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[摘 要] 人类活动的越来越频繁,对环境的影响日益加据,由此引起的各类土地利用变化情况尤其引起社会关注。及时准确的获取土地利用现状信息对政府决策部门和科学研究都具有重要意义。随着遥感平台的多样化和图像分辨率的提高,遥感技术已成为土地利用现状调查研究中不可或缺的手段。遥感技术以其宏观性、实时性、周期性及综合性等特点,为快速、客观、准确地获取土地利用现状信息提供了可能。本文通过大安市土地利用现状调查研究,政府可以更好的进行宏观调控,将有利于大安市未来的经济发展与资源保护。
[关键词] 土地利用 现状分析 大安市 影像解译 ARCGIS
1、引言
土地利用是指人类根据土地的自然特点,按一定的经济、社会目的,采取一系列生物、技术手段,对土地进行长期性或周期性的经营管理和治理改造(百度百科)。土地利用作为人类活动作用于自然环境的主要途径之一,它是一个把土地的自然生态系统变为人工生态系统的过程,对土地利用建立一个精确、科学的信息管理系统,以便能够有效地监测土地利用及其对生态环境的影响将具有重大意义。
1.1遥感技术用于土地利用现状调查
本文采用的技术路线如图1。
1.2研究区的概况及数据源
本文以大安市为例,研究基于SPOT-5遥感影像解译的大安市土地利用现状分析情况。
大安市隶属于吉林省白城市,是县级市,在东经123°08′45″—124°21′56″,北纬44°57′00″—45°45′51″之间,大安市距长春、哈尔滨、齐齐哈尔、大庆等城市较近,借助铁、公、水路联运,经济辐射可达吉林省中西部地区,黑龙江省嫩江地区,辽宁省西北部地区和内蒙古东部地区。大安市处在嫩江流域中央城市和吉林省对外开放的前沿位置上,是联结东北三省一区及中、俄、日三国的交通关键和商品集散地。全市东西长95公里,南北宽90公里,总面积为4879平方公里。
影像数据是2007年的法国SPOT-5卫星影像数据,全色分辨率2.5米,多光谱10米。
2、遥感图像处理
2.1遥感影像的校正
进行几何校正实际上是按照一定大地水准面和投影坐标体系来确定遥感图像中地物的位置,使遥感图像数据重新排列,生成一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新的图像,由此达到几何纠正的目的。
2.2遥感影像的配准
本次配准使用的软件是ERDAS8.5。首先进行重采样,SPOT5影像10m的多光谱数据以2.5m为重采样间隔。然后,以景为配准单元,配准基础为2.5m分辨率的全色数据,将重采样后的多光谱数据与之配准。
2.3遥感影像的增强处理
遥感图像增强是为特定目的,突出遥感图像中的某些信息,削弱或除去某些不需要的信息,使图像更易判读。图像增强的实质是增强感兴趣目标和周围背景间的反差。它不能增加原始图像的信息,有时反而会损失一些信息。图像增强的目的主要包括:①消除噪声,改善图像的视觉效果;②突出边缘,有利于识别和处理。
2.4遥感影像的融合处理
遥感影像的图像融合不是简单的迭加,它将产生新的包含更多有用信息的信息,即达到1+1>2的效果。通过影像融合不仅能提高空间分辨率,同时又保留了其多光谱特性。此次融合的影像是SPOT52.5m全色和10m高光谱影像。
3、遥感图像的解译
一般遥感影像解译有两种方式:目视解译和计算机解译。目视解译操作简单、灵活,判读精度高,但判读结果人为差异大且效率低,判读的精度主要取决于判读人员的专业水平和经验。计算机解译运用人工智能和模式识别技术,大大提高了解译效率,但由于“同物异谱、异物同谱”现象和阴影等因素的存在,解译结果还不能满足土地利用调查的需要。考虑到土地利用调查精度要求较高,采用“两次解译”的判读方式,即在预解译的基础上,对比图纸进行实地踏勘,校正解译标志,再进行详细判读,改正预解译中的错误。
3.1影像判读步骤
(1)了解影像相关的辅助信息:影像平台、传感器,成像方式、日期、季节,区域范围,空间分辨率,彩色合成方案等。
