資源一號02C衛星數據在土地整理項目驗收核查中的應用

王 勇， 張寅玲， 尤淑撐， 王忠武， 魏 海， 李 洋

(1.四川省國土勘測規劃研究院,成都 610000； 2.中國土地勘測規劃院,北京 100035)

0 引言

土地整理項目的驗收核查是土地整理項目竣工驗收的重點和難點，主要目的是針對土地整理工程的實施情況是否達到規劃和設計的要求進行核查[1-3]。核查過程中，由于土地整理項目分布范圍廣、面積大，故需要投入大量的時間、人力和物力，通過“走到、看到、記到、問到”的方式進行核查，以全面掌握土地整理工作的成效。因此，尋找一種可靠且高效的手段以全面掌握土地整理項目實施情況，已成為當前亟待解決的現實問題。遙感技術因其視域寬廣、探測手段多樣、受地面條件限制小和經濟高效等特點，已經逐步成為土地整理項目核查的重要手段之一[4-7]。以往利用遙感技術進行土地整理工程動態監測、評價以及信息提取的技術方法和操作流程研究多以國外衛星數據為數據源[8-10]，而利用國產衛星進行土地整理項目技術核查的研究則相對較少。

資源一號02C衛星(ZY1-02C)作為我國第一顆根據國土資源主體業務需求定制的國產業務衛星，具有空間分辨率高、覆蓋寬、重訪快等特點，已被用于土地利用分類、土地動態監測、土地執法監察、地質調查以及礦山開發狀況遙感監測等工作中，且成果豐碩[11-16]。

本文以四川省內江市威遠縣界牌鎮響羅村土地整理項目驗收核查為例，探索ZY1-02C數據在土地整理項目技術核查業務中的應用模式及可行性，并對其推廣應用提出可行的建議，以最大程度地挖掘ZY1-02C數據的應用潛能，為土地整理項目驗收核查提供技術支撐。

1 研究區概況及數據源

研究區位于四川省內江市威遠縣境內，涉及界牌鎮市郊村、響羅村和林山村3個行政村。研究區總面積762.56 hm2，其中工程建設面積624.18 hm2； 規劃新增耕地面積61.17 hm2，占總面積的8.90%。該土地整理項目主要包括土地平整工程、田間道路工程和灌溉與排水工程3部分，實際施工周期為1 a(2013年3月―2014年3月)。

本文采用的實驗數據為ZY1-02C L1C0001779892-MUX和L1C0001780010-HRC影像，獲取日期均為2014年7月22日，能夠充分反映土地整理項目工程的完成情況。

每景HR影像由2幀影像(HR1和HR2)組成，其中HR1影像完全覆蓋項目區，因此對HR1影像與MUX影像進行了幾何配準。選取分布均勻的明顯道路交叉路口、建筑物或構筑物的拐角等對應同名點作為控制點進行配準[17]，配準綜合均方根(root mean square，RMS)值為0.48個像素，小于0.5個像素，滿足精度要求。

將HR數據與多光譜數據進行融合處理，多光譜波段用于突出地物邊緣輪廓，HR波段則使地物紋理信息更加清晰。影像融合的方法有很多種[18]，本文采用HSV變換方法進行影像融合處理(圖1)。圖1(a)和(b)為融合前的影像，圖1(c)為采用HSV變換融合后的影像。

(a) HR影像 (b) 多光譜影像(c) HSV變換融合影像

圖1ZY1-02C影像融合前后對比圖

Fig.1ComparisonofZY1-02Cimagesbeforeandafterimagefused

2 研究方法

根據ZY1-02C數據的特點和土地整理項目驗收核查工作的要求，基于預處理后的影像，對土地平整工程、田間道路工程和灌溉與排水工程三部分的完成情況進行核查，具體包括內業核查和外業核查2部分。技術路線如圖2所示。

