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土地调查与动态监测中的遥感技术分析

时间:2022-05-01 12:45:02 浏览量:

摘 要:本文首先概述了遥感技术的相关情况,然后阐述了土地利用现状调查与变更的技术路线,其次探讨了遥感技术在土地利用变更调查与动态监测中的应用,最后对遥感技术在土地利用动态变化中的应用方法进行了详细的分析。随着遥感技术的迅速发展,我国的土地利用变更调查方法也随着有了进步,将遥感技术结合到土地调查与动态监测中就能够快速准确的提取土地利用变化信息,对我国的土地资源和科学管理的发展有着重要意义。

关键词:土地调查;动态监测;遥感技术

传统的土地利用及变化情况的调查方法主要是通过对历史数据资料的参考,和对实地测点进行的定时监测来进行调查的。与新的调查技术相比,传统的土地调查方法不仅工期长,误差大,而且耗费也高。在新的土地调查技术中,遥感技术以其快速、准时、准确的提取相关土地利用变化信息,及时更新土地利用现状图等优势,在土地调查以动态的监测中得到了广泛的运用,并且对相关土地资源的科学管理及合理有效利用都有着非常重要的意义。

1 遥感技术的概念及原理

1.1 遥感技术的概念

遥感技术主要是指在不直接接触目标物体的情况下进行远距离感知的一门探测技术。具体来讲,是指在高空中或者其他外层空间上,通过运用各种传感器来获得可以反应地表特征的相关数据,在通过运输,变换和处理来提取有用的信息,由此实现研究地表物体各种情况的一门现代应用技术科学。在民用方面,遥感技术广泛用于土地利用规划、环境污染监测、地球资源普查、植被分类、农作物病虫害和作物产量调查、地震监测、海洋研制等方面。

1.2 遥感技术应用流程

在土地调查动态监测中,对比例尺和测量结果的精确度,较高的要求和一定规范,传统的测量技术免不了会出现误差,而先进遥感测量技术对测量数据的精确性和及时性有一定保障,能够为土地调查动态监测部门提供和分析出土地利用及土地变化的具体情况,是我国土地资源应用与管理重要数据来源和参考依据

遥感技术的运行流程有以下几步:首先,将有关的遥感器在遥感平台上设置好;其次,通过图像处理设备接收和处理遥感图像,收集到地面物体的相关信息,并把数据记录下来给技术人员;技术人员接到数据后要根据此对图像及数据进行分析和评判,利用信息技术和光学仪器,发现和总结地物数据信息的特点;最终经过信息的分析,识别出需检查和测量的地籍数据。地籍检查和测量总的来说是一种测量工作,其中权属调查是进行测量工作的基础,而城镇地籍测量的最终结果是具有一定法律效应的,因此测量内容具有规范性和特殊性。

1.3 土地利用遥感技术的原理

土地利用动态监测是指根据目前的土地利用现状,通过利用最新的遥感数据、全球定位系统以及地理信息系统工具等,将计算机网络通讯等现代的科学技术与地面实地的勘测调查情况相结合,以达到对土地利用资源的连续、多分辨率、多目标、实时的遥感动态监测。在能够快速准确的对土地利用及变化信息进行获取的同时,实现对土地利用及变化的实施动态监控,为政府的宏观调控提高相关的查考数据。

在对土地的利用及变化情况进行实时监测时,在分类方法上,通常采用的是先分后比较和先比后分这两种方法,在技术手术上,通常采用的是多源、多光谱、多时相、高光谱遥感数据的结合,及计算机自动处理技术与人机交互技术的结合,基础图件和遥感数据的结合等。在土地的利用及变化的定量研究方面,通常采用的主要方法是对土地利用及变化的相关模型进行构建,一般采用的几种模型包括:土地利用空间变化模型、土地需求量预测模型、土地资源数量量化模型、土地资源 生态背景质量变化的模型、土地利用程度变化的模型以及土地利用变化区域差异的模型。

2 土地利用遥感技术进行动态监测的内容与优势

土地利用遥感动态监测是指,对监测区域内的所有土地资源,进行各土地利用质量、类型数量及具体空间分布情况等动态信息的获取。土地利用遥感技术进行动态监测的主要内容是:直接、及时、客观的定期监测耕地和建设用地等土地利用的具体变化情况。对土地利用的总体规划及年度土地利用的计划执行情况进行及时的检查。对每年土地变更的调查汇总数据进行重点核查,并为国家制定宏观决策时,提供了准确可靠的土地利用变化情况数据。在日常的监测中对有关违法或涉嫌违法用地的区域等进行快速的监测,并为实发事件处理及违法用地的调查处理提供了相关依据。

