遙感技術應用于土地勘測技術的優勢

許衛華

【摘要】遙感技術在我國土地資源調查和耕地保護中，通過多年的應用和實踐，其價值日益凸顯。本文將主要回顧遙感技術在國家層面上土地資源管理中的應用。

【關鍵詞】遙感技術；土地勘測技術；優勢

前言

隨著社會經濟的發展，特別是城市建設步伐的加速，城市土地利用每年都在發生明顯的變化。傳統的土地利用調查需要花費大量的人力、時間和經費，難以適應土地利用的這種快速變化。遙感以其覆蓋面大、信息更新快、人為干擾因素小等優點已逐漸應用到土地利用遙感動態監測中。

一、遙感技術的發展及優勢

在高空間分辨率遙感圖像上，地物的空間特征在地物識別中越來越占據主導地位，而在中、低分辨率圖像識別中起主要作用的色調及統計特征將退居次要的或輔助的地位。高光譜技術的興起與發展，使遙感從鑒別發展到對地物的直接識別。高光譜遙感的最大特點是可以獲得和重建像元光譜，從而依據光譜特征直接識別地物類型、地物組成以致地物的成分，反演地物的物理、化學參量。隨著光譜分辨率的提高，地物的光譜特征在識別中越來越占據主導地位，工作方法則由圖像分析轉變為以譜分析為主的圖譜結合模式，并使遙感應用逐漸擺脫“看圖識字”階段，而越來越依賴于對地物波譜特征的定量分析和理解。時間分辨率的提高細化了遙感動態監測的時間粒度，使遙感變化檢測研究發展到對地物或現象演化過程的研究，序列圖像分析方法會逐漸成為新的研究熱點。

二、土地利用動態監測

遙感動態監測主要涉及圖像預處理和土地利用變化信息提取，并相應有圖像預處理方法和土地利用變化信息提取方法。

1、遙感圖像預處理方法

遙感圖像預處理是為了更好地提取土地利用變化信息，處理效果的好壞直接決定土地利用動態監測的精度。

（1）圖像的增強處理

將原來不清晰的圖像變得清晰或把人們感興趣的某些特征強調出來（同時抑制不感興趣的特征）的圖像處理方法稱為圖像增強。增強方法有多種，如直方圖調整、直方圖線性擴展、濾波及主成分分析等。但值得指出，圖像增強處理專門性很強，不存在對所有問題效果都好的增強方法。

（2）圖像幾何精度校正

這項工作是校正遙感圖像記錄的數據。常用的方法是一般齊次多項式。校正過程：先通過地面控制點數據對原始遙感圖像的幾何畸變過程進行數學模擬，建立原始畸變圖像空間與幾何標準空間的數學對應關系，再利用這種數學關系將畸變圖像空間中的全部元素轉換為標準空間中的元素。應當注意所用地形圖比例尺應接近基本監測圖的成圖比例尺。

另外，幾何校正要注意重采樣方法選擇。重采樣實質上是根據原始空間與標準空間的對應關系，在原始空間中取一點或若干點，按一定的準則組合成標準空間中對應點的數值，比較準確地再現原始圖像空間中反映的地物光譜特性。常用的重采樣方法有最鄰近法、雙線性差值法和三次卷積法。在這3種方法中，尤以三次卷積法為佳。

（3）不同時相、不同分辨率圖像的配準

圖像配準主要是指不同遙感數據源的配準，目的是為了清除數據間的系統誤差。多時相圖像間準確的空間配準是動態變化監測所必需的。要得到可靠的土地利用變化結果，需極高的圖像配準精度。

（4） 多光譜TM 圖像與SPOT全色圖像的融合

多光譜圖像提供豐富的地物光譜信息，全色圖像具有很高的空間分辨率，將這兩類圖像進行融合，可產生彩色高分辨率多光譜圖像——融合圖像。由于高分辨率衛星圖像的出現，多分辨率圖像的融合已成為重要研究領域。融合方法有多種，如IHS變換法、主分量變換法和小波變換法等。

