利用遥感图斑分析土地变更过程中的技术应用

徐婉妍　王强

【摘 要】人口基数大，数量多，耕地少，而且耕地后备严重不足，是我国的基本国情之一。所以，加强对土地资源的管理和调控便成为了我国的基本国策。传统的土地数据更新方式，由于数据的巨大，对人力资源来说，费时费力，早已跟不上时代的步伐，遥感等3S技术的运用大大方便了土地资源的管理。遥感技术在土地变更中的技术应用，近年来已经成为国际遥感研究的热点。遥感技术在于土地资源及其动态监测中的应用，已经成为了土地资源管理相关部门了解，管理其下属地区的有关经济，社会活动、继而能够进行调控管理的一种最有效的方式方法和手段。这种方法依托高分辨率遥感图像制作的正射影像图与现有土地利用图件在GIS的支持下进行空间叠加分析，从而发现土地利用变更图斑。本文在对比传统土地变更方法和新型3S技术之后，重点放在遥感图斑在土地变更中的作用。

【关键词】土地变更；数据更新；遥感技术

1 土地变更调查的流程研究

据可靠数据显示，2016年，全国总耕地面积达20.24亿亩，建设用地面积5.86亿亩，未利用面积39.54亿亩，从数据可以看出，直至2016年年底，全国的农用耕地面积减少了493万亩，而相反的，城市建设用地却增加了751万亩。年度土地变更调查数据是由各级土地资源管理局经过细致地调查统计而来的，是当年土地利用管理的“晴雨表”。土地利用变更调查的流程大致包括以下几个阶段：资料搜集与准备、土地调查与验证、成果整理与输出。

1.1 资料搜集与准备

1.1.1 制定方案

针对所调查地区不同地域特征，不同地形特点以及不同的环境变化特点，制定特定的实施方案，熟悉所调查的区域背景（如所调查区域的范围，地形特点地貌特点等）、设计外业调查的具体实施方案，如调查线路，所参与的具体人数以及所参与人员的任务安排等，外业调查所需的时间，调查的具体内容，以及调查所需的材料工具，交通工具的选择，以及交通路线等。

1.1.2 准备材料

收集所调查地区的土地利用现状调查相关资料，以及现有的土地变更调查相关资料，其中大致包括：土地变更调查工作底图、数据及外业调查表，记录手簿等相关资料。

1.2 土地调查与验证

土地调查是土地资源工作中的一项基础性工作，主要是对土地的类型、数量、质量特性、空间变异及其他社会经济活动中利用和管理的状况进行综合考察的。其主要目的是给土地评价以及土地利用和规划等提供基础图件以及属性数据，同时，土地的调查资料也是制定国民经济计划、综合农业区划和农业生产计划的重要依据。

1.3 成果整理与输出

对所调查验证的信息数据进行整理汇编，通过遥感技术（RS）识别出变化图斑的类型，然后还需要利用 GPS 数据采集的相关方式方法对某一些土地变更图斑的较为精细的具体的区域进行采集和处理，最后以表格形式输出。

2 土地变更过程中的技术研究

2.1 传统的土地变更技术

在土地变更调查中，传统方法是通过调查人员的实地走访的方式做详细的调查，调查表完毕后加以分析详查的结果，然后把分析得出的土地资源图与之前航拍的地形图相结合，传统方法用人工测量和肉眼判断等方法进行细致的处理，把那些土地资源出现变化的地方勾绘到其相应的遥感地图之上，并根据出现的变化和更新填写相应的土地变化统计表，得到完整的土地變更信息。传统的方法，比较费时费力，需要比较大的人力资源，以及长时间的数据统计。

除此之外，传统的方式方法，还有许多其它的缺陷[2]，比如，肉眼的观察测量难免会出现小失误和偏差，图斑边界容易出现模糊不清的现象，甚至导致图斑形状发生改变。再者，数据是从地方上实地采集所得，采集者难免会出现谎报，瞒报漏报等不良现象，对结果造成不可估量的后果。

