土地動態監測中遙感與地理信息GIS技術探析

劉明

陜西國土測繪工程院有限公司 陜西 西安 710054

引言

近年來，土地監測一直是重點和難點，信息時代到來后克服了傳統監測的諸多限制，特別是遙感與地理信息GIS技術的結合，能高質量完成土地監測目標，所得到的監測數據可為土地管理部門提供切實保障。

1 關于土地資源管理中相關技術的基本論述

1.1 遙感信息技術

遙感信息技術下遙感器裝置必不可少，該裝置能自動從高空采集地面物體的諸多信息。但每個物體對波譜的響應過程有一定區別，通過分析波譜規律，可掌握地面物體的諸多信息，為實際工作提供切實指導。總體來看，遙感信息技術就是以遙感器裝置獲取地面物體的電磁波、紅外線、可見光等，在此過程中得到地面物體更為完整和準確的信息，具有自動監控、遠程識別的特點。遙感信息技術下包含合成孔徑雷達、多光譜掃描儀、照相機等專業設備，通過不同設備之間的有效配合，可發揮每種設備的功能優勢，在短時間內得到被測目標的全部信息，被測信息既包含基本數據，也包含高分辨率的圖像。

1.2 地理信息體系

地理信息技術的全稱為GIS，該技術是信息時代的產物，在計算機技術下可采集、存儲、分析被測對象的有關信息。地理信息體系中包含多種設備，主要有數據采集裝置、圖形輸出裝置、數據存儲設備、中央處理器等，不同裝置與設備配合下，可采集、整合信息，從海量的信息中提取出更為完整的信息，凸顯信息價值。

1.3 有關GPS全球定位系統

GPS技術的應用范圍廣，在當前很多領域都應用了GPS技術，應用效果相對理想。GPS具有高效、精確定位的功能，在確定被測對象的位置信息時，GPS必不可少，因為GPS系統的構成復雜，不同構成部分之間緊密合作，可完成自動監測，數據精度高。土地資源管理、利用等方面GPS十分重要，其特殊的定位導航功能下能幫助相關人員快速、完整地掌握被測區域內的土地類型、利用情況等，使相關人員可利用這些信息統計土地信息，以信息輔助決策[1]。

2 關于土地資源管理中相關技術的一些優勢

2.1 可以獲得相對應的信息

在土地資源管理中，為保障管理方向的正確性、策略的有效性，相關人員必須采用先進技術獲得完整且準確的數據，以數據為基準指導實際工作。遙感與地理信息GIS技術的優勢明顯，在具體的工作中能精確定位、遙感勘查，得到土地資源的類型、分布、利用情況、未來趨勢等。

2.2 進行數據信息儲存和信息技術處理

動態監測為土地管理中的重點工作，因為在不同時期內土地的利用方法等存在一定變化，就必須從動態監測的視角獲得歷史數據、當下數據，并將這些數據存儲在數據庫中，由數據庫存儲并調取、分析數據。而遙感、地理信息GIS技術能存儲和處理數據，從大量的土地信息中提取出更有價值的信息，為土地管理等相應工作提供便捷。地理信息體系能動態剖析土地信息，在GIS體系的導向、綜合輔助功能下，采集的信息能分類存儲于專有數據庫，在后續根據需求來調用、處理數據，很多環節的工作都能自動完成，工作效率高且效果理想。

2.3 有關時空分布上的數據剖析與探索

隨著經濟社會的穩步發展，人類活動急劇增多，各種生產生活活動對土地資源的開發、利用等造成了一定的負面影響，不利于保障生態平衡。而在現階段的條件下，為實現可持續發展的目標，解決土地利用等方面的諸多問題，做好土地動態監測十分重要。土地利用具有動態變化性，如在土地監測中繼續堅持原先的靜態思維，未關注土地利用在不同時間內的變化情況，可能因為信息掌握不全而引起決策失誤，不利于發揮土地資源的價值[2]。而通過遙感與地理信息GIS或者其他新技術，能讓相關人員從時間與空間角度剖析信息，制定土地方面最為科學的管理決策。

2.4 有關數據信息的綜合系統

遙感與地理信息GIS等技術結合下，相關人員可通過信息新技術構建綜合系統，該系統兼具信息采集、存儲、挖掘、分析等多種功能，能更好地促進土地工作的全面開展。在實際的土地工作中，合理利用綜合系統內的數據信息，有關人員不僅能掌握土地利用的現狀信息，還能將現狀信息與歷史數據相對比，并整合全部信息從長遠發展的角度預測未來的土地動向，而這些工作中地理信息系統具有無法替代的作用。

3 土地動態監測中遙感與地理信息GIS技術的應用

3.1 數據獲取與預處理

遙感技術中融合了現代技術，土地監測中合理應用該技術能得到被測區域內的完整、準確信息，測繪結果以數據、圖像來呈現，整個監測過程中的效率較高，監測范圍大。遙感技術下獲取的遙感影像，可從中提取土地的利用信息，并劃定變更邊界、識別變更類型，且遙感技術下得到的數據還能與地形、氣候等數據相結合，將這些數據整合到土地利用變更數據庫中。從土地利用和管理的全過程分析，遙感數據為土地動態監測的關鍵部分，不同來源、屬性的遙感數據的信息價值各有不同，但都能作為實際工作的參考。結合當前土地管理中遙感技術的類型，主要有航空影像、衛星影像、激光雷達數據等幾種，這些數據的獲取來源及方式有一定差異，如航空影像為航拍獲得，衛星影像為衛星遙感獲取。