2、土地利用變化信息提取方法

（1）變化信息直接提取法

變化信息直接提取，是對兩個時相的遙感圖像進行點對點的直接運算，經變化特征的發現、分類處理，獲取土地利用變化信息。

a圖像差值法。即將一個時相的某一波段光譜灰度值減去另一時相的對應像元的光譜灰度值，較早應用的是單波段圖像差值法。單波段差值圖像中難以提取動態信息；對MSS7，MSS5，MSS4差值圖像進行彩色合成，則可綜合各個波段的動態信息，并很好地突出植被變化信息。

b圖像比值法。這是對兩個時相多譜段數據中同名像元的光譜灰度值施以除法運算。比值法可以部分地消除陰影影響，突出某些地物間的反差，具有一定的圖像增強作用。一方面，比值圖像可供直接判讀，提取其中的專題信息；另一方面，只要稍加邏輯變換，便可用以直接檢測明顯變化的環境要素。

c植被指數法。是綜合利用植被在紅光部分的強吸收與在近紅外部分的強反射特點提取植被動態信息。常見的有比值植被指數、歸一化植被指數、垂直植被指數，這些指數在森林資源動態監測中使用尤其廣泛。

d多時相復合分類法。將兩時相或多時相遙感數據復合，通過遙感分類提取變化信息。在這種方法的監督處理過程中，訓練區的確定比較困難。

（2）計算機自動分類后比較法

該方法是在對比多時相的遙感圖像前，先進行各時相遙感圖像的單獨分類。用該方法的優點是能獲取各個像元的土地利用轉變類型，不僅能獲取變化的數量和特點，還能獲取變化的類型，并有利于減少不同時相圖像因大氣和傳感器差異產生的誤差。

（3）日視解譯法

該方法是以土地利用現狀調查資料為基礎，確定各地類的解譯標志，在遙感圖像上劃出各地類界線，得到遙感分類圖，再比較各時相的遙感分類圖。此外，香寶提出了RS，GIS一體化，即通過遙感數字圖像一人機交互判讀一計算機量測匯總一數據庫來提取土地利用信息的方法。

三、土地利用遙感動態監測研究展望

我國土土地利用遙感動態監測研究取得了豐碩的研究成果。但是，當前研究中存在以下不足：

1、土地利用遙感動態監測的技術體系和分類體系有待進一步完善

遙感技術應用于土地利用變化監測有一定的限制性，在現有條件下部分地區還難以覆蓋進行監測，如何在現有的土地利用分類體系基礎上進一步研究和完善適用于土地利用遙感動態監測的分類指標體系。是我國土地利用遙感動態監測研究的重要任務。

2、應注重加強遙感圖像處理和土地利用變化信息提取的研究

土地利用遙感動態監測技術方法主要包括圖像預處理方法和信息提取方法，在實踐工作中，應該對傳統的圖像處理和信息提取方法改進，探索新的技術方法手段，提高土地利用遙感動態監測的精度。

3、將3S技術綜合運用到土地利用動態監測中，提高土地調查的效率和精度

地理信息系統技術能夠快速地進行數據分析，全球定位系統定位系統通過對研究區域實時定位為作業人員采集數據提供支持，將二者運用到土地利用遙感動態監測中，能夠有效地提高土地資源調查的精度。

4、土地利用遙感動態監測信息系統建設有待進一步加強

我國整個土地利用遙感動態監測體系尚待完善，應該有計劃地建立一個集3S技術、計算機技術和管理信息系統于一體的土地利用遙感動態監測信息系統，能夠有效地完成變化監測、變化趨勢預測和綜合評價，進而對我國土地利用變化進行長期動態監測，滿足社會經濟發展對土地信息的需求。

結束語

總之，遙感技術在土地資源管理中應用的深度和廣度必然會日新月異，多時相、高分辨率的遙感數據會進一步加強高精度、大比例尺土地利用動態監測。在時空一體化的基礎上，“3S”一體化技術的研究成為必然趨勢，其應用成果將更好地把握土地利用變化趨勢，為經濟社會資源的和諧發展提供科學依據。

參考文獻

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