基于遙感和物聯網技術的國土利用變更動態監測方法

摘 要：常規的國土利用變更動態監測方法主要通過全覆蓋主成分分析技術獲取監測指標，易受監測數據生命周期變化的影響，導致部分監測軌道變更坐標獲取異常。因此，基于遙感和物聯網技術設計了一種全新的國土利用變更動態監測方法。利用遙感技術采集處理國土利用變更動態監測數據，基于物聯網技術建立了國土利用變更監測數據庫，并設計了一種國土利用變更動態監測機制，從而實現了國土利用變更動態監測。實例分析結果表明，所設計方法的監測效果較好，能有效獲取變更監測數據，具有可靠性，有一定的應用價值。

關鍵詞：遙感；物聯網技術；國土利用；國土變更；動態監測；數據庫

中圖分類號：TP309.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）11-00-03

0 引 言

在人口密度飛速增長的背景下[1]，我國的土地資源需求不斷增加，土地資源的保護和管理變得越來越難[2]。研究表明，土地利用受到經濟發展、政策變化、自然災害等多種因素的影響，這些因素的變化使得土地利用變更具有較強的復雜性和不確定性，需要進行動態監測和分析[3-5]，以了解土地利用變化的規律和趨勢。

目前國土利用變更動態監測中存在幾個顯著問題，如數據獲取問題[6]、數據處理問題[7]、變更數據核對問題。相關研究人員針對目前國土利用變更動態監測問題設計了若干種常規的方法，但大多數監測方法易受監測數據生命周期變化的影響，導致監測軌道變更坐標獲取異常[8-10]。因此，本文基于遙感和物聯網技術，設計了一種全新的國土利用變更動態監測方法，以此提高國土利用變更監測效果。

1 國土利用變更遙感物聯網動態監測方法設計

1.1 基于遙感技術采集處理國土利用變更動態監測數據

先利用衛星遙感技術獲得了高分辨率的國土利用變更動態監測數據，這些初步采集的數據質量參差不齊，為了處理這些數據，本文采用DEM模型進行轉換。對轉換后的數據再進行二進制轉換，并調整地形與空間分布，然后重新存儲起來。為了提高監測圖像質量，對原始遙感圖像進行了相應的處理，具體處理流程如圖1所示。

本研究重點對遙感圖像數據進行正射校正處理，以提升監測數據質量。本次根據圖像消除和圖像變化要求進行幾何校正，并進行采樣比對和基礎影像的配準。在處理前，設置一定數量的可靠地面控制點，并將其與衛星提供的輔助監測物理模型相匹配，以確保像控點均勻分布。然后，根據數據處理要求進行圖像配準，以確保影像之間的一致性。針對遙感采集的多維監測數據，還進行了空間配準處理，以優化數據并最大程度地保證數據的準確性，同時減少紋理損失。

為增強監測的針對性，本文對動態監測數據圖像進行了增強處理。首先，使用ERDAS和Photoshop軟件進行直方圖調整，拉伸線性反差系數，使得低反差和暗亮度的影像接近正態分布狀態，同時降低噪聲和細節損失。接下來，進行了USM銳化，調整了變換圖像的閾值和半徑條件，確保參數選擇合理，并進行了平滑處理和色階拉伸。最后，調整色彩平衡和色彩飽和度，并進行融合運算，以顯著提高動態監測數據的反差，從而最大限度地提升監測效果。

1.2 基于物聯網技術建立國土利用變更動態監測數據庫

為提高監測的實時性，本文基于物聯網技術建立了國土利用變更動態監測數據庫。首先，對上述采集處理的物聯網數據進行分析與處理，利用計算機視覺技術進行監測。接下來，選取MAPGIS平臺作為開發平臺，建立了土地利用中心，進行監測影像處理與編譯。動態監測數據庫的建庫流程如圖2所示。

由圖2可知，在動態監測數據庫建庫過程中，需要根據監測檢索要求設置分幅圖表，按照圖像的索引關系反饋監測信息。接下來，根據數據庫屬性字段關系進行數據描述，調整監測數據庫中的分類代碼，按照國家相應的標準進行設計。最后，錄入數據庫內容，進行邏輯差錯與監測數據檢查，生成XZJJ/ZJ等文件，從而生成有效的國土利用變更動態監測數據庫。

1.3 生成國土利用變更動態監測機制

國土利用變更動態遙感監測具有一定的數據協同性，可能會受數據生命周期變更影響，導致監測異常。為解決該問題，本文設計了一種可靠的國土利用變更動態監測機制。首先需要根據數據的自動冗余關系生成變更動態監測數據權限模型。根據監測權限關系選取的隨機數O如式（1）所示：

