遥感技术在我国土地管理中的应用

王阳 张磊

摘 要：本文介绍了遥感技术的基本概念、主要特点及工作原理。利用遥感技术进行国土资源概查、详查，分析土地利用动态监测的发展过程及当前应用遥感技术进行土地管理的现状， 结果表明： 遥感技术能满足土地日常管理的需要。因此， 利用现代遥感技术快速、准确地为国土资源管理工作提供技术支持和产业化服务， 已日益获得显著的经济效益和社会效益， 充分显示出遥感技术在土地资源管理中所发挥的巨大作用和未来发展方向。

关键词：遥感技术；土地管理；概查；详查；动态监测

1 遥感技术的概念、特点及原理

（一）“遥感”的概念界定

目前学术界比较认可的对于“遥感”的定义为利用遥感器装置对地面物体进行探测，得出待测物体的相关性质，根据待测物体对于波谱产生的不同反映而识别出地面上的待测物，它有从遥远的地方感知物体的含义。遥感技术主要是指空对地的遥感，也就是从远离地面的不同工作平台上通过传感器装置，对地球表面物体的电磁波信息进行探测，并通过信息的传输和处理以及判读，对地球表面资源与环境条件进行检测技术。

（二）遥感技术的主要特点

1、遥感技术可以获得大范围的数据资料

由于陆地卫星的轨道为910km左右，而遥感技术所应用飞机的飞行高度为10km左右，所以通过遥感技术可以获得较大范围的数据信息。

2、遥感技术获得信息的速度快、周期短，能满足时效性要求

由于卫星围绕地球运转，因此对于卫星所经过区域的自然现象能够获取到最新的资料信息，以便及时更新原有信息。或通过对待测物体信息资料的变化对比进行实时监测，能够做到数据的及时更新，所以从这个角度来说，人工实地测量的劣势显而易见。

3、获取信息受条件限制少

由于遥感技术基本不受地面条件的限制，所以航天遥感技术对于待测物体的各种信息资料能够做到方便及时的获取。尤其是对于自然条件极为恶劣的沙漠、沼泽和山高路险的地方。

4、遥感技术所获得信息的手段较多，信息资料庞大

遥感技术所获得的数据信息应用于不同的研究领域和不同的研究目的，为实现这一方面的要求，可以通过选用不同波段的遥感仪器来获得信息。同时对于地区的内部信息，可以通过不同波段对于物体的穿透性来完成。

（三）遥感技术的原理

通常，波是指振动的传播，电磁波即是电磁振动的传播。根据波长的长短可以把电磁波的波段进行划分，从目前的情况来看，电磁波的波段主要包括γ-射线、X-射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波（按照波长由短至长依次划分）。穿透力越强的电磁波波长越短，紫外线、可见光、红外线到微波的光谱段主要应用于遥感探测技术。太阳所发出的光是一种电磁波，因为它是电磁辐射源。当太阳照射出来的光从宇宙空间穿过大气层到地面的时候，大气层会对太阳光进行吸收以及辐射，因此也造成了太阳光的衰减。大气层对于太阳光的吸收和辐射作用有一定的差异，所以大气层对于太阳光的吸收和散射的影像也有一定的区别。由于地面上的任何物体只要温度高于绝对零度就会产生反射、吸收以及透射、辐射电磁波的特性。每种待测物体的特性以及照射光的波长不同，所以其对照射光的反射率也有一定的差异。

目前，遥感信息的应用分析已经从静态分析向动态监测过渡，从单一遥感资料向多时相、多数据源的融合与分析，遥感技术也逐渐向高空间分辨率以及高时间分辨率和高光谱分辨率的方向发展。遥感技术的充分发展可以减少野外作业和目视解译的工作量。

2 遥感技术在土地管理中的应用

（一）国土资源概查

遥感对土地资源的宏观研究，通常包括土地类型、土地利用、土地质量评价等宏观分析。

为改变我国土地资源家底长期不清的局面，1980年在国家科委的统一领导下，把“利用遥感技术进行全国土地资源调查制图”的研究课题列为国家攻关项目，组织国家测绘局测绘科学研究所、林业部调查规划院、农牧渔业部土地管理局等46个单位近300多名科技人员，经过团结协作、联合攻关，利用3年时间，应用遥感技术查清了国家级土地资源的数据和分布，完成了全国土地利用调查制图，填补了我国土地资源面积的空白。

1）数据源

研究并使用了800余幅卫星像片、670张航空像片、3万余幅地形图，560幅LandsatMSS图像。

2）技术方法

（1）国土面积量算采用精密地球椭球面积精密公式，全部采用计算机进行对算平差。

（2）全国选用5100个控制点，使用先进的大型纠正仪对560张卫星像片进行对点纠正，在放大为1∶25万比例尺的彩色卫星像片上进行土地利用分类。

（3）全国和各省15种土地利用面积的量算采用数理统计法和成图法双轨作业，两种方法量算的全国主要地类面积的相对误差小于10%，其中农地和林地小于5%。

（4）按不同的土地利用单元，从全国选择了300个典型样区，建立了彩色、结构、相关分布、垂直分布、水平分布、坡位、形状、时态八种科学分类判读标志。

（5）以内业判读为主，外业典型考察为辅，图上耕地精确定位勾绘的最小图斑为1mm2，全国共选用3万多张航空像片，对8个省抽查1053个点，主要地类的判对率均在90%以上。

（6）卫星像片、航空像片、地图、农时物候历等多种资料相结合。在卫星像片量算的基础上，全国选用670张航空像片，放大为1∶5000的比例尺，求出田中的小路、小水塘、田埂等非耕地系数。