(2)分析已有资料:目视解译的基本方法是从“己知”到“未知”,所谓“已知”就是己有的相关资料和解译者已掌握的情况,将这些已有资料与影像进行对应分析,以确认二者之间的关系。
(3)确定土地利用分类类型,并根据研究区土地利用的实际情况进行取舍,建立土地利用分类系统。
3.2解译标志的建立
解译标志是遥感图像上能直接反映和判别地物信息的影像特征,包括形状、大小、阴影、色调、颜色、纹理、图形、位置和类型等。解译者利用这些标志能直接识别地物或现象的性质、类型;或者通过已识别出的地物或现象,进行推理分析,进一步弄清楚其他不易于在遥感影像上直接解译的地物。解译标志的准确建立能提高每一个地类图斑属性的可信程度,好的解译标志能提高解译的质量。建立解译标志时应对调查区内的情况有足够的了解,可以通过分析相关资料和进行实地调查踏勘来获取。
3.3影像判读
研究采用目视解译的判读方法对研究区进行解译。影像判读的准确性主要取决于解译者的判读经验和相关的专业知识,还要充分利用各种己知资料。判读中用到的已知资料包括:大安市的人文地理资料、农作物生长情况、旧土地利用图和变更图以及当地的地形图等。参考这些资料,对地物类型可以做出更合理的判断,提高内业工作的可信度和准确性。
3.4属性确定及输入
在经历了一系列图像处理过程之后,依据相关的技术规范,把整理好的图形和记录表转换为数据交换文件,在土地利用数据库系统中生成标准的土地利用现状图,建立具有数据查询、汇总、输出、变更等功能的数据库管理系统。至此,利用高分辨率遥感影像更新土地利用类型数据库的工作告一段落。为了评定调查结果可靠性和调查方法的可行性,还需对更新后的各类数据进行比较和分析讨论。
4、土地利用现状分析
利用高分辨率遥感影像提取的土地利用现状数据,需要与90年旧数据进行对比分析,这是非常重要的一步。通过对各类土地类型面积变化情况进行分析,得出研究区各类土地利用的变化情况,以便政府更好地宏观调控。
在此说明下,本次实验用到的旧数据库是1990年的,而此次解译信息是基于2007年的遥感影像,通过两次解译,形成了大安市真实可靠的2007年新数据库。
由图2、3分析可知,十多年来大安市土地利用变化呈现如下动态变化。
(1)耕地面积不断减少,由1990年的145531.7942亩减少到123120.76亩。耕地净减面积相对较大,其中水田面积净减最大。由表1可见,土地利用的变化主要与耕地有关,耕地主要转变为城镇居民建设用地,这种变化趋势和大安市城市化建设加快是吻合的。
(2)园地、林地和草地面积都有所增加。主要原因是这些年政府采取的一些积极措施。如“九五”期间,做出的切实加强生态保护工作的一系列重要决策。
(3)建设用地增加。增加了18.9%。主要是由于人口的增长,城市化的加快。由表1可以看出,建设用地的增加主要是因为交通运输用地及水域及水利设施的大幅度增加,这些都说明大安市的建设用地主要致力在公共设施方面。居民建设用地方面,城市建设用地基本没变,主要是农村居民地有所增加,但是农村居民建房呈现杂乱无章,毫无规划,这给以后政府管理规划带来一定的麻烦,所以在以后的建设和规划中应加以注意,不可盲目扩张。
5、结论
从以上分析可以看出,大安市土地利用变化较快,但在土地的合理利用上仍存在问题,虽然大安市未利用地较多,但是并未充分利用,反而是开发条件好的耕地,造成耕地面积的锐减,这些都不利于大安市未来的规划。因此,针对大安市土地利用变化中存在的问题,应采取合理的可持续发展方针,才能够保证大安市用地的可持续发展。
参 考 文 献
[1]张书华.土地利用现状更新调查方法的研究与实践[Z].吉林大学.2007,4.
[2]杨玉静,方源敏.遥感技术在土地更新调查中的应用[Z].昆明理工大学.
[3]王莉.基于遥感与GIS的土地利用更新调查方法研究——以大同市新荣区为例[Z].太原理工大学.2007,5.
[4]王小亭.“3S”技术在土地利用中的综合应用研究[Z].成都理工大学.2005,5.