目前,由于我国现行的土地管理体制的不完善,不仅导致了对非农用地缺乏宏观的掌控了,导致了“批荒占耕”、“闲置撂荒”、“多批少报”等现象的发生,更是造成国家大量土地资源及资产流失。只有通过加强监督管理,才能够有效控制这种土地流失、资源浪费现象的发生。及时的掌握土地利用类型变化情况的相关信息,是进行土地利用总体规划、土地利用用途管制、基本农田保护、等土地管理工作的必要条件。同时,掌握并获得土地利用类型变化情况的相关信息,也是国家土地主管部门在制定相关土地利用政策和考核土地利用效果情况所必须的。在土地利用现状及变化信息的获取时,迅速发展的计算机技术和数字遥感技术能够提供了及时且有效的技术手段。与传统土地利用动态调查技术相比,数字遥感技术有着及时、宏观、动态以及能够得到同一区域在各個时间段上的影像系列信息等优点,计算机有着快速处理信息的特点。

3 我国土地利用遥感技术的发展状况

在我国,遥感技术发展与应用,从70年代开始就受到了广泛关注,具体情况表现为:模仿了国际前沿技术并努力进行创新,在连续四个五年计划中,给予了遥感技术重点支持,目前,在遥感应用系统,遥感技术系统及GIS等方面均取得突出的进展。建立了国家级资源环境宏观信息服务体系,即是指国家资源环境空间数据库,包括三个省级示范系统、五个县级服务系统及二个部级服务系统,且以中国1:25万土地利用数据为核心,包括30多种资源环境相关要素,具有统计的数据格式、数据标准、数据精度及参数。

近年来,研究人类活动的科学家对尺度效应问题的关注度越来越高,特别是人类活动在时间和空间不同尺度上对生态环境造成的较大影响背景下,诸多问题,如全球变暖、森林采伐现象、水资源管理、沙漠地域增多等,通过应用遥感技术,遥感监测的土地利用景观格局多尺度上进行监测和研究,感影像根据时空分辨率的不同对土地覆盖特征进行了记录,不同的全球变化模型对土地覆盖景观类型、空间分布特征所需要的尺度不同,最为重要的是,遥感拘束在基本的时间、空间尺度需要遥感技术不同的分辨率,土地覆盖景观格局作为重要参数需要满足不同模型的不同需求。因此,要想解决诸多问题,需要建立发展一套科学合理的、可在不同尺度上出现的规则或不规则的景观模式以及检测尺度的定量化指标体系。

4 我国土地利用遥感技术进行动态监测的功能与特点

进行土地利用遥感动态监测的日常监测研究的目的是为了能够及时、准确的掌握土地利用的具体状况,并为国土资源管理部门在制定相关管理政策和落实各项具体的管理措施时提供了相关的依据、为能够对违法或者涉嫌违法用地的区域等进行快速且有效的日常监测提供了科学的依据。根据我国的相关国情,我国土地利用遥感技术进行动态监测的功能与特点具体表现为:

4.1 耕地变化和建设用地的扩展是监测重点

非农业建设的占地和农业内部结构的调整是我国耕地减少的主要去向,在农业结构调整时,所占用的耕地,由于具有可逆性的特点,所以耕地还能够恢复,而在非农业建设时,所占用的耕地就难恢复,所以对非农建设用地扩展进行监测是重点。

4.2监测成果具有多样性

通过对土地利用监测情况,定期提供土地利用现状的资料,以此来适应各级土地管理机构的相关需求。由于具体的资料包括反映土地利用面积数据、空间分布及变化等专题图资料,使得监测结果具有多样性。

4.3监测体系具有层次性

各级土地管理部门都设立相应的监测机构,并且各级机构互为关联形成体系,各层次组成有机整体,既要保证监测成果的统一性和可比性,保证监测任务的完成,又能开展相关地区的监测业务,提供相关地区的监测成果。

4.4技术手段具有综合性

依照我国土地利用监测的相关任务和具体要求,在技术手段上采用航空遥感、卫星遥感、地面调查和抽样调查相结合的方法,通过各自优势互补,在总体功能上满足了各项的具体要求。

5 土地利用现状调查与变更的技术路线

随着遥感技术的迅速发展,我国的土地利用变更调查方法也随着有了进步,将遥感技术结合到土地调查与动态监测中就能够快速准确的提取土地利用变化信息,对我国的土地资源和科学管理的发展有着重要意义。土地利用变更调查与动态监测是指按照国家相关规定,利用历史数据对土地利用的情况进行实时监控,可以预防或发现违法用地现象,这种传统的土地利用变更调查与动态监测方法的误差性大、费用高,但随着科学技术的进步,崭新的土地利用变更调查方法正逐步形成,其主要技术路线可总结为三个方面:一是利用遥感技术及时发现土地利用变化信息;二是利用全球定位系统技术快速准确的获取土地利用变化信息所在的位置坐标;三是令地理信息系统技术对土地利用的数据进行更新、统计及分析。