2.2 3S技术的发展和应用

3S技术，是遥感技术（Remote Sensing RS）、地理信息系统（Geographical information System GIS）、全球定位系统（Global Positioning System GPS）三者的缩写，近些年，在遥感图像领域中，由GPS、GIS和RS组成的“3S”技术得到了飞速的发展，成为土地变更调查中的现代科技分析中最有力的武器之一[3]。众多的事实证明，3S技术是比传统方式方法更科学同时也更加人性化的技术手段，在我国大力发展科技的大背景之下，3S技术已经完美应用在国土系统尤其在土地变更调查工作中。将来的发展方向一定是具有海量数据存储功能、网络功能、地理信息建模功能和无线通讯功能的3S集成系统。

要利用3S技术进行土地变更调查，首先，需要准确地分析土地的遥感影像数据，并且要生成DOM，然后才能进一步分析DOM对变化图斑的识别；其次，利用好GPS 数据，对变化的图斑进行详细的数据采集和有筛选的数据保留；最后，要将采集到的变更数据进行收集整合，并建立起变更调查数据库。此三者是一个完整的体系，且缺一不可。

2.3 基于图斑的变化检测与图件更新

图斑，是指以1：10000地形图作为原始工作底图，然后再将地貌、土地利用类型等大致相同的土地单元分为一类，即形成基础调查单元，然后再一一将形成的小单元勾绘到原始地图上，最终将整个地图影像分割成许多个小的区域，这样的区域一般叫做图斑，或者也称为像斑。

基于土地利用图斑的变化检测和图件更新的方法，大致分为建立影像特征库、发现变化和矢栅结合的更新三个步骤。

影像特征库的建立主要是依据以下两点，第一，要依据不同的土地利用类型及其所独有的分布规律，第二点，要依据土地利用类型在其影像上的几何形状、结构特征、面积大小、纹理、地理位置、色调等[4]。在提取标准图斑有关特征并形成各地类的类别中心后，再使用基于图斑的分类方法对将要检测的图斑进行确切的分类，利用影像特征库中的相关信息，对某一种特定地类的特定样本形成固定的类别中心，再计算已经提取的待测图版与各个类别中心的距离，并依据计算结果判断其属于那一类别，继而进行比较待确定的类别与原有的图斑类别的一致性，若是与原有图斑类别一致，就说明没有发生明显变化，则不需要更新，若是不一致，即说明同伴类型已经发生变化，比如由原有的空旷地带，转变成了现如今的工业化规格地带，所以就需要重新分类图斑单元，最后依据分类的结果，把变化的图斑分为几个较小的均一图斑，然后把这些均一的，小的图斑进行图斑更新和边界提取。

2.4 基于GPS-PDA技术采集变化图斑

全球定位系统（GPS）和掌上电脑（PDA）相结合的平台，是一个采集并处理遥感数据的系统平台，既可以提取到确定变化的图斑，又能够提取到不确定变化的图斑，继而将所提取到的相关数据导入PDA系统中，它借助卫GPS定位及其它可行的辅助手段，由专业技术人员进行现场的GPS现状图采集和记录， 再有专业技术人员编辑处理，然后生成数字化的土地利用相关信息，实现土地利用现状数据库的更新。

3 结束语

本文把重点放在了“3S”技术在土地变更调查中的运用，近年来3S技术的迅猛的发展速度无疑给国土资源工作带来了巨大的便利，同时也给国土资源工作者带来了空前的挑战，国土变更的传统技术手段已经慢慢被3S等高新技术所取代，同时土地更新调查的相关技术也取得了相当了不起的进步和突破，总体来说，3S等先进的技术具有相当之广阔的应用前景。利用“3S”技术进行土地变更调查和土地变的更数据管理，在很大程度上减轻了传统方式的人工参与度，计算机的专业性和低失误率在对数据进行建模分析的同时，还能使用更加具体形象的图形界面展示给用户，这样就使得即使是一些非专业人员也能够比较容易地完成土地变更调查，最重要的是，计算机的自主性和高效性，精确度和时间响应都能得到保证。

【参考文献】

[1]翟伟光，胡楠.3S技术在土地利用变更调查实施中的应用[J].中国高新技术企业，2014，11（6）：901-904.

[2]石瑞年.浅谈2014年度土地变更调查成果国家级外业核查方法和特点[J].城市地理，2015（14）：84-84.

[3]王晓云.浅谈3S技术在土地利用变更调查实施中的应用[J].城市建筑，2014（14）：183-183

[4]何春阳，陈晋，陈云浩，史培军.土地利用/覆盖变化混合动态检测方法研究.自然资源学报，2001.5，16（3）：255-262.endprint