[5]顾晓文.利用高分辨率影像进行1:1万土地利用现状更新的研究——以台州椒江区为例[Z].浙江大学.2004,5.
[6]苏林媛.3S技术在土地更新调查中的应用研究——以禄劝县土地更新调查为例[Z].昆明理工大学.2008,5.
[关键词] 土地利用 现状分析 大安市 影像解译 ARCGIS
1、引言
土地利用是指人类根据土地的自然特点,按一定的经济、社会目的,采取一系列生物、技术手段,对土地进行长期性或周期性的经营管理和治理改造(百度百科)。土地利用作为人类活动作用于自然环境的主要途径之一,它是一个把土地的自然生态系统变为人工生态系统的过程,对土地利用建立一个精确、科学的信息管理系统,以便能够有效地监测土地利用及其对生态环境的影响将具有重大意义。
1.1遥感技术用于土地利用现状调查
本文采用的技术路线如图1。
1.2研究区的概况及数据源
本文以大安市为例,研究基于SPOT-5遥感影像解译的大安市土地利用现状分析情况。
大安市隶属于吉林省白城市,是县级市,在东经123°08′45″—124°21′56″,北纬44°57′00″—45°45′51″之间,大安市距长春、哈尔滨、齐齐哈尔、大庆等城市较近,借助铁、公、水路联运,经济辐射可达吉林省中西部地区,黑龙江省嫩江地区,辽宁省西北部地区和内蒙古东部地区。大安市处在嫩江流域中央城市和吉林省对外开放的前沿位置上,是联结东北三省一区及中、俄、日三国的交通关键和商品集散地。全市东西长95公里,南北宽90公里,总面积为4879平方公里。
影像数据是2007年的法国SPOT-5卫星影像数据,全色分辨率2.5米,多光谱10米。
2、遥感图像处理
2.1遥感影像的校正
进行几何校正实际上是按照一定大地水准面和投影坐标体系来确定遥感图像中地物的位置,使遥感图像数据重新排列,生成一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新的图像,由此达到几何纠正的目的。
2.2遥感影像的配准
本次配准使用的软件是ERDAS8.5。首先进行重采样,SPOT5影像10m的多光谱数据以2.5m为重采样间隔。然后,以景为配准单元,配准基础为2.5m分辨率的全色数据,将重采样后的多光谱数据与之配准。
2.3遥感影像的增强处理
遥感图像增强是为特定目的,突出遥感图像中的某些信息,削弱或除去某些不需要的信息,使图像更易判读。图像增强的实质是增强感兴趣目标和周围背景间的反差。它不能增加原始图像的信息,有时反而会损失一些信息。图像增强的目的主要包括:①消除噪声,改善图像的视觉效果;②突出边缘,有利于识别和处理。
2.4遥感影像的融合处理
遥感影像的图像融合不是简单的迭加,它将产生新的包含更多有用信息的信息,即达到1+1>2的效果。通过影像融合不仅能提高空间分辨率,同时又保留了其多光谱特性。此次融合的影像是SPOT52.5m全色和10m高光谱影像。
3、遥感图像的解译
一般遥感影像解译有两种方式:目视解译和计算机解译。目视解译操作简单、灵活,判读精度高,但判读结果人为差异大且效率低,判读的精度主要取决于判读人员的专业水平和经验。计算机解译运用人工智能和模式识别技术,大大提高了解译效率,但由于“同物异谱、异物同谱”现象和阴影等因素的存在,解译结果还不能满足土地利用调查的需要。考虑到土地利用调查精度要求较高,采用“两次解译”的判读方式,即在预解译的基础上,对比图纸进行实地踏勘,校正解译标志,再进行详细判读,改正预解译中的错误。
3.1影像判读步骤
(1)了解影像相关的辅助信息:影像平台、传感器,成像方式、日期、季节,区域范围,空间分辨率,彩色合成方案等。
(2)分析已有资料:目视解译的基本方法是从“己知”到“未知”,所谓“已知”就是己有的相关资料和解译者已掌握的情况,将这些已有资料与影像进行对应分析,以确认二者之间的关系。
(3)确定土地利用分类类型,并根据研究区土地利用的实际情况进行取舍,建立土地利用分类系统。