圖2 技術路線Fig.2 Technical flow chart

2.1 內業核查

首先將DWG格式的項目區矢量圖數據分層轉換為ArcGIS能識別的shapefile文件格式，并與處理后的ZY1-02C影像疊置； 再根據遙感影像特征逐一對土地平整工程、田間道路工程以及灌溉與排水工程等進行解譯、統計和分析，從而核查地方提交的土地整理成果是否符合項目設計要求。其中，矢量圖數據反映了工程實施的范圍和位置，遙感影像數據則反映了工程的實施情況。土地整理成果的內業核查主要從以下3個方面進行：

1) 土地平整工程。包括旱地坡改梯整理、格田整理、旱地整理和水田整理等面狀工程，以及囤水田田坎、配套生產路和配套排水溝等線狀工程。根據項目區提交的矢量圖數據套合范圍內的遙感影像進行解譯，若存在園地、林地、房屋等非耕地，田坎、生產路、排水溝未修建，以及竣工圖制圖錯誤等情況，說明土地整理工程實施不到位，或提交的成果與事實不符。如圖3所示。

(a) 坡改梯區域內有堆土矢量圖 (b) 坡改梯區域內有堆土ZY1-02C影像 (c) 坡改梯區域內有園地矢量圖 (d) 坡改梯區域有園地ZY1-02C影像

(e) 格田整理區域內有園地矢量圖 (f) 格田整理區域內有園地ZY1-02C影像 (g) 配套生產路疑似未修建矢量圖 (h) 配套生產路疑似未修建ZY1-02C影像

圖3土地平整工程核查

Fig.3Checkupoflandlevelingproject

2) 田間道路工程。包括整治田間道、錯車道、配套田間道涵管、彎道加寬以及限寬墩等單體工程。其中，田間道路提取時應注意新道路的種類，避免與配套生產路混淆。田間道在遙感影像中呈線性、亮白色特征(圖4(b))，容易解譯； 將矢量數據(圖4(a))與遙感影像(圖4(b))進行疊置分析，可對施工位置和施工長度進行核查。

3) 灌溉與排水工程。包括整治渠道、整治山平塘、新建蓄水池和新建分水口等單體工程。山平塘在遙感影像上呈閉合面狀、淺黑色特征(圖5(a))，容易解譯； 將矢量數據與遙感影像進行疊置分析后，可對施工位置和工程量進行核查。蓄水池在遙感影像呈深褐色特征(圖5(d))，但形狀特征不明顯，易與周圍地物混淆，難以從遙感影像上準確解譯。

(a) 田間道路矢量圖 (b) 田間道路ZY1-02C影像

圖4田間道路工程核查

Fig.4Checkupofroadproject

(a) 整治山平塘矢量圖 (b) 整治山平塘ZY1-02C影像 (c) 新建蓄水池矢量圖 (d) 新建蓄水池ZY1-02C影像

圖5灌溉與排水工程核查

Fig.5Checkupofirrigationanddrainageengineering

2.2 外業核查

內業核查完成后，將存在疑似問題的土地整理工程以及從影像上無法清晰判別的土地整理工程提取出來，用于制作遙感外業核查底圖和外業核查表。核查單位依據外業核查底圖，對土地整理項目中的所有工程全面開展實地核查，了解工程建設情況，從而對土地整理成果進行總的評價分析。外業核查內容主要包括：

1)重點對內業核查中發現的疑似問題進行外業復核(如土地平整工程中存在的疑似非耕地、配套生產路疑似未修建等)。

2)重點對內業核查中無法進行影像解譯的工程進行外業復核。受植被遮擋、影像空間分辨率以及施工位置等影響，囤水田田坎、配套排水溝、涵管、錯車道以及蓄水池等單體工程無法進行影像解譯，需通過外業核查逐一對工程位置和數量進行復核。

