國產高分衛星在余姚市灘涂圍墾土地利用變化監測上的應用

余姚市國土資源局 戴 琳

浙江省土地勘測規劃院 敖為赳

國產高分衛星在余姚市灘涂圍墾土地利用變化監測上的應用

余姚市國土資源局 戴 琳

浙江省土地勘測規劃院 敖為赳

衛星遙感技術向來在國土資源工作中有著充分的利用，但之前多使用國外衛星數據應用在土地利用變更及違法用地調查等方面。隨著國產02C、GF-1、GF-2等高分辨率衛星數據的逐漸應用，國產衛星數據的來源可靠、精準度高、獲取周期短等優勢必將對國土資源工作帶來新的變革。本文以余姚市灘涂圍墾區域為例研究國產高分衛星在土地利用變化監測方面的應用。浙江省擁有悠久的灘涂圍墾歷史。近年來，更是將海涂資源開發利用作為一項重要的國土開發事業，視其為實現耕地總量平衡的主要途徑、社會經濟發展新的增長點、保障耕地占補平衡的有效手段。

圖1 余姚全市及灘涂圍墾區域遙感影像圖

表1 余姚市灘涂圍墾區域土地面積 （1990-2015年）變化表

余姚市北部有23公里海岸線，按照《錢塘江河口尖山河段整治規劃》，可圍墾土地共11.2萬畝，其中農業區域6.2萬畝，工業區域5萬畝（灘涂圍墾區域見圖1），截至目前，已完成合圍面積9.2萬畝，已墾造耕地總面積3.76萬畝，新增耕地3.25萬畝，已完成供地審批1.12萬畝，更有一期規劃總面積3.6萬畝的中意（寧波）生態園已經落戶。不論是農業還是工業，該區域都是余姚市最重要的發展區域及潛力空間。

一、國產高分衛星對灘涂圍墾面積及海岸線變化監測

余姚市的土地面積是隨著時間的推移不斷增加的，主要得益于灘涂圍墾區域的土地面積增加。本文選取了1990、2000、2006、2009、2015年五個時間節點的遙感影像圖進行研究、分析，獲得了1990-2015年共計25年間余姚市灘涂圍墾區域土地面積及海岸線的變化情況。

分析得知：如表1所示，余姚市灘涂圍墾區域的總面積由1990年的464畝，逐漸增加到2000年的3095畝，2006年的23961畝，2010年的43162畝直至2015年的99740畝。而實際中，余姚市圍涂一期工程，總面積1.95萬畝，2001年由寧波市計劃委員會立項，2001年底開工，

2007年完工，堤線總長20039米；余姚市圍涂二期工程，總面積2.77萬畝，2003年由寧波市計劃委員會立項，2006年開工，2010年完工，堤線總長19745米；余姚市圍涂三期工程，總面積1.2萬畝，由于同慈溪市存在權屬爭議，尚未開工；余姚市圍涂四期工程，總面積5.28萬畝，2008年由寧波市發改委立項，2009年底開工，計劃于2016年完工，堤線總長31102米。綜上，一是從時間因素上分析。如圖2所示，灘涂圍墾區域面積增長主要集中在2000-2015年的15年期間，這與余姚市圍涂工程自2001年圍涂一期工程開工，2015年的圍涂四期工程合圍，而且施工力度及完成面積逐年增加的實際工程進展是完全吻合的。二是從變化位置分析。先是一期圍涂區域，再是二期，最后是四期，而三期無變化，這也與余姚市圍涂工程的實際工程實施情況相一致。三是從海岸線變更上分析：海岸線也是逐步向北推移，直到2015年已經基本達到《錢塘江河口尖山河段整治規劃》規定的圍涂指導線。

圖2 余姚市灘涂圍墾區域土地面積 （1990-2015年）變化趨勢圖

圖3 國產衛星數據對土地利用變化進行監測的技術路線

二、對土地利用變化的監測

應用02C、GF-1、GF-2等國產高分辨率衛星數據，對余姚市灘涂圍墾土地利用變化進行監測，掌握圍墾區土地利用變化情況、違法違規占用情況，評價了國產高分辨率數據應用于沿海區域灘涂圍墾造地監測的效果，總結了沿海區域灘涂圍墾土地利用變化監測工作的工作流程和技術路線（見圖3）。

本監測采用前后時相對比的方法，獲取余姚市圍墾工程進展與土地利用類型變化情況。監測以2013年高分一號影像為前時相影像，利用2014年3月、2015年5月、2015年10月共三個時相的國產衛星遙感影像對浙江省余姚市圍墾區域土地利用變化情況進行監測。影像數據對監測區域實現半年度全覆蓋，選用的影像云量小，色調均勻，便于監測以及信息提取。影像經預處理后，生成2米分辨率正射影像作為監測底圖。經套合圍涂墾造耕地項目、農轉用項目、違法用地、供地項目等范圍紅線得到監測圖，并根據項目材料及實地踏勘對監測圖進行復核，最終得到余姚市2013-2015年灘涂圍墾區域土地利用變化情況監測圖（圖4）。

監測結果表明發生變化的圖斑總面積為1485畝。一是從地類因素分析（詳見表2），變化前地類多為新圍墾的灘涂，而新增圖斑以新增建設用地及新增溝渠為主，分別增加935畝、380畝，分別占總變化面積的63%和26%。二是從時間因素分析（詳見表3），三個時間段中，2014年3月至2015年5月圍涂區土地利用變化情況最劇烈，變化圖斑總面積為1106畝，占總變化面積的75%。經查詢項目材料及實地調查，