3.2解译标志的建立
解译标志是遥感图像上能直接反映和判别地物信息的影像特征,包括形状、大小、阴影、色调、颜色、纹理、图形、位置和类型等。解译者利用这些标志能直接识别地物或现象的性质、类型;或者通过已识别出的地物或现象,进行推理分析,进一步弄清楚其他不易于在遥感影像上直接解译的地物。解译标志的准确建立能提高每一个地类图斑属性的可信程度,好的解译标志能提高解译的质量。建立解译标志时应对调查区内的情况有足够的了解,可以通过分析相关资料和进行实地调查踏勘来获取。
3.3影像判读
研究采用目视解译的判读方法对研究区进行解译。影像判读的准确性主要取决于解译者的判读经验和相关的专业知识,还要充分利用各种己知资料。判读中用到的已知资料包括:大安市的人文地理资料、农作物生长情况、旧土地利用图和变更图以及当地的地形图等。参考这些资料,对地物类型可以做出更合理的判断,提高内业工作的可信度和准确性。
3.4属性确定及输入
在经历了一系列图像处理过程之后,依据相关的技术规范,把整理好的图形和记录表转换为数据交换文件,在土地利用数据库系统中生成标准的土地利用现状图,建立具有数据查询、汇总、输出、变更等功能的数据库管理系统。至此,利用高分辨率遥感影像更新土地利用类型数据库的工作告一段落。为了评定调查结果可靠性和调查方法的可行性,还需对更新后的各类数据进行比较和分析讨论。
4、土地利用现状分析
利用高分辨率遥感影像提取的土地利用现状数据,需要与90年旧数据进行对比分析,这是非常重要的一步。通过对各类土地类型面积变化情况进行分析,得出研究区各类土地利用的变化情况,以便政府更好地宏观调控。
在此说明下,本次实验用到的旧数据库是1990年的,而此次解译信息是基于2007年的遥感影像,通过两次解译,形成了大安市真实可靠的2007年新数据库。
由图2、3分析可知,十多年来大安市土地利用变化呈现如下动态变化。
(1)耕地面积不断减少,由1990年的145531.7942亩减少到123120.76亩。耕地净减面积相对较大,其中水田面积净减最大。由表1可见,土地利用的变化主要与耕地有关,耕地主要转变为城镇居民建设用地,这种变化趋势和大安市城市化建设加快是吻合的。
(2)园地、林地和草地面积都有所增加。主要原因是这些年政府采取的一些积极措施。如“九五”期间,做出的切实加强生态保护工作的一系列重要决策。
(3)建设用地增加。增加了18.9%。主要是由于人口的增长,城市化的加快。由表1可以看出,建设用地的增加主要是因为交通运输用地及水域及水利设施的大幅度增加,这些都说明大安市的建设用地主要致力在公共设施方面。居民建设用地方面,城市建设用地基本没变,主要是农村居民地有所增加,但是农村居民建房呈现杂乱无章,毫无规划,这给以后政府管理规划带来一定的麻烦,所以在以后的建设和规划中应加以注意,不可盲目扩张。
5、结论
从以上分析可以看出,大安市土地利用变化较快,但在土地的合理利用上仍存在问题,虽然大安市未利用地较多,但是并未充分利用,反而是开发条件好的耕地,造成耕地面积的锐减,这些都不利于大安市未来的规划。因此,针对大安市土地利用变化中存在的问题,应采取合理的可持续发展方针,才能够保证大安市用地的可持续发展。
参 考 文 献
[1]张书华.土地利用现状更新调查方法的研究与实践[Z].吉林大学.2007,4.
[2]杨玉静,方源敏.遥感技术在土地更新调查中的应用[Z].昆明理工大学.
[3]王莉.基于遥感与GIS的土地利用更新调查方法研究——以大同市新荣区为例[Z].太原理工大学.2007,5.
[4]王小亭.“3S”技术在土地利用中的综合应用研究[Z].成都理工大学.2005,5.
[5]顾晓文.利用高分辨率影像进行1:1万土地利用现状更新的研究——以台州椒江区为例[Z].浙江大学.2004,5.
[6]苏林媛.3S技术在土地更新调查中的应用研究——以禄劝县土地更新调查为例[Z].昆明理工大学.2008,5.