6 遥感技术在土地利用变更调查与动态监测中的应用

6.1 更新土地利用变更调查的判断依据

可以根据遥感影像中各个土地区域的纹理、阴影、形状、位置、色调等特征准确勾勒出区域界线,可以通过计算机自动进行分类,也可以人工分类。目前,我国的第二次土地利用变更信息调查的结果就充分说明了遥感技术具有周期短、精准度高、可执行性强、信息提取速度快等特性,大大的提高了土地利用变更调查工作的效率。

6.2 土地利用变化动态监测的依据

利用遥感影像技术可以实现对土地利用的动态监测,具体操作方法是:将原本的土地利用现状图与遥感影像用影像对比判读或多时相直接分类法等多种方法进行调绘,就可以发现图像中土地利用产生变化的区域。

6.3 开展土地资源动态监测

土地资源动态监测,先开展分类接着对比其方式,土地资源动态监测流程主要包括:①將各种时相的图像分别进行分类,明确各种类型;②叠加分析这些图像;③变化监测的结果后,将各种时相的图像混杂在一起进行检测。土地资源动态监测对比方式的应用,能够清晰、精准的反映出变化的类型。这种分类后进行检测的方法不仅所得结果表现较为明显,还可以可以避免保证各种时相图形数据的准确度。

7 遥感技术在土地利用动态变化中的应用方法

变化检测技术是依据图形的配准和变化检测的数据源这两个因素把变化检测方法分为两大类。首先第一类是先进行图像配准后在进行变化检测的方法,第二类方法是在图像配准的同时进行变化检测的方法。依据是否要事先进行分类,变化检测的方法也可以分为两大类:第一类是直接比较变化检测的方法,第二类是对变化方法进行分类处理的方法,目前变化检测的方法主要包括:图像比值法、图像差值法、分类后比较法、植被指数法、主成分变换法等。

7.1 遥感影像的校正

遥感影像的校正是为了纠正变形的图像,实现遥感影像与标准图像的整合,工作内容主要包括控点选择(需选取有清晰定位识别标志的控制点)、选择纠正模型、检查几何纠正精度等。此外,对于具有不同特征的地区需要使用不同的校正方法,比如没有地理参考影像的区域,可以采用几何校正方法;对于有历史参考校正影像的区域,可以利用原有的影像,采用影像-影像的方法完成校正。

7.2 影像配准与融合

遥感影像可分为两种地面分辨率不同的影像--全色和多光谱,为了便于理解判断,遥感影像的配准与融合一般会利用已纠正过的高分辨率影像对低分辨率影像进行配准及融合处理。

7.3 土地利用变化信息的提取

土地利用变化信息的提取方法主要包括主成分变换、图像差值法、植被指数法、图像比值法、分类后比较法等等,每个方法都具有局限性,比如图像比值法能快速识别土地利用的变化,但阈值难以确定;图像差值法容易操作,但目标区域的变化性质无法确定;主成分变换法能够突出地域目标,不用做统一的辐射处理,但在提取土地利用的变化信息的过程较为复杂,并且对于数量没有较为明确的方法。因此,众多专家经过反复的研究和实验,提出了一种非常有效的分类后比较和光谱直接比较的混合动态监测方法,现已有成功案例。

7.4 外业调查与内业处理

外业调查是为了核实各区域土地利用变化的情况,并对内业遗漏的图版进行补充检查,外业调查可以通过全球定位技术系统或全站仪对样本图斑面积进行测量,也可以在比例大于1:1的地形图上直接测量,外业调查可以对土地利用变化信息的空间位置和属性保障其准确度;内业处理主要包括修改土地利用变化图斑、删除不真实的变化信息、补充遗漏图斑、制作土地利用动态监测图、统计汇总土地利用变化信息、评定监测结果等等。

8 总结

综上所述,遥感技术对我国土地利用变化调查与动态监测有着重要的作用,对我国土地资源的合理利用和科学发展也具有重大意义与传统的土地利用变更调查方法不同,引进遥感技术后的新型调查方法与动态监测能够更快速、更准确的提取反映土地利用变更信息,虽然现在我国基于遥感技术上的土地利用变更调查与动态监测技术还不够成熟,在实际应用方面还存在许多缺陷和不足,但我国会将土地利用变化的更新调查与动态监测的研究之路一直延续下去。

参考文献:

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