3)對所有土地整理工程質量進行核查。核查工程是否按照單體工程設計標準進行施工。

3 結果與評價

3.1 技術可行性評價

利用ZY1-02C影像進行土地整理項目核查，受工程特點及核查要求的影響，其適用范圍也受到限制。

1)對于體量較大的工程，如旱地坡改梯、格田整理、旱地整理、水田整理、整治山平塘及整治田間道等，ZY1-02C影像特征較為明顯，利用ZY1-02C影像能較為準確地對工程范圍、面積及數量進行核查。

2)對于體量較小的工程，如蓄水池，囤水田田坎、排水溝、分水口、錯車道、涵管等，由于ZY1-02C影像空間分辨率有限、工程本身易受植被遮擋等原因，僅利用ZY1-02C影像難以解譯，需通過實地外業調查進一步核實。

3)對于土地整理項目區內工程的施工質量，利用ZY1-02C影像難以核定，需進行外業實地核查。

3.2 結果準確性評價

為了對ZY1-02C數據在土地整理項目驗收核查中的應用效果進行定量評價，根據項目區提供的竣工資料、內業核查以及外業核查情況，對核查結果進行統計分析(表1)。

表1 研究區土地整理工程對比表Tab.1 Comparison between indoor and field checkup of study area

①： “―”表示無法通過ZY1-02C影像進行解譯。

從表2可以看出：

1)土地平整工程。旱地坡改梯共7處，其中1處旱地坡改梯區域內有臨時堆土，4處旱地坡改梯區域內有部分園地，面積合計約18 937.76 m2； 格田整理共14處，其中2處格田整治區域內有部分園地，面積合計約3 167.51 m2； 旱地整理區域共8處，水田整理區域共11處，未發現問題。經外業復核，以上問題確實存在。配套生產路共8條，外業核查累計長度2 036 m，內業核查疑似有4條未修建，外業核查配套生產路竣工圖與影像圖位置和長度均一致，共計1 495 m。內業發現有疑似問題的配套生產路因道路寬度、植被遮擋等原因，無法從遙感影像中確認。

2)灌溉與排水工程。整治山平塘共18口，經外業實地復核，外業結果與內業核查結果一致； 蓄水池共11口，在遙感影像上呈深黑色，形狀特征不明顯，易與周邊地物混淆，無法確認實地是否已修建，經外業實地核查11口蓄水池均已建成。

3)田間道路工程。整治田間道共12條，總長度10 687 m，經外業核查，與內業核查結果一致。

4 結論

1)通過對ZY1-02C影像進行幾何配準和融合處理，得到空間分辨率和光譜分辨率都比較理想的遙感影像； 并結合項目區矢量成果數據，提出了土地整理項目驗收核查的技術方法和操作流程。

2)利用ZY1-02C影像對界牌鎮響羅村土地整理項目進行驗收核查，能準確解譯土地平整工程內的地類情況、灌溉與排水工程中的山平塘情況以及田間道路工程中的整治田間道情況； 但對于囤水田田坎、排水溝、蓄水池以及錯車道等工程，則從影像上難以解譯。通過此實例說明，對于體量較大的工程，可通過ZY1-02C影像對工程施工情況和工程數量進行準確解譯； 對于體量較小的工程，受影像空間分辨率、植被遮擋以及施工位置等影響，使用ZY1-02C影像解譯具有一定局限性； 對于工程施工質量，則無法通過ZY1-02C影像進行解譯。

3)與傳統的土地整理項目驗收核查方法相比，利用ZY1-02C影像開展土地整理項目驗收核查工作，盡管增加了影像數據處理和內業核查環節，但對核查工作的效率和準確率均有較大提高。從遙感影像上“俯瞰”土地整理工程實施情況，突破了外業核查視覺范圍的局限性； 從影像上可發現疑似問題，提高外業核查的針對性； 從影像上準確測量部分土地整理工程的位置、面積和長度等，減少外業測量的工作量，并為新增耕地面積的核減提供較為準確的數據支撐。

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