论文部分内容阅读
【摘 要】遥感作为一种先进的科学技术，可为土地利用动态变化研究提供多时相、大范围的实时信息，成为研究地球资源、环境的有效手段之一。遥感技术在我国土地资源调查和耕地保护中，通过多年的应用和实践，其价值日益凸显。本文将主要回顾遥感技术在国家层面上土地资源管理中的应用。
【关键词】遥感技术；土地勘测技术；优势
前言
随着社会经济的发展，特别是城市建设步伐的加速，城市土地利用每年都在发生明显的变化。传统的土地利用调查需要花费大量的人力、时间和经费，难以适应土地利用的这种快速变化。遥感以其覆盖面大、信息更新快、人为干扰因素小等优点已逐渐应用到土地利用遥感动态监测中。
一、遥感技术的发展及优势
在高空间分辨率遥感图像上，地物的空间特征在地物识别中越来越占据主导地位，而在中、低分辨率图像识别中起主要作用的色调及统计特征将退居次要的或辅助的地位。高光谱技术的兴起与发展，使遥感从鉴别发展到对地物的直接识别。高光谱遥感的最大特点是可以获得和重建像元光谱，从而依据光谱特征直接识别地物类型、地物组成以致地物的成分，反演地物的物理、化学参量。随着光谱分辨率的提高，地物的光谱特征在识别中越来越占据主导地位，工作方法则由图像分析转变为以谱分析为主的图谱结合模式，并使遥感应用逐渐摆脱“看图识字”阶段，而越来越依赖于对地物波谱特征的定量分析和理解。时间分辨率的提高细化了遥感动态监测的时间粒度，使遥感变化检测研究发展到对地物或现象演化过程的研究，序列图像分析方法会逐渐成为新的研究热点。
二、土地利用动态监测
遥感动态监测主要涉及图像预处理和土地利用变化信息提取，并相应有图像预处理方法和土地利用变化信息提取方法。
1、遥感图像预处理方法。遥感图像预处理是为了更好地提取土地利用变化信息，处理效果的好坏直接决定土地利用动态监测的精度。
（1）图像的增强处理。将原来不清晰的图像变得清晰或把人们感兴趣的某些特征强调出来（同时抑制不感兴趣的特征）的图像处理方法称为图像增强。增强方法有多种，如直方图调整、直方图线性扩展、滤波及主成分分析等。但值得指出，图像增强处理专门性很强，不存在对所有问题效果都好的增强方法。（2）图像几何精度校正。这项工作是校正遥感图像记录的数据。常用的方法是一般齐次多项式。校正过程：先通过地面控制点数据对原始遥感图像的几何畸变过程进行数学模拟，建立原始畸变图像空间与几何标准空间的数学对应关系，再利用这种数学关系将畸变图像空间中的全部元素转换为标准空间中的元素。应当注意所用地形图比例尺应接近基本监测图的成图比例尺。另外，几何校正要注意重采样方法选择。重采样实质上是根据原始空间与标准空间的对应关系，在原始空间中取一点或若干点，按一定的准则组合成标准空间中对应点的数值，比较准确地再现原始图像空间中反映的地物光谱特性。常用的重采样方法有最邻近法、双线性差值法和三次卷积法。在这3种方法中，尤以三次卷积法为佳。在数学上，它实际上是抽样函数的三阶表达式，因而具有较好的再取样效果。（3）不同时相、不同分辨率图像的配准。图像配准主要是指不同遥感数据源的配准，目的是为了清除数据间的系统误差。多时相图像间准确的空间配准是动态变化监测所必需的。要得到可靠的土地利用变化结果，需极高的图像配准精度。（4）多光谱TM图像与SPOT全色图像的融合。多光谱图像提供丰富的地物光谱信息，全色图像具有很高的空间分辨率，将这两类图像进行融合，可产生彩色高分辨率多光谱图像——融合图像。由于高分辨率卫星图像的出现，多分辨率图像的融合已成为重要研究领域。融合方法有多种，如IHS变换法、主分量变换法和小波变换法等。
