卫星遥感技术在全国第二次土地调查中的应用

摘要:开展全国第二次土地调查，目的就是要全面查清全国土地权属和土地利用状况，掌握真实的土地基础数据，并实现调查成果的信息化、网络化管理，实现土地资源信息的社会化服务，满足我国社会经济发展、土地宏观调控及有效保护国土资源的需要。根据广东省肇庆地区生产的实际情况,现对应用卫星遥感影像进行第二次土地调查，采用地类解译样本、遥感影像特征分析等方法进行土地地类判读和解译，并以其实现准确快速地获取土地利用现状信息的技术方法进行分析和探讨。

关键字:遥感 土地调查 卫星影像 解译样本

1 引言

肇庆地区的第二次土地调查统一采用的是法国斯波特―5 （SPOT5）分辨率为2.5m的卫星遥感影像，第二次全国土地调查就是采用最新卫星遥感影像图作为调查基础图件，以土地权属、土地利用现状为主要调查内容，采用国家统一的土地分类标准，以信息技术和空间技术为主要应用手段，通过实地调查，全面查清土地利用的类型、面积、分布状况和土地权属等情况。

土地调查传统作业方法,就是调绘者在对遥感影像进行判读与调绘时,采用的是外业调绘为主的方法。虽然保证了调绘精度,但耗时费力,工作效率低。而利用地类解译样本、遥感影像特征分析等方法对地类进行判读和解译，正好可以弥补这方面不足,能有效辅助影像调绘者在室内进行目视解译,从而使传统的耗时费力的调绘模式,转变成“室内判读为主外业调绘为辅”的节时省力的调绘模式,真正实现调查的快速、高效,既保证了调查成果质量，同时又能充分满足国土资源管理对调查成果的现势性需求。

本文结合广东省肇庆地区的生产实际，对卫星遥感影像在第二次土地调查工作中的应用予以分析和探讨。

2、遥感技术的特点和土地调查中的应用

2.1 遥感技术的特点

土地更新调查作业中，传统作业世模式是在接受土地更新调查任务后，调绘者对遥感影像进行判读与调绘时，基本采用“外业实地调绘为主内业解译判读为辅”的方法。首先把已有资料与影像进行分析套合处理，再打印成外业调查底图到野外调绘，实地核实土地利用现状，然后回到室内再进一步进行填表、上图等一系列整理工作。这种调查方法虽然调绘精度有保证，但资金和人员投入多，要耗费大量的人力和物力，并且工作效率不高，人为干扰因素大，生产周期长，难以满足国土资源管理和社会经济发展的应用需求。

遥感技术最大的特点是获得资料的周期短、现实性强、客观真实，既可以在较短时间内获得新的现势性强的地面影像数据，又可以获取长期稳定的各种分辨率的影像资料，可以为编制和更新不同比例尺的土地利用基础图件提供现势性强的基础资料，而日益完善的遥感影像计算机解译技术,也能更有效地协助土地调绘者在室内进行目视解译, 帮助他们提高影像判读准确率和解译成果精度,从而减少外业调查工作，提高土地调查工作效率和增强调查成果的现势性。

2.2 遥感影像在土地调查中的应用

利用遥感影像进行土地调查时，首先应广泛收集调查区域历次土地调查成果（包括历年的更新调查成果）、权属调查和基本农田成果等，然后利用遥感正射影像图与最新的更新调查成果进行套合，经分析、修正后，将未发生变化的各种权属界线和地类属性等调查内容，依据最新影像直接转绘到土地调查工作底图上，同时提取和勾划出变化信息，并在图上作好标记，打印出处理和编辑好的图件，作为土地调查外业工作底图，到实地核实确认，并且要对图上作了标记的变化处作为重点调查，逐一进行核实和改正。

利用遥感影像进行土地调查时，判读和解译是关键，而判读又分为室内判读、野外判读。以野外判读为主的传统调查方法，由于劳动强度大、周期长、效率低等，在当今实际工作中正遭逐步淘汰。而室内判读法由于其高效、实用和节时省力，正逐步到得广泛应用，在室内根据地物的成像规律和判读特征，确定各类影像所代表的地类属性和地类的范围大小及正确位置，这样可以大大减少野外调查工作量，节约生产成本、提高工作效率和调查成果质量。

