“資源一號”02C星在土地現狀調查中的應用潛力分析

■李衛紅，李軍英，周 亦

■1．貴州省國土資源勘測規劃研究院，貴州 貴陽 550004;2．北京中色測繪院有限公司，北京 100061

資源一號02C星于2011年12月22日在太原衛星發射中心發射成功。它是我國首顆專門為國土資源用戶定制的業務化運行衛星;是一顆填補國內高分辨率遙感數據空白的衛星，是我國自主創新取得的又一重大成果，標志著我國遙感衛星從科研試驗型向業務應用型的轉變［1］。本文以吉林省某試驗區02C影像為基礎，對其在土地利用現狀調查中的應用潛力進行初步評價。

1 試驗區概況及數據獲取情況

1．1 試驗區概況

吉林省地處東經122-131度、北緯41-46度之間，面積為18．74萬平方公里，占全國總面積的2%。吉林省位于中國的東北中部，屬于溫帶大陸性季風氣候。地形地貌大致為東南部高，西北部低，由東南向西北沉降，形成了山地、丘陵、平原三大地貌類型。開展的02CHR融合數據在土地利用現狀調查中應用潛力評價，要求試驗區土地利用類型是比較齊全且在區域上具有一定的代表性的，包括平原、丘陵和山區的地貌類型，土地利用變化率頻繁。基于以上的要求，根據數據獲取情況，對資源一號02C衛星選取了吉林省某地區為試驗區，開展HR數據評估工作。

1．2 數據獲取情況

資源一號02C星是我國首顆專門為國土資源用戶定制的業務化運行衛星。衛星搭載兩臺HR相機，空間分辨率為2．36米，兩臺拼接的幅寬達到54km;搭載的全色及多光譜相機分辨率分別為5米和10米，幅寬為60km［1］。此次試驗數據是從中國資源衛星應用中心獲取，包括2．36米HR及510米PMS數據，數據為2C級，時相為2010年2月，數據覆蓋范圍滿足試驗要求。

2 試驗方法及主要技術流程

試驗主要通過制作試驗區正射影像圖(DOM)，對正射影像圖進行土地利用現狀分類制作試驗區土地利用現狀遙感解譯圖。并以試驗區已有的土地利用數據庫及QB影像為理論真值，將現狀分類成果與其作對比分析，從而對HR數據的地類解譯能力進行評價。

3 HR融合數據的綜合制圖能力分析

以試驗區已有的土地利用數據庫為依據，對各個地類的圖斑個數以及面積進行對比分析，從整體上對02CHR融合影像的綜合制圖能力進行評定。

試驗區共計提取各類圖斑2379個，面積總計6601345畝。其中，耕地面積占總面積的38．40%;園地占總面積的0．14%;林地總面積的25．90%;草地占總面積的0．78%;水域占總面積的17．76%;建設用地占總面積的16．97%;其他土地占總面積的0．04%。具體各地類圖斑個數及面積與相對應的土地利用數據庫中各地類個數及面積值如表1。

表1 現狀信息提取與土地利用數據庫中各地類面積個數對比表

地類02C影像 土地利用數據庫 差值百分比(%)面積 個數 面積 個數 面積個數草地 5156．5 192 10462．3 880 -50．71-78．18水域 117251．8 302 115065．7 593 1．90-49．07其他土地 245．4 8 336．7 22 -27．12-63．64建設用地 112044．8 676 111135．7 1409 0．82-52．02

02C衛星數據的各類圖斑的分類面積基本與數據庫的現狀分類面積保持一致，02C的分類結果可靠性較高。

4 HR融合數據的地類解譯能力評價

隨機選取試驗區內不同地類、不同面積的現狀圖斑進行土地利用現狀信息提取能力評價。

4．1 屬性精度評價

按照土地利用現狀分類標準［2］及相關的規定，對已完成現狀圖斑提取的02C融合影像，分地類各隨機抽取300塊圖斑，并與相應位置的QB影像真值進行了對比，判斷其屬性分類的正確性。由于草地較少且影像特征不明顯，未進行單獨分析。從數據可得出，02C融合數據在耕地和建設用地的屬性辨識度上的正確度最高，正確率能達到95%以上。水域次之，屬性精度為92%;林地的為91．33%，園地和其他土地的辨識能力則稍弱，而其主要誤判的類型總結如下:

(1)02C融合數據中園地與林地的影像特征相近，顏色都比較深，林地內部紋理有均一的顆粒狀，而園地影像紋理較為平滑，但是部分的園地與林地紋理相似，易被混淆。

(2)其他土地特別是裸地在02C影像上部分會以高亮顯示且形狀不規則，在現狀提取時易與采礦用地或未被農作物覆蓋的耕地混淆。

4．2 面積精度評價

在試驗地區根據02C融合影像特征，對農用地、建設用地等主要地類的面積量算精度進行了測試。以QB圖斑面積及線狀地物長度為理論真值，與02C融合影像進行對比，分析其面積精度及線狀地物的長度差異。通過對比，初步分析02C融合影像的現狀信息提取能力。

相同的地類圖斑在02C上融合影像與QB影像上的面積對比如表2所示，02C融合影像與QB影像圖斑的面積差值百分比絕對值中，最大的為 6．92，最小的為 1．15，均值為3．74。

表2 02C融合影像與QB影像圖斑面積對比表

相同的線狀地物在02C融合影像與QB影像上的長度對比如表3所示，02C融合影像與QB影像線狀地物長度差值百分比絕對值中最大為 5．52，最小為 0．11，均值為0．97。

表3 02C融合影像與QB影像線狀地物長度對比表

從以上兩表中可以分析出，資源一號02C數據在面積精度上平均可達到95%以上，具有較高的可靠性。

4．2 最小檢測圖斑精度評價

土地利用現狀最小的上圖圖斑面積要求為:建設用地4mm2，耕地6mm2，其他地類15mm2［3］。按照1∶2萬出圖比例尺來進行折算，現狀圖斑最小上圖圖斑面積分別為:建設用地1600m2;耕地2400m2;其他地類6000m2。現狀圖斑中最小可檢測圖斑面積耕地為1453．95m2;非耕農用地為2529．98m2;建設用地為 297．73m2;水域為 1524．28m2;其他土地為2508．46m2;可以看出02CHR融合數據的最小檢測圖斑的面積均在規定的范圍內，可以滿足1∶20000應用的精度要求。

5 結論

隨著遙感技術的發展，國產衛星已具有高分辨率、高光譜特性。遙感作為一門先進的科學技術，可為土地利用現狀調查提供多時相、大范圍的實時信息，己成為快速、客觀、準確監測土地利用變化狀況及其變化規律的重要手段［4］。資源一號02C衛星作為一顆我國自主創新的國內高分辨率遙感數據衛星，其在地類解譯質和量方面都具有較高的可靠性，但是不可否認由于地域特征的差異性，地類解譯的方法及能力受空間、光譜、時域和專業內容的限制，所采用的方法在一定程度上影響了地類解譯的精度。因此，因地制宜的選擇與合適的現狀分類方法十分重要。

［1］劉維，趙帆．資源一號02C星升空李克強致信祝賀［N］．中國國土資源報，2011-12-23(1)．

［2］GB/T21010-2007．土地利用現狀分類［S］．鳳凰出版社，2007．

［3］土地利用現狀調查技術規程［Z］．全國農業區劃委員會，1984．

［4］楊玉靜，方源敏．遙感技術在土地更新調查中的應用．