2、土地利用变化信息提取方法。（1）变化信息直接提取法。变化信息直接提取，是对两个时相的遥感图像进行点对点的直接运算，经变化特征的发现、分类处理，获取土地利用变化信息。a图像差值法。即将一个时相的某一波段光谱灰度值减去另一时相的对应像元的光谱灰度值，较早应用的是单波段图像差值法。单波段差值图像中难以提取动态信息；对MSS7，MSS5，MSS4差值图像进行彩色合成，则可综合各个波段的动态信息，并很好地突出植被变化信息。b图像比值法。这是对两个时相多谱段数据中同名像元的光谱灰度值施以除法运算。比值法可以部分地消除阴影影响，突出某些地物间的反差，具有一定的图像增强作用。一方面，比值图像可供直接判读，提取其中的专题信息；另一方面，只要稍加逻辑变换，便可用以直接检测明显变化的环境要素。c植被指数法。是综合利用植被在红光部分的强吸收与在近红外部分的强反射特点提取植被动态信息。常见的有比值植被指数、归一化植被指数、垂直植被指数，这些指数在森林资源动态监测中使用尤其广泛。d多时相复合分类法。将两时相或多时相遥感数据复合，通过遥感分类提取变化信息。在这种方法的监督处理过程中，训练区的确定比较困难。（2）计算机自动分类后比较法。该方法是在对比多时相的遥感图像前，先进行各时相遥感图像的单独分类。用该方法的优点是能获取各个像元的土地利用转变类型，不仅能获取变化的数量和特点，还能获取变化的类型，并有利于减少不同时相图像因大气和传感器差异产生的误差。但是，这一方法由于受到单独分类所带来的误差影响，可能会夸大变化的程度。（3）日视解译法。该方法是以土地利用现状调查资料为基础，确定各地类的解译标志，在遥感图像上划出各地类界线，得到遥感分类图，再比较各时相的遥感分类图。此外，香宝提出了RS，GIS一体化，即通过遥感数字图像一人机交互判读一计算机量测汇总一数据库来提取土地利用信息的方法。
三、土地利用遥感动态监测研究展望
我国土土地利用遥感动态监测研究取得了丰硕的研究成果。但是，当前研究中存在以下不足：
1、土地利用遥感动态监测的技术体系和分类体系有待进一步完善。遥感技术应用于土地利用变化监测有一定的限制性，在现有条件下部分地区还难以覆盖进行监测，如何在现有的土地利用分类体系基础上进一步研究和完善适用于土地利用遥感动态监测的分类指标体系。是我国土地利用遥感动态监测研究的重要任务。
2、应注重加强遥感图像处理和土地利用变化信息提取的研究。土地利用遥感动态监测技术方法主要包括图像预处理方法和信息提取方法，在实践工作中，应该对传统的图像处理和信息提取方法改进，探索新的技术方法手段，提高土地利用遥感动态监测的精度。
3、将3S技术综合运用到土地利用动态监测中，提高土地调查的效率和精度。地理信息系统技术能够快速地进行数据分析，全球定位系统定位系统通过对研究区域实时定位为作业人员采集数据提供支持，将二者运用到土地利用遥感动态监测中，能够有效地提高土地资源调查的精度。
4、土地利用遥感动态监测信息系统建设有待进一步加强。我国整个土地利用遥感动态监测体系尚待完善，应该有计划地建立一个集3S技术、计算机技术和管理信息系统于一体的土地利用遥感动态监测信息系统，能够有效地完成变化监测、变化趋势预测和综合评价，进而对我国土地利用变化进行长期动态监测，满足社会经济发展对土地信息的需求。
结束语
总之，遥感技术在土地资源管理中应用的深度和广度必然会日新月异，多时相、高分辨率的遥感数据会进一步加强高精度、大比例尺土地利用动态监测。在时空一体化的基础上，“3S”一体化技术的研究成为必然趋势，其应用成果将更好地把握土地利用变化趋势，为经济社会资源的和谐发展提供科学依据。
参考文献：
[1]李秀玲.浅谈遥感技术在3S技术中的应用[J].中国地名.2010（11）
[2]陈生莲.遥感技术在数字化测量中的应用[J].硅谷.2012（20）