（二）国土资源详查

尽管首次利用遥感技术基本上查清了我国土地资源的数据和分布，填补了我国土地资源面积长期不清的空白，但是由于当时技术和条件所限，使用的卫星数据地面分辨率为79m的LandsatMss。方法上主要是对卫星像片进行光学处理—经几何校正后放大为1∶25万的假彩色合成图像，虽成本低，但几何精度不够高。这对于人口多，耕地少，把“十分珍惜每一寸土地，合理利用每一寸土地”作为基本国策的中国来讲，远不能满足国家土地资源管理的需求。

根据国务院要求，为进一步彻底查清我国土地权属、类型、质量、分布及利用情况，原国家土地局从1984年5月开始，历时十余年，在全国范围内开展了大规模的土地资源详查工作。

1）数据源

这次详查使用了大量高精度（分辨率）的遥感数据源；中东部发达地区使用航空摄影资料，西部困难地区使用陆地卫星TM资料，地面分辨率为30m从数据源上保证了这次详查结果的准确性。

2）技术方法

（1）以县（市）为单位统一组织力量。

（2）采用航空航天遥感技术，按照国家统一技术规程，进行全野外调查工作。

（3）外业调查是以航空航天遥感像片和大比例尺地形图为主。

（4）以行政村或农、林、牧、渔场等为基本单元的调查方法。

（5）技术手段以计算机和光学结合处理的方法。

（三）土地利用动态监测

随着经济的快速发展和土地利用变化趋快，原有的土地利用数据库出现了现势性差、失真严重、数据更新过程中精度、速度慢等问题，如何准确反映出土地利用的变化，是国土资源管理的一个难题。从1999年开始，国家正式启动“利用遥感影像进行土地利用动态监测项目”。根据新一轮国土资源大调查的部署，国土资源部组织开展了首次利用多源、高分辨、多时相的卫星遥感资料，1999-2001年期间，共应用400余景30m多光谱TM和1500多景10m全色SPOT卫星数据，综合应用图像处理技术、计算机和网络等高新技术，连续对全国66个50万人口以上重点城市和其他经济热点城市的年度新增建设用地及其占用耕地情况进行动态遥感监测，监测范围涉及171个（次）城市的1465个（次）市区及近郊，累计监测面积约140×104km2。

1）数据源选择

1998年（8～11月）美国LandsatTM、ETM+30m多光谱数据，法国SPOT全色数据；1999年（8～11月）美国LandsatTM、ETM+30m多光谱数据，法国SPOT全色数据；重点地区使用了1∶3.5万比例尺的航空像片。

2）技术方法

（1）选取两个时相的SPOT、TM为主要数据源，对其进行纠正、配准和数据融合，以提高地物的光谱识别能力和空间分辨率。

（2）利用计算机自动提取技术和人机交互的方式发现变化特征信息，经专业技术人员的外业核查，并辅以土地详查和变更调查等资料。

（3）对变化图斑进行人机交互式后处理，以获得变化图斑的类型、位置、范围和面积等信息。从而得到当年耕地和非耕地变更和占用信息。

3 遥感技术应用设想

（一）确定“3S”技术应用的主要目标

由于土地资源动态调查、监测是土地管理的基础，今后的主要目标是应用高新技术，改变传统落后的调查、监测方法，实现土地动态监测调查、监测工作科学化、制度化、现代化、信息化。

（二）明确应用的主要内容

在应用遥感技术进行调查时，利用国内（CBERS）与国外（TM、SPOT）的数据源，根据不同地区、不同时相土地利用现状光谱特征，对典型样区设立解译标志，加上内业分类和外业GPS测量，建立基础影像数字地图，形成新的信息系统。在应用遥感技术进行监测时，根据土地利用变化程度，确定重点监测区和一般监测区，通过各种技术手段提取变化图斑，在土地变更调查汇总前进行核查和测量，实现动态监测和变更调查的有效结合。

（三）发展方向

GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统，提高了GIS的应用效率。目前随着3S技术的日益成熟，3S集成技术在土地调查监测数据采集、处理和数据产品生成中，呈现着强大的生命力，在土地利用更新调查、土地利用动态监测中表现出良好的应用前景。例如土地变更调查现代3S技术集成运用示范项目的实施，实现了土地变更调查信息实时、快速、高精度的采集和处理，解决了传统调查方法工作量大、劳动强度大、工作效率低、精度低的问题，使得土地调查工作量和劳动强度大大减少，工作效率和调查精度大大提高，而且完全能满足1∶1万、1∶5000和1∶2000土地利用现状调查精度的要求，在新一轮土地调查中为“土地利用现状、土地权属、日常变更等”服务。因此，在现代计算机技术和通讯技术的支持下，大力发展“3S”集成系统，以RS为信息源、以GPS为空间坐标、以GIS为工作平台，形成一种有机的结合、在线的连接、实时的处理和系统的整体性，是今后的发展方向和必然趋势。

4 结语

迅速发展的数字遥感技术和计算机技术，为土地利用现状及变化信息的获取提供了及时有效的技术手段。遥感技术应用的第二阶段必然是动态监测，遥感由静态到动态，由定性解释到定量调查，这是它的必然过程。遥感技术在土地资源管理中应用的深度和广度必然会日新月异，多时相、高分辨率的遥感数据会进一步加强高精度、大比例尺土地利用动态监测。在时空一体化的基础上，“3S”一体化技术的研究成为必然趋势，其应用成果将更好地把握土地利用变化趋势，为经济社会资源的和谐发展提供科学依据。

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