利用遙感圖斑分析土地變更過程中的技術應用

徐婉妍　王強

【摘 要】人口基數大，數量多，耕地少，而且耕地后備嚴重不足，是我國的基本國情之一。所以，加強對土地資源的管理和調控便成為了我國的基本國策。傳統的土地數據更新方式，由于數據的巨大，對人力資源來說，費時費力，早已跟不上時代的步伐，遙感等3S技術的運用大大方便了土地資源的管理。遙感技術在土地變更中的技術應用，近年來已經成為國際遙感研究的熱點。遙感技術在于土地資源及其動態監測中的應用，已經成為了土地資源管理相關部門了解，管理其下屬地區的有關經濟，社會活動、繼而能夠進行調控管理的一種最有效的方式方法和手段。這種方法依托高分辨率遙感圖像制作的正射影像圖與現有土地利用圖件在GIS的支持下進行空間疊加分析，從而發現土地利用變更圖斑。本文在對比傳統土地變更方法和新型3S技術之后，重點放在遙感圖斑在土地變更中的作用。

【關鍵詞】土地變更；數據更新；遙感技術

1 土地變更調查的流程研究

據可靠數據顯示，2016年，全國總耕地面積達20.24億畝，建設用地面積5.86億畝，未利用面積39.54億畝，從數據可以看出，直至2016年年底，全國的農用耕地面積減少了493萬畝，而相反的，城市建設用地卻增加了751萬畝。年度土地變更調查數據是由各級土地資源管理局經過細致地調查統計而來的，是當年土地利用管理的“晴雨表”。土地利用變更調查的流程大致包括以下幾個階段：資料搜集與準備、土地調查與驗證、成果整理與輸出。

1.1 資料搜集與準備

1.1.1 制定方案

針對所調查地區不同地域特征，不同地形特點以及不同的環境變化特點，制定特定的實施方案，熟悉所調查的區域背景（如所調查區域的范圍，地形特點地貌特點等）、設計外業調查的具體實施方案，如調查線路，所參與的具體人數以及所參與人員的任務安排等，外業調查所需的時間，調查的具體內容，以及調查所需的材料工具，交通工具的選擇，以及交通路線等。

1.1.2 準備材料

收集所調查地區的土地利用現狀調查相關資料，以及現有的土地變更調查相關資料，其中大致包括：土地變更調查工作底圖、數據及外業調查表，記錄手簿等相關資料。

1.2 土地調查與驗證

土地調查是土地資源工作中的一項基礎性工作，主要是對土地的類型、數量、質量特性、空間變異及其他社會經濟活動中利用和管理的狀況進行綜合考察的。其主要目的是給土地評價以及土地利用和規劃等提供基礎圖件以及屬性數據，同時，土地的調查資料也是制定國民經濟計劃、綜合農業區劃和農業生產計劃的重要依據。

1.3 成果整理與輸出

對所調查驗證的信息數據進行整理匯編，通過遙感技術（RS）識別出變化圖斑的類型，然后還需要利用 GPS 數據采集的相關方式方法對某一些土地變更圖斑的較為精細的具體的區域進行采集和處理，最后以表格形式輸出。

2 土地變更過程中的技術研究

2.1 傳統的土地變更技術

在土地變更調查中，傳統方法是通過調查人員的實地走訪的方式做詳細的調查，調查表完畢后加以分析詳查的結果，然后把分析得出的土地資源圖與之前航拍的地形圖相結合，傳統方法用人工測量和肉眼判斷等方法進行細致的處理，把那些土地資源出現變化的地方勾繪到其相應的遙感地圖之上，并根據出現的變化和更新填寫相應的土地變化統計表，得到完整的土地變更信息。傳統的方法，比較費時費力，需要比較大的人力資源，以及長時間的數據統計。

除此之外，傳統的方式方法，還有許多其它的缺陷[2]，比如，肉眼的觀察測量難免會出現小失誤和偏差，圖斑邊界容易出現模糊不清的現象，甚至導致圖斑形狀發生改變。再者，數據是從地方上實地采集所得，采集者難免會出現謊報，瞞報漏報等不良現象，對結果造成不可估量的后果。