[3]金亨丁.遥感技术在工程勘察中的应用[J].工程勘察.2003（06）
[4]遥感技术中几个常用名称简介[J].铁路航测.2006（01）
【关键词】遥感技术；土地勘测技术；优势
前言
随着社会经济的发展，特别是城市建设步伐的加速，城市土地利用每年都在发生明显的变化。传统的土地利用调查需要花费大量的人力、时间和经费，难以适应土地利用的这种快速变化。遥感以其覆盖面大、信息更新快、人为干扰因素小等优点已逐渐应用到土地利用遥感动态监测中。
一、遥感技术的发展及优势
在高空间分辨率遥感图像上，地物的空间特征在地物识别中越来越占据主导地位，而在中、低分辨率图像识别中起主要作用的色调及统计特征将退居次要的或辅助的地位。高光谱技术的兴起与发展，使遥感从鉴别发展到对地物的直接识别。高光谱遥感的最大特点是可以获得和重建像元光谱，从而依据光谱特征直接识别地物类型、地物组成以致地物的成分，反演地物的物理、化学参量。随着光谱分辨率的提高，地物的光谱特征在识别中越来越占据主导地位，工作方法则由图像分析转变为以谱分析为主的图谱结合模式，并使遥感应用逐渐摆脱“看图识字”阶段，而越来越依赖于对地物波谱特征的定量分析和理解。时间分辨率的提高细化了遥感动态监测的时间粒度，使遥感变化检测研究发展到对地物或现象演化过程的研究，序列图像分析方法会逐渐成为新的研究热点。
二、土地利用动态监测
遥感动态监测主要涉及图像预处理和土地利用变化信息提取，并相应有图像预处理方法和土地利用变化信息提取方法。
1、遥感图像预处理方法。遥感图像预处理是为了更好地提取土地利用变化信息，处理效果的好坏直接决定土地利用动态监测的精度。
（1）图像的增强处理。将原来不清晰的图像变得清晰或把人们感兴趣的某些特征强调出来（同时抑制不感兴趣的特征）的图像处理方法称为图像增强。增强方法有多种，如直方图调整、直方图线性扩展、滤波及主成分分析等。但值得指出，图像增强处理专门性很强，不存在对所有问题效果都好的增强方法。（2）图像几何精度校正。这项工作是校正遥感图像记录的数据。常用的方法是一般齐次多项式。校正过程：先通过地面控制点数据对原始遥感图像的几何畸变过程进行数学模拟，建立原始畸变图像空间与几何标准空间的数学对应关系，再利用这种数学关系将畸变图像空间中的全部元素转换为标准空间中的元素。应当注意所用地形图比例尺应接近基本监测图的成图比例尺。另外，几何校正要注意重采样方法选择。重采样实质上是根据原始空间与标准空间的对应关系，在原始空间中取一点或若干点，按一定的准则组合成标准空间中对应点的数值，比较准确地再现原始图像空间中反映的地物光谱特性。常用的重采样方法有最邻近法、双线性差值法和三次卷积法。在这3种方法中，尤以三次卷积法为佳。在数学上，它实际上是抽样函数的三阶表达式，因而具有较好的再取样效果。（3）不同时相、不同分辨率图像的配准。图像配准主要是指不同遥感数据源的配准，目的是为了清除数据间的系统误差。多时相图像间准确的空间配准是动态变化监测所必需的。要得到可靠的土地利用变化结果，需极高的图像配准精度。（4）多光谱TM图像与SPOT全色图像的融合。多光谱图像提供丰富的地物光谱信息，全色图像具有很高的空间分辨率，将这两类图像进行融合，可产生彩色高分辨率多光谱图像——融合图像。由于高分辨率卫星图像的出现，多分辨率图像的融合已成为重要研究领域。融合方法有多种，如IHS变换法、主分量变换法和小波变换法等。