3、利用遥感影像进行土地调查的主要技术方法

利用遥感影像进行土地调查的总体技术思路是充分利用已有的土地调查和历年更新调查资料，将最新的遥感图像与之套合配准，通过室内分析、判读解译提取最新的土地利用变化信息，然后通过打印出外业调查工作底图，在实地对提取的变化信息进行认真的复核检查，最后将外业复核与调查的成果拿回室内，对照最新的遥感影像图，通过对电脑进行人机交互式操作，将外业调查成果输入计算机，成果数据经编辑处理、检查无误后，最终建立调查成果数据库，在这一总体技术思路的指导下，利用遥感影像进行土地调查主要采用下述3种技术方法：

3.1、利用遥感解译样本进行调查的方法

(1)解译样本的采集

解译样片采集时，首先把测区的最新更新调查成果和遥感影像进行分析套合，对调查底图上不同地类（如林地、耕地、道路、河流等）的图斑分别截取地类初步样片，然后在野外对这些样片进行实地核实，核实时还应考虑同一个测区的环境、气候、季节、植被类型等特性，应在不同地点多核实相同的地物类，使地类样片能充分反应该地区的地类分布和影像特征。核实完成后，再返回室内根据核实成果，对地类初步样片进行认真分析，进一步修改和完善，最后形成与实地地类完全相对应的地类样片。

建立肇庆地区遥感影像解译样本对应关系如下表所示：

解译样片采集完成后，室内判绘的作业人员就能以解译样片为依据，认真分析解译样片和实地图斑地类的对应关系，在室内对遥感影像逐一进行判读和解译。

(2)遥感影像的室内解译

解译样片采集完成后，室内作业人员利用最新遥感影像，根据野外采集的解译样片和实践经验，按照地理坐标或者采用对比、类推的方法，利用解译样本与遥感影像的对应关系，对影像图进行详细解译，在精确勾绘出图斑边界线的同时，还正确解译出图斑的地类属性。

在影像室内解译时，还可利用 DEM 数据生成高程分带图、坡度图等辅助资料作为遥感解译的参考，同时配合对解译地区的高度、坡度、阴坡、阳坡等一系列因素进行分析、判断，以增加地类解译的准确性。

利用遥感影像解译样本进行行土地调查的方法，不但能为内业判绘、质量控制提供可靠的作业依据，还能弥补内业人员没有判绘经验、判读错误率高的缺陷，保证了产品的良好质量，而且能缩短工期、节约成本、大大提高土地调查的工作效率。

3.2、遥感影像与调查资料相结合法

第二次全国土地调查，特别强调要充分利用已有的土地详查和变更资料，利用遥感影像进行土地调查时，在加强内业处理的基础上，可把重点放在提取影像变化信息上，在野外只对变化的图斑进行重点核实，这样可以大大提高土地调查的工作效率，充分发挥遥感技术的作用。具体做法是：将第一次土地详查获得的1∶1万土地利用现状图和历年土地变更图件扫描矢量化，经过几何校正后与同精度的遥感图像套合、配准，保留地类属性没有变化的图斑，只从遥感图像上提取与原有土地利用现状图上变化的部分，经过外业实地核实后，根据外业核实成果，在内业做进一步的修改处理后，就可以获取最新的土地利用现状图。

3.3、利用遥感影像特征分析方法判读和解译地类

（1）解译前的准备

内业解译前应广泛收集调查区内的权属调查、地类调查和基本农田资料以及历年的土地变更调查资料，同时要收集大量有关自然地理状况、交通、水利、农、林业、工矿、特殊用地等相关参考资料。对遥感影像图要重点检查标准分幅影像清晰度、云、雾覆盖要＜5%、内图廓尺寸、坐标系是否正确、图面整饰是否齐全规范等内容。检查好后对遥感影像图进行预处理和纠正，主要是对影像进行坐标换算（坐标加减带号）、投影换带等一系列的技术处理，以便于图像地类特征提取和数据处理建库。

（2）解译的分类原则

在对遥感影像进行解译过程中，应该遵循从已知到未知、先易后难、先山区后平原、先整体后局部、先宏观后微观的分类步骤，以利于提高解译准确度和工作效率。

（3）解译的方法

首先要确定调查区域中各种地类的遥感影像特征，在遥感影像上，不同的地物有不同的特征，这些影像特征是判读识别各种地物的依据。影像特征分析就是从色调、形状、阴影、纹理及影像结构等方面对拟被提取的地物进行影像的定性分析。通过对这些地物的影像的定性分析，总结、归纳出这些地物要素各自所具有的影像特征，根据这些影像特征，作业人员就可以在室内对影像进行判读、解译。以广东省肇庆地区为例，各种地类的影像特征具体分析如下：