（1）

式中：Q代表監測權重系數；W代表平衡因子；M1代表擴充動態監測指標。根據上述公共監測參數可以確定數據權限特征，生成的監測初始化權限公式為：

（2）

式中：c代表初始監測索引參數；s代表監測節點數據基準參量。由此可以根據實際檢測存儲結構獲取隨機數，此時更新的監測目標公式為：

（3）

式中：i、j分別代表監測擬合斜率；z1、z2分別代表監測點坐標；k代表截距。此時可以根據監測數據點之間的輸出重置關系進行權限解密，解密公式為：

（4）

式中：B、D分別代表監測節點的灰度值；mr、nr分別代表不同的轉換維度。基于此，得到的動態監測機制公式為：

（5）

式中：LM代表模糊度監測相關性；W代表模糊度監測選項；λW代表監測平滑參數。此時，基于該動態監測機制賦予的監測閾值Δφ如式（6）所示：

（6）

式中：nw代表監測整定數值；Δw代表權限參量；k代表固定方差。由此可以通過上述動態監測機制快速判斷監測內容的協同關系，實現土地利用變更的動態監測。

2 實例分析

2.1 概況及準備

本文選取X區域作為研究區域進行實例分析，實例分析數據為SPOT數據，并通過HRB SPOT1-4成像儀進行數據采集。在實例分析開始前，首先需要調整成像儀參數，將其焦距設置為1.082 m，視場角度設置為±2 °，觀測高度為60 km。為提高實驗數據的真實性，本文使用多個HRG并行操作來執行數據觀測任務。此時的視場寬度為120 km，利用6.5 μm的像元進行多分辨率處理。除此之外，部分實例分析數據存在云霧區域，對實例分析結果存在一定影響。基于此，本文進行了影響糾正，并重新設置了測控點，其主要根據農田保護與高程矢量數據處理原則進行規劃。待上述步驟完成后，本文基于元數據原理構建了動態監測聯機分析處理中心。該處理中心可以有效存儲多維監測數據，進行合理的數據度量。聯機分析處理模型如圖3所示。

由圖3可知，上述多維聯機分析處理模型可以對不同的監測實驗指標進行并行操作，還能夠存儲管理實例分析數據。此外，還可完成復雜高效的數據查詢操作，剔除無效的分析維度。待上述步驟完成后，即可輸出有效的國土利用變更動態監測數據，判斷監測方法的實際監測效果。

2.2 監測結果與討論

在選取的研究區域內，可以進行國土利用變更動態監測實例分析。選取不同類型的數據，預設動態監測軌道號，使用高分辨率幾何成像儀（High Resolution Geometric Imaging Instrument， HRG）輔助成像。此時，使用本文設計的基于遙感和物聯網技術的國土利用變更動態監測方法進行監測，從各個監測軌道獲取的動態監測數據見表1。

由表1可知，本文設計的基于遙感和物聯網技術的國土利用變更動態監測方法在不同的監測軌道號下均能監測出坐標變更值，表明該方法的監測效果較好。

3 結 語

隨著技術的發展和社會的進步，傳統的靜態土地利用數據采集方式已經無法滿足現代社會的需求，因此需要結合國土利用變更監測特點，設計有效的動態監測方法。本文基于遙感和物聯網技術設計了一種全新的國土利用變更動態監測方法。實例分析結果表明，該方法的動態監測效果較好，對優化國土資源利用率具有很大作用。

參考文獻

[1]任思思，李帥，張俊，等.基于第三次全國國土調查的濕地監測方案探索—以三江國家級自然保護區為例[J].測繪與空間地理信息，2023，46（z1）：78-80.

[2]管仁利，盧威志，戚業菲，等.空天地一體自然資源調查監測技術在第三次國土調查中的研究與應用[J].山東國土資源，2022，38（11）：71-74.

[3]李明月，周曉航，周藝霖.市縣國土空間規劃實施監測指標體系研究—基于生命周期理論的廣東省實例分析[J].城市規劃，2022，46（6）：57-67.

[4]田朝暉，唐萍，程瀟菁.省級國土空間規劃監測評估預警機制框架建構與運用—以湖南省為例[J].國土資源導刊，2023，20（3）：54-60.

[5]黃銘.基于國土三調分類的廣西自然資源碳匯調查監測與計量關鍵技術研究[J].中國高新科技，2023（13）：106-107.

[6]黃建來，江雁斌，胡紫穎.寧波市開展自然資源和規劃全域變化監測（國土慧眼）工作的探索實踐[J].浙江國土資源，2021（9）：37-39.

[7]雷征，梁春麗.開發區國土空間規劃實施監測評估實證研究—以南寧高新技術產業開發區為例[J].統計與管理，2022，37（3）：33-40.

[8]蔣毅，馬克委，王云凱，等.自然資源綜合調查監測“一查多用”分類體系研究[J].自然資源遙感，2023，35（2）：264-270.

[9]李德仁，張良培，夏桂松.遙感大數據自動分析與數據挖掘[J].測繪學報，2014，43（12）：1211-1216.

[10]李德仁，童慶禧，李榮興，等.高分辨率對地觀測的若干前沿科學問題[J].中國科學：地球科學，2012，42（6）：805-813.

作者簡介：胡金英（1973—），女，山東濱州人，工程師，研究方向為土地工程國土調查與監測。

收稿日期：2023-11-27 修回日期：2023-12-25