菊芋最初被稱為“Sunroots”，由印第安人種植。隨著歐洲人的到來，菊芋被命名了多種多樣的拉丁名和常用名。Kays和Nottingham[2]收集并報道過在不同語言中，菊芋近100種常用的名字。現在的一些最常用的英文名字包括Jerusalem artichoke，Sun-choke，Topinambur，Woodl and sun ower和 Earth apple。

以上分析結果均同實際情況相一致。

圖4 余姚市2013-2015年灘涂圍墾區域土地利用變化情況

圖5 四期圍區橫塘南塊墾造耕地區域衛星影像及實地照片變化圖

表2 余姚市2013-2015年灘涂圍墾區域地類變化情況

表3 不同時相內余姚市灘涂圍墾區域土地面積變化情況

三、對重點區域的監測

1.墾造耕地項目監測、監管

作為寧波市下達墾造耕地計劃任務最多的地區，余姚市2008-2015年累計墾造新增耕地3.38萬畝，其中圍涂墾造新增耕地3.25萬畝，占總面積的96%，根據現有圍涂規劃，預計2016-2018年尚可墾造耕地總面積2.13萬畝，預計新增耕地1.6萬畝。灘涂圍墾區域的墾造耕地是保障余姚市耕地占補平衡的最主要途徑，是確保余姚市耕地面積和糧食安全的重要手段。

余姚市四期圍區橫塘南塊的墾造耕地項目總面積9400畝，圍涂工程于2012年開工，于2013年7月完成合圍，造地項目于2014年6月立項、2015年1月完工，新增耕地8300畝，國家利用等級為8。利用國產高分衛星數據對該區域內的墾造耕地項目進行跟蹤監測，使得能夠實時監管項目的進展情況、工程質量情況等，得到了良好的效果，衛星影像同實地招標對比見圖5。

2.標準農田項目監測、監管

余姚市的灘涂圍墾造地區域在墾造耕地保障了全市的耕地占補平衡的同時，進一步加大工作力度、努力提高耕地質量，建成了“田成塊、路成行、溝渠暢”的標準農田。余姚市一期圍區標準農田區域總面積7500畝（位置見圖6），造地項目于2008年6月立項，于2009年7月通過驗收，新增耕地6051畝，標準農田項目于2010年實施，于2013年通過了寧波市農業局的質量評定及省國土廳的復核驗收，建成了標準農田5981畝。利用國產高分衛星數據對該區域進行跟蹤監測，使得能夠實時了解該區域的土地利用變化情況、工程進展情況及作物種植情況等（衛星影像同實地招標對比見圖7），有效地協助了國土部門對該區域的監管。

四、結論

1.國產衛星數據來源便捷、可靠、精度高、成本低

國產02C、GF-1、GF-2等高分辨率衛星提供的數據及時、全面，能及時提供現勢性很強的地面土地資源圖形數據信息，并且可以實現

衛星分辨率為0.8米，數據精度高，可以滿足1∶5000及以上比例尺圖件成圖，且完全符合國土資源管理利用等方面的精度要求。

國產衛星數據獲得周期短，有著常規方式無可比擬的高效優勢。

國產衛星成本低，數據獲取的便捷度較以往有較大提高，具有替代國外衛星數據的潛力。

數據易于保存、攜帶、復制、修改，易于跟GIS數據接口實現共享。

圖6 一期圍區標準農田項目區位圖

圖7 一期圍區標準農田區域衛星影像及實地照片變化圖

2.國土應用廣泛

現階段初步成果表明，國產高分辨率衛星能較好地結合地方國土業務進行監測。從空間分辨率、時間分辨率、覆蓋范圍、重訪周期等角度來看，均能滿足監測和應用需求。國產衛星不僅能提供圍墾范圍、圍墾區土地利用變化的信息，還能滿足半年度、甚至季度的動態監測需求。

圍墾范圍的監測能體現出近年來圍墾規模與趨勢，通過結合圍墾區周圍自然經濟條件、發展規劃等，對圍涂區域可持續發展起到輔助作用。

國產高分衛星在國土資源工作中有巨大的應用潛力。發揮國產衛星高分辨率的優勢，結合地理狀況與土地利用需求的特點，尋找契合點，可在土地整治工程項目選址和監管、基本農田保護和劃定、低效用地再開發、土地利用變更調查、違法用地監測、礦產資源管理、地質環境監測、土地利用總體規劃執行等幾乎涵蓋國土業務涉及的所有領域，開展更廣泛的應用。

3.實際工作中存在的問題

數據保障能力有待提高。由于數據時相與數據質量等原因造成影像獲取滯后，往往不能及時獲取當季的影像，監測結果的時效性難以保障。此外，實現同一時相全覆蓋有難度，影像數據質量不佳。

自動化、流程化處理的需求難以滿足。整個流程中幾乎所有影像處理和信息提取均以單景為基礎，人工處理、解譯、分析進行。亟需在建立標準的處理流程的基礎上，開發自動化（或高度自動化）、流程化處理影像、提取信息的工具。通過自動化的處理模式，綜合利用不同國產衛星，這樣的模式將在土地業務上有巨大的應用需求。

4.幾點啟示

地方應充分利用國產衛星的優勢，尋找土地業務與國產衛星的契合點，提高業務效率。

國產高分衛星的應用，應從地方實際需求出發，由點至面，形成流程化、標準化的應用體系。

地方迫切需要省級單位提供數據保障與技術支持，提高數據的效率和質量，使土地業務流程更為順利。