水田：平原地区水田一般具有明显的几何形状、田块较大、边界清晰、 有渠道灌溉设施、多呈大面积分布、有道路与居民点相连。而沟谷中的水田呈不规则状，大部分呈窄而长的条状。水田颜色调随土壤、湿度、农作物种类及生长季节不同而不同。一般湿度大的色调较暗、干燥的较浅；生长着农作物的较暗、成熟的较浅；农田灌溉时较暗、不灌溉时较浅。由于该测区的遥感影像是2007年12月份生产的，农作物已经收割，因此水田颜色较均匀，均为浅褐色。。

旱地：旱地几何形状不规则，位置多位于山区，旱地界线较为清楚，影像纹理结构比较粗糙，颜色大多为浅灰白色。

果园：果园排列紧密整齐，边界形状不规则，颜色为大多为绿色或浅绿色，果树的纹理较清晰。

林地：林地受地形控制，边界一般自然圆滑，呈不规则形状，有绒状纹理，色彩泛绿、树冠颗粒明显。

水域用地：主要包括河流、水库和池塘，颜色由于光线反射角度及水体深度的不同，其色调也往往有所不同，其中河流但大多都呈浅蓝色、几何形状为条带状，且常有不规则弯曲，而水库大都为深蓝色、几何形状为不规则、面积较大、一般与河流相连。池塘大都呈蓝色、面积较小，位置大都位于村庄边或山坡旁，形状大都为四方形或弧形。

公路：公路通常为弯曲的条带状，颜色一般为：沥青路呈灰黑色，水泥路呈灰白色，大都连接有城镇和村庄。

城镇：城市建筑物比较集中，高层建筑物有狭长的阴影，小区住宅为排列整齐的单体建筑，居民地几何形状特征明显，一般呈四方形，边界清晰，多呈黑白相间的颜色。

村庄：农村居民地建筑占地面积一般较小，形状散乱，无规则，多呈灰黑相间的颜色，村庄边界不够明显。

通过对上述地物的影像特征分析，作业人员在室内就可基本上判读出耕地、林地、水系、道路、建筑物等基本地物的属性，然后再把这些解译出地类属性的图斑转绘到影像图上，并且编辑打印出外业调查底图，再到野外进行巡查核实，重点只对影像中难以辩别的和新增变化的地物在外业进行认真核实、补查。这样不但可以减轻野外劳动强度，而且还能大大提高生产效率。

4、解译成果的核实

解译成果的核实，就是将内业利用解译样本和遥感影像特征分析等方法，解译出来的地类属性成果，在外业进行认真核实，以确定解译成果的正确性。

首先应充分利用和分析收集相关成果资料，把原有资料与最新遥感影像进行对比，与影像不一致的，应进行外业核实，在实地要以影像为依据，认真调查核对地类图斑的地类代码、范围和属性，并测量出道路、沟渠、河流等线状地物的宽度，同时增补内业判绘遗漏和新增变化的地类。然后在室内，根据外业核查成果修正错误，增补新增地物、完善地类属性，从而确保最终解译成果的正确性。

5、结论

本文应用SPOT5遥感影像，利用建立解译样本和采用遥感影像特征分析等方法，对遥感影像先进行室内解译，在内业解译和判读出绝大部份地类属性后，再到实地核实确认，同时增补新增和变化的地物，这种调查方法不但能减轻野外劳动强度，缩短调查工期，而且还能大大提高工作效率。随着遥感技术的发展，遥感技术、计算机技术的进一步互相渗透和融合，遥感技术在土地调查和国土资源管理中正在得到越来越广泛的应用，由于传统的土地利用调查方法已不再适应当今土地科学有效利用及社会经济快速发展的需要，而遥感技术由于具有客观、动态、便捷、和成本低等优点，因此在今后的国土资源管理和社会经济建设中具有较高的推广应用价值。

6、参考文献

[1] 濮静娟.遥感图像目视解译原理与方法.北京：中国科学技术出版社.1992

[2] 汤国安·遥感数字图像处理[M]．北京:科学出版社,2004.170-173

[3] 陈姝．遥感图像分类方法及研究进展[J]．河北农业科学．2009,13(1)

[4] 王佩军，徐亚明.摄影测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2003.

[5] 赵英时.遥感应用分析原理与方法[M].北京:科学出版社,2003.

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