利用Google影像辅助林地年度变更遥感判读的方法

赵雪磊

（辽宁省林业调查规划院，辽宁 沈阳110122）

辽宁省林地年度变更是在全省林地 “一张图”基础上，综合最新森林资源清查数据（一类清查）、全省森林资源档案数据、土地利用总体规划、第二次全国土地调查成果、收集林地经营管理等原因导致林地变化的资源，通过遥感判读区划，现地调查核实等技术手段，掌握林地变化的空间分布于管理属性变化信息，更新林地“一张图”数据库，产出林地变更调查成果。辽宁省于2016年初全面开展全省县级林地年度变更工作，本文将详细介绍辽宁省林地年度变更影像数据的现状及如何利用Google影像辅助林地年度变更遥感判读。

1 辽宁省林地年度变更影像数据现状

林地年度变更工作是遥感判读区划为主，现地核实调查为辅。因此遥感影像的数据质量直接影像整个林地年度变更工作的精度和质量。辽宁省使用的前期影像数据为2007年7月至2008年7月间的航拍影像数据，影像分辨率0.5米，真彩色，数据质量较高，坐标系统为XIAN1980。本期影像数据为国家林业局统一下发的卫星影像数据，以高分一号、高分二号卫星影像为主，还有少量的资源三号卫星影像，影像分辨率1米到2米，假彩色，数据质量一般，坐标系统为XIAN1980。

2 Google影像数据

Google影像数据是卫星影像与航拍的数据整合，其卫星影像部分来自于美国DigitalGlobe公司的QuickBird商业卫星与美国EarthSat公司的陆地卫星 （Landsat-7卫星居多），航拍部分来源有BlueSky公司，Sanborn公司等。辽宁省境内的Google影像数据皆为卫星影像数据，大部分地区的影像分辨率可达到0.5米左右，影像质量较高。Google影像的坐标系统为WGS84。

3 利用Google影像辅助遥感判读

Google影像数据可通过互联网下载获取，但其坐标系统为WGS84,并不能直接使用，还需要经过数据处理才能使用。

3.1 影像下载及影像处理

Google影像数据可使用第三方软件进行下载。本文利用LocalSpace Viewer下载，通过选择要素或者绘制图形来确定下载范围，在下载时可叠加天地图中文注记，方便下一步的影像判读。影像下载界面如图1，经过多次试验，选择下载级数18级（分辨率0.6米）既可满足影像判读需要，又能保持文件数据大小在可控范围内。下载的影像数据格式为.TIF，坐标系统为WGS84。

3.2 影像数据处理

由于下载的Google影像数据坐标系统为WGS84，而本次林地年度变更使用的坐标系统为XIAN80,所以需对影像数据进行数据处理。本文使用ArcGIS9.3进行影像数据处理，处理流程为，先清除数据本身的投影信息，再结合前期航拍影像数据进行影像配准。

图1 影像下载界面

3.2.1 清除投影信息

使用ARCToolbox中的定义投影 （Define Projection）工具进行投影信息清除。定义投影工具可为指定的要素集或要素类定义坐标系统信息，包括投影参数、大地基准、椭球体等相关参数[1]。

具体方法为，打开Define Projection工具，将影像数据拖入到输入栏，在Coordinate System参数的选择坐标系统窗口点击Clear按钮，工具执行完成后即可清除投影信息。

3.2.2 影像数据配准

（1）加载工具条。打开ArcMap,在菜单栏或工具栏中的空白处单击右键，在打开的工具列表中选中Georeferencing。

（2）加载影像数据。加载下载的Google影像数据和前期航拍影像数据，并在Georeferencing工具条的Layer选项中选择Google影像数据为配准的目标图层。

（3）添加控制点。对比两期影像找到同名地物点，使用Georeferencing工具条上的add control point工具添加控制点，且控制点应均匀分布在有效图面上（关于影像配准控制点如何选择本文不作讲解）。如控制点添加错误，可点击Georeferencing工具条上的View Link Table工具，选中错误的控制点再点击删除按钮进行删除。这里需要注意的是，由于控制点是一对坐标点，在添加控制点时，点击的顺序一定不能弄错，第一个点必须是需要配准的点位置，第二个点为参考配准的点位置，对本文来说即第一个点应在Google影像上，第二个点应在前期航拍影像上。

（4）配准方法选择。Arcgis提供了1st Order Polynomial，2st Order Polynomial，3st Order Polynomial，Adjust，Spline共五种配准方法，本文选用了 2st Order Polynomial方法 （二次多项式）。2st Order Polynomial是常用的精度较高的配准方法，多项式纠正是把原始图像变形看成是某种曲面，输出图像为规则平面。从理论上讲，任何曲面都能以适当的多次多项式来拟合，一般用二次多项式就可以对变形较严重的图像进行纠正，并得到较高的精度。理论上需要6对控制点就可以实现配准，但为了得到比较高的精度，一般要求二次多项式纠正的控制点至少为7对，适当增加控制点的个数，可以明显提高影像配准的精度。本文添加了10个控制点，如图2。

（5）配准结果输出。配准结果有两种输出方法，一是先在Georeferencing工具条的菜单下点击Update Georeferencing更新后，再点击Rectify将配准后的影像另存（见图3）。二是直接在ArcMap的图层

图2 10个控制点

列表窗口中选中配准的图层，右键选择Data-ExportData将配准后的影像导出（见图4）。

4 Google影像辅助判读

图3 影像另存

图4 影像导出

图5

图6

影像处理后，将前期遥感数据，本期遥感数据，Google影像数据一起加载到林地变更软件中，进行遥感判读。在本期影像模糊不清，无法判定的情况下，可结合Google影像辅助判读，如图5（左边为本期遥感影像，右边为Google影像），结合Google影像可准确判读出图中区域大部分为高尔夫球场，白色点状部分为球场沙坑，红色无纹理的部分为球场草坪。并且，结合Google影像也能更准确的区划小班边界。

相对于本期遥感影像，Google影像的时相更新，如图6（左边为本期遥感影像，右边为Google影像），林地被破坏的面积更大，结合Google影像辅助判读，能更准确的反应林地的现状。

5 结语

使用Google影像辅助林地年度变更遥感判读，能更准确的判读林地地类，更精确的区划林地边界，也能更及时的反应林地现状，较少外业核实调查的工作量，有利于提高林地年度变更工作的数据精度和工作效率。通过该方法也能在林业其他工作中应用Google影像数据。

参考文献：

［1］ArcGIS 学习指南-ArcToolbox[M].北京:科学出版社,2010.