2、土地利用变化信息提取方法。（1）变化信息直接提取法。变化信息直接提取，是对两个时相的遥感图像进行点对点的直接运算，经变化特征的发现、分类处理，获取土地利用变化信息。a图像差值法。即将一个时相的某一波段光谱灰度值减去另一时相的对应像元的光谱灰度值，较早应用的是单波段图像差值法。单波段差值图像中难以提取动态信息；对MSS7，MSS5，MSS4差值图像进行彩色合成，则可综合各个波段的动态信息，并很好地突出植被变化信息。b图像比值法。这是对两个时相多谱段数据中同名像元的光谱灰度值施以除法运算。比值法可以部分地消除阴影影响，突出某些地物间的反差，具有一定的图像增强作用。一方面，比值图像可供直接判读，提取其中的专题信息；另一方面，只要稍加逻辑变换，便可用以直接检测明显变化的环境要素。c植被指数法。是综合利用植被在红光部分的强吸收与在近红外部分的强反射特点提取植被动态信息。常见的有比值植被指数、归一化植被指数、垂直植被指数，这些指数在森林资源动态监测中使用尤其广泛。d多时相复合分类法。将两时相或多时相遥感数据复合，通过遥感分类提取变化信息。在这种方法的监督处理过程中，训练区的确定比较困难。（2）计算机自动分类后比较法。该方法是在对比多时相的遥感图像前，先进行各时相遥感图像的单独分类。用该方法的优点是能获取各个像元的土地利用转变类型，不仅能获取变化的数量和特点，还能获取变化的类型，并有利于减少不同时相图像因大气和传感器差异产生的误差。但是，这一方法由于受到单独分类所带来的误差影响，可能会夸大变化的程度。（3）日视解译法。该方法是以土地利用现状调查资料为基础，确定各地类的解译标志，在遥感图像上划出各地类界线，得到遥感分类图，再比较各时相的遥感分类图。此外，香宝提出了RS，GIS一体化，即通过遥感数字图像一人机交互判读一计算机量测汇总一数据库来提取土地利用信息的方法。
三、土地利用遥感动态监测研究展望
我国土土地利用遥感动态监测研究取得了丰硕的研究成果。但是，当前研究中存在以下不足：
1、土地利用遥感动态监测的技术体系和分类体系有待进一步完善。遥感技术应用于土地利用变化监测有一定的限制性，在现有条件下部分地区还难以覆盖进行监测，如何在现有的土地利用分类体系基础上进一步研究和完善适用于土地利用遥感动态监测的分类指标体系。是我国土地利用遥感动态监测研究的重要任务。
2、应注重加强遥感图像处理和土地利用变化信息提取的研究。土地利用遥感动态监测技术方法主要包括图像预处理方法和信息提取方法，在实践工作中，应该对传统的图像处理和信息提取方法改进，探索新的技术方法手段，提高土地利用遥感动态监测的精度。
3、将3S技术综合运用到土地利用动态监测中，提高土地调查的效率和精度。地理信息系统技术能够快速地进行数据分析，全球定位系统定位系统通过对研究区域实时定位为作业人员采集数据提供支持，将二者运用到土地利用遥感动态监测中，能够有效地提高土地资源调查的精度。
4、土地利用遥感动态监测信息系统建设有待进一步加强。我国整个土地利用遥感动态监测体系尚待完善，应该有计划地建立一个集3S技术、计算机技术和管理信息系统于一体的土地利用遥感动态监测信息系统，能够有效地完成变化监测、变化趋势预测和综合评价，进而对我国土地利用变化进行长期动态监测，满足社会经济发展对土地信息的需求。
结束语
总之，遥感技术在土地资源管理中应用的深度和广度必然会日新月异，多时相、高分辨率的遥感数据会进一步加强高精度、大比例尺土地利用动态监测。在时空一体化的基础上，“3S”一体化技术的研究成为必然趋势，其应用成果将更好地把握土地利用变化趋势，为经济社会资源的和谐发展提供科学依据。
参考文献：
[1]李秀玲.浅谈遥感技术在3S技术中的应用[J].中国地名.2010（11）
[2]陈生莲.遥感技术在数字化测量中的应用[J].硅谷.2012（20）
[3]金亨丁.遥感技术在工程勘察中的应用[J].工程勘察.2003（06）
[4]遥感技术中几个常用名称简介[J].铁路航测.2006（01）