2.2 3S技術的發展和應用

3S技術，是遙感技術（Remote Sensing RS）、地理信息系統（Geographical information System GIS）、全球定位系統（Global Positioning System GPS）三者的縮寫，近些年，在遙感圖像領域中，由GPS、GIS和RS組成的“3S”技術得到了飛速的發展，成為土地變更調查中的現代科技分析中最有力的武器之一[3]。眾多的事實證明，3S技術是比傳統方式方法更科學同時也更加人性化的技術手段，在我國大力發展科技的大背景之下，3S技術已經完美應用在國土系統尤其在土地變更調查工作中。將來的發展方向一定是具有海量數據存儲功能、網絡功能、地理信息建模功能和無線通訊功能的3S集成系統。

要利用3S技術進行土地變更調查，首先，需要準確地分析土地的遙感影像數據，并且要生成DOM，然后才能進一步分析DOM對變化圖斑的識別；其次，利用好GPS 數據，對變化的圖斑進行詳細的數據采集和有篩選的數據保留；最后，要將采集到的變更數據進行收集整合，并建立起變更調查數據庫。此三者是一個完整的體系，且缺一不可。

2.3 基于圖斑的變化檢測與圖件更新

圖斑，是指以1：10000地形圖作為原始工作底圖，然后再將地貌、土地利用類型等大致相同的土地單元分為一類，即形成基礎調查單元，然后再一一將形成的小單元勾繪到原始地圖上，最終將整個地圖影像分割成許多個小的區域，這樣的區域一般叫做圖斑，或者也稱為像斑。

基于土地利用圖斑的變化檢測和圖件更新的方法，大致分為建立影像特征庫、發現變化和矢柵結合的更新三個步驟。

影像特征庫的建立主要是依據以下兩點，第一，要依據不同的土地利用類型及其所獨有的分布規律，第二點，要依據土地利用類型在其影像上的幾何形狀、結構特征、面積大小、紋理、地理位置、色調等[4]。在提取標準圖斑有關特征并形成各地類的類別中心后，再使用基于圖斑的分類方法對將要檢測的圖斑進行確切的分類，利用影像特征庫中的相關信息，對某一種特定地類的特定樣本形成固定的類別中心，再計算已經提取的待測圖版與各個類別中心的距離，并依據計算結果判斷其屬于那一類別，繼而進行比較待確定的類別與原有的圖斑類別的一致性，若是與原有圖斑類別一致，就說明沒有發生明顯變化，則不需要更新，若是不一致，即說明同伴類型已經發生變化，比如由原有的空曠地帶，轉變成了現如今的工業化規格地帶，所以就需要重新分類圖斑單元，最后依據分類的結果，把變化的圖斑分為幾個較小的均一圖斑，然后把這些均一的，小的圖斑進行圖斑更新和邊界提取。

2.4 基于GPS-PDA技術采集變化圖斑

全球定位系統（GPS）和掌上電腦（PDA）相結合的平臺，是一個采集并處理遙感數據的系統平臺，既可以提取到確定變化的圖斑，又能夠提取到不確定變化的圖斑，繼而將所提取到的相關數據導入PDA系統中，它借助衛GPS定位及其它可行的輔助手段，由專業技術人員進行現場的GPS現狀圖采集和記錄， 再有專業技術人員編輯處理，然后生成數字化的土地利用相關信息，實現土地利用現狀數據庫的更新。

3 結束語

本文把重點放在了“3S”技術在土地變更調查中的運用，近年來3S技術的迅猛的發展速度無疑給國土資源工作帶來了巨大的便利，同時也給國土資源工作者帶來了空前的挑戰，國土變更的傳統技術手段已經慢慢被3S等高新技術所取代，同時土地更新調查的相關技術也取得了相當了不起的進步和突破，總體來說，3S等先進的技術具有相當之廣闊的應用前景。利用“3S”技術進行土地變更調查和土地變的更數據管理，在很大程度上減輕了傳統方式的人工參與度，計算機的專業性和低失誤率在對數據進行建模分析的同時，還能使用更加具體形象的圖形界面展示給用戶，這樣就使得即使是一些非專業人員也能夠比較容易地完成土地變更調查，最重要的是，計算機的自主性和高效性，精確度和時間響應都能得到保證。

【參考文獻】

[1]翟偉光，胡楠.3S技術在土地利用變更調查實施中的應用[J].中國高新技術企業，2014，11（6）：901-904.

[2]石瑞年.淺談2014年度土地變更調查成果國家級外業核查方法和特點[J].城市地理，2015（14）：84-84.

[3]王曉云.淺談3S技術在土地利用變更調查實施中的應用[J].城市建筑，2014（14）：183-183

[4]何春陽，陳晉，陳云浩，史培軍.土地利用/覆蓋變化混合動態檢測方法研究.自然資源學報，2001.5，16（3）：255-262.endprint