法、分類后比較法、植被指數法、主成分變換法等。

7.1 遙感影像的校正

遙感影像的校正是為了糾正變形的圖像，實現遙感影像與標準圖像的整合，工作內容主要包括控點選擇（需選取有清晰定位識別標志的控制點）、選擇糾正模型、檢查幾何糾正精度等。此外，對于具有不同特征的地區需要使用不同的校正方法，比如沒有地理參考影像的區域，可以采用幾何校正方法;對于有歷史參考校正影像的區域，可以利用原有的影像，采用影像-影像的方法完成校正。

7.2 影像配準與融合

遙感影像可分為兩種地面分辨率不同的影像--全色和多光譜，為了便于理解判斷，遙感影像的配準與融合一般會利用已糾正過的高分辨率影像對低分辨率影像進行配準及融合處理。

7.3 土地利用變化信息的提取

土地利用變化信息的提取方法主要包括主成分變換、圖像差值法、植被指數法、圖像比值法、分類后比較法等等，每個方法都具有局限性，比如圖像比值法能快速識別土地利用的變化，但閾值難以確定;圖像差值法容易操作，但目標區域的變化性質無法確定;主成分變換法能夠突出地域目標，不用做統一的輻射處理，但在提取土地利用的變化信息的過程較為復雜，并且對于數量沒有較為明確的方法。因此，眾多專家經過反復的研究和實驗，提出了一種非常有效的分類后比較和光譜直接比較的混合動態監測方法，現已有成功案例。

7.4 外業調查與內業處理

外業調查是為了核實各區域土地利用變化的情況，并對內業遺漏的圖版進行補充檢查，外業調查可以通過全球定位技術系統或全站儀對樣本圖斑面積進行測量，也可以在比例大于1：1的地形圖上直接測量，外業調查可以對土地利用變化信息的空間位置和屬性保障其準確度;內業處理主要包括修改土地利用變化圖斑、刪除不真實的變化信息、補充遺漏圖斑、制作土地利用動態監測圖、統計匯總土地利用變化信息、評定監測結果等等。

8 總結

綜上所述，遙感技術對我國土地利用變化調查與動態監測有著重要的作用，對我國土地資源的合理利用和科學發展也具有重大意義與傳統的土地利用變更調查方法不同，引進遙感技術后的新型調查方法與動態監測能夠更快速、更準確的提取反映土地利用變更信息，雖然現在我國基于遙感技術上的土地利用變更調查與動態監測技術還不夠成熟，在實際應用方面還存在許多缺陷和不足，但我國會將土地利用變化的更新調查與動態監測的研究之路一直延續下去。

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