土地監測方面的遙感影像類型較多，部分無法直接利用，還需要經過專門化處理，如利用影像校正、影像解譯等完成處理，處理后的信息更為直觀，可從中得到土地利用、覆蓋分類情況。覆蓋分類中有監督與非監督之分，前者指的是以已知類別樣本為基礎的分類方式，就是提前收集一些相對典型的土地利用類型樣本數據，并人工標注這些樣本數據[3]。經由支持向量機、隨機森林與人工神經網絡等算法，實現合理分類，達到實時、動態監測土地利用情況的目的。

遙感影像技術下能促進數據在不同部分之間的高效傳輸，為最大程度上發揮數據資源的價值，相關人員也能根據需求來修改數據格式等。正是因為遙感影像技術的這些特點，在當前很多領域都成功應用了該技術。土地調查、土地動態監測中遙感技術不可或缺，相關人員在具體的工作中根據被測區域內的土地情況，合理確定遙感影像技術的應用路徑，確定整體的技術方案，可發揮此技術的優勢，高效獲取土地信息。

3.2 動態監測與分析

土地監測中遙感技術既能單獨使用，也能與其他技術結合應用，如將遙感與GIS技術相結合，能監測、動態分析土地利用的變化過程。專業人員通過對比和分析不同時間段內所獲取的遙感影像，可從更為準確的角度把握土地利用類型、性質的變化、變更的空間分布等。遙感圖像的分類、變化檢測技術能自動鎖定變更區域，使有關人員能以數據為基準計算土地利用變更面積大小、掌握形狀特點等。

3.3 土地動態監測中其他技術的聯合應用

當前經濟社會穩步發展的過程中，國家對土地監測提出了新要求，為提高土地監測整體水平，衛星遙感技術廣受關注，且得到了相對成功的應用，在現階段構成了相對完善的技術體系及路徑。土地動態監測中一般將衛星遙感與其他技術相結合，如與地理信息系統結合后，土地資源調查管理工作更為便捷和高效，克服了傳統土地資源管理的諸多限制，可發揮新技術的優勢。目前的土地資源管理中，逐步引入了很多新技術，如GPS定位、航空遙感、無人機傾斜攝影測量等新技術下，能更為高效地獲取影像數據，即使被監測現場的地形地質條件十分惡劣，同樣可由新技術克服不利條件的限制，高效率、高質量獲得地理環境、土地資源等相關信息，后續的工作中直接利用這些信息完成環境評價、環境改善。土地調查工作的持續開展下，自然資源管理部門能通過土地監測結果進行土地規劃與資源利用，提高土地資源的整體利用水平。

4 遙感與地理信息GIS技術在其他領域的應用

4.1 在土地利用變更調查與衛片執法中的應用

傳統的技術條件下如存在土地資源變更情形，一般需由專業人員負責調查和整理土地利用就變更的相關數據。因為絕大部分工作由人工完成，在整個土地調查過程中往往需耗費較大的人力、物力資源，時間消耗長，且資金投入高，在一些相對復雜的地區，人工調查受到限制，調查結果不完整、準確性不足。如能在具體的工作中合理應用遙感與GIS技術，可有效為調查工作提供技術保障，適用范圍廣，無論何種地形地勢條件，幾乎都能完成調查任務，且調查工作具有動態性特點，可幫助相關部門了解土地的變化規律。

衛星遙感技術在應用在土地調查方面時，一般可將高分辨率影像作為調查依據，有關人員在得到影像資料后能自動分析土地利用情況，還能從中提取出新的數據，將數據錄入數據庫，更新庫內的數據類型，這一過程中的工作便捷，時間消耗少且成本相對較低，幾乎不會因人工操作失誤而影響整體的工作效率、效果。目前國家每年推行的“衛片執法監督檢查”、“日常變更”等工作，對遙感、地理信息系統技術等的依賴性較高，具體的工作中相關人員必須從實際情況著手，制定最佳的工作方案。

4.2 在土地利用沖突分析中的應用

土地利用變更過程中也經常面臨一系列沖突，為有效解決這一方面的問題，GIS與遙感技術的結合十分重要，通過整合土地利用數據、地形數據與社會經濟數據等，可得到土地利用沖突的熱點區域、潛在原因，從而制定相應的解決措施。

4.3 在生態補償與生態服務評估中的應用

土地利用過程中常常會破壞當地生態環境，土地動態監測中也需監測土地利用行為對生態造成的影響，在此基礎上確定生態補償措施。經由系統自動模擬不同補償方案下的生態服務價值，可促進生態保護與經濟發展的協調性。

4.4 在土地利用規劃與智慧城市建設中的應用

GIS與遙感技術結合后，所得到的有關土地數據還有利于城市規劃，使城市能從土地資源合理利用著手，著力引進新技術建立智慧城市，如某城市在完成的土地信息下，調整了自身的土地利用結構。

4.5 在土地資源評估與土地利用政策制定中的應用

針對土地動態監測，有關人員也需要合理評估土地資源，將評估重點放在土地利用類型、土地質量、土地適宜性等方面，在獲得完整且相對準確的評估結果后，有關部門再依據現有的土地分布及利用情況，制定新的土地政策。

4.6 在城市化監測與規劃中的應用

城市化發展過程中的土地開發與利用中常常會出現諸多問題，為有效避免異常情況對城市發展的負面影響，相關人員必須合理整合土地利用中的諸多信息，從中提取城市擴張、形態等信息，進而評估城市化對城市土地利用、生態環境等的影響，制定新的城市規劃方案。

5 結束語

土地動態監測的難度系數大，為得到完整且準確的監測數據，相關人員需合理應用土遙感與地理信息GIS技術，發揮新技術的優勢，構建相對完善的土地動態監測技術體系。未來的土地調查、監測等方面，有關人員需繼續研究新技術，形成新的技術方向。