李 曌 劉 令

（1.東華理工大學 江西南昌 330013；2.重慶市巫山縣國土事務所 重慶市 404700）

0 引言

經(jīng)濟發(fā)展和人口增長導致土地資源違法利用問題日益突出。經(jīng)濟高速發(fā)展地區(qū)，人口密集地區(qū)和城鄉(xiāng)結合區(qū)，土地的違法和不合理利用已成為耕地數(shù)量減少，環(huán)境質量退化的主要因素。加之土地沙漠化，鹽堿化和自然地質災害等因素，土地資源危機已是不爭的事實，因此，保護土地資源刻不容緩。長期以來，落后的土地利用監(jiān)測技術方法一直是制約我國土地資源監(jiān)管事業(yè)發(fā)展的瓶頸因素，因此，迫切需要新技術手段來滿足對土地資源信息的快速、準確獲取，動態(tài)監(jiān)測，空間信息分析，圖形圖像處理和數(shù)字制圖的要求。

貫徹落實保護基本農(nóng)田的國策，利用土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查，是職能部門對土地資源宏觀調控和控制新增建設用地的重要手段。開展2012年度土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查工作，發(fā)現(xiàn)并查處全縣境內違法用地行為，同時評估此地區(qū)國土資源管理秩序狀況，以達到加強對土地利用情況的全面、持續(xù)監(jiān)管，促進各地依法依規(guī)管地用地，做到集約節(jié)約用地，嚴格保護耕地，維護國土資源管理良好秩序的目的。

1 3S技術支持的可靠性

在近半個世紀的發(fā)展中，遙感技術在社會經(jīng)濟建設中發(fā)揮了重大的作用。傳感器技術水平不斷提高，RS 獲取高空間分辨率、高時間分辨率及高波普分辨率影像數(shù)據(jù)十分方便。目前，主流衛(wèi)星遙感圖像有TM 和SPOT 圖像，但是日本衛(wèi)星圖像，印度衛(wèi)星圖像，俄羅斯的航天遙感圖像，IKONOS-2 等都逐漸進入用戶的視野。土地衛(wèi)片執(zhí)法監(jiān)測所需數(shù)據(jù)應具備現(xiàn)勢性強，實時性快的特點，遙感獲取的數(shù)據(jù)不僅滿足上述要求，而且具備信息量大，種類多的優(yōu)勢。

全球定位系統(tǒng)全天候、連續(xù)、實時、高精度地采集目標物體的三維坐標數(shù)據(jù)、速度以及時間數(shù)據(jù)。美空軍于2012年10月4日從福羅里達空軍基地成功發(fā)射了第三顆GPS2F。GPS2F 采用了改進的原子鐘技術和更安全的抗干擾軍用信號。在社會實踐應用方面，GPS-RTK 終端接收設備生產(chǎn)商已把終端接收機的二星系統(tǒng)升級到了三星系統(tǒng)，即加入了北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，進一步提高了野外測量的效率和質量。土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查過程中，疑似違法或違法圖斑的定位準確是信息準確不可缺少的內容之一。GPS 準確的導航和精確的定位為土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查過程中采集定性和定量的各種信息特征提供了保障。

地理信息系統(tǒng)對多途徑來源的空間數(shù)據(jù)進行動態(tài)存取，綜合處理，集成管理。GIS 在硬件和軟件的支持下，建立空間數(shù)據(jù)庫，友好的人機交互界面引導數(shù)據(jù)的編輯，空間分析和信息表達，最終為決策者提供服務。GIS 分析功能不足的劣勢正在隨著科學技術的發(fā)展與創(chuàng)新逐漸扭轉，而且向著系統(tǒng)化、動態(tài)化和智能化發(fā)展。土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查所需的各種比例尺的柵格和矢量圖件、實地采集的地塊屬性數(shù)據(jù)都可以在GIS中進行科學的管理。

2 準備基礎數(shù)據(jù)

全縣1:10000 土地利用現(xiàn)狀圖；土地勘測定界圖（如果有批文的建設項目）；2010,2011年全縣遙感影像數(shù)據(jù)；土地利用變更調查信息成果。

3 工作區(qū)地理環(huán)境介紹

巫山縣位于重慶市最東端，三峽庫區(qū)腹心，素有“渝東門戶”之稱?？h境東西最大距離61.2公里，南北最大距離80.3公里?？偯娣e2958 平方公里左右，耕地面積40274公頃左右。巫山縣地形十分復雜，南北高中間低，最低海拔僅73.1米，最高海拔2680米，立體氣候特征明顯。巫山屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年均溫度18.4C°左右。

4 3S 在土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查中應用的基本流程

RS 獲取工作區(qū)域高分辨率的不同時相的影像圖，基于專業(yè)的圖像處理軟件系統(tǒng)，對比分析得出疑似違法或違法圖斑。利用GPS的導航和定位功能進行圖斑的野外核查，并測量出相關地類的面積數(shù)據(jù)，根據(jù)土地利用變化前后的圖形和屬性數(shù)據(jù)，確認是否違法。組織相關影像，圖形和屬性數(shù)據(jù)在GIS 軟件系統(tǒng)的支持下分類建立空間的和非空間的數(shù)據(jù)庫。

①將全縣2010年、2011年兩個時相的遙感影像圖進行預處理。圖像經(jīng)過校正達到以下目的∶輻射校正糾正由于遙感檢測系統(tǒng)，大氣散射和吸收等原因引起的圖像模糊失真，分辨率和對比度下降等輻射失真；幾何校正糾正由于搭載傳感器的遙感平臺飛行姿態(tài)的變化，地球自轉、地球曲率等原因引起的圖像幾何位置畸變。根據(jù)實際需求進行圖像增強處理，包括彩色增強、空間域增強和頻率增強。配準、比例尺變化、統(tǒng)一坐標系（80 西安坐標）都是圖像預處理過程不可缺少的步驟。見圖1。

②將兩個時相的影像圖疊加對比分析并分別套合1:10000 土地利用現(xiàn)狀圖 （80 西安坐標）對比分析，經(jīng)目視判讀解譯得到疑似違法圖斑，利用GIS 軟件（Arcgis）的圖形編輯系統(tǒng)制作矢量圖斑分布圖。見圖2。

圖1 圖斑分布圖

圖2 現(xiàn)狀圖套合

③外業(yè)實地核查∶以圖斑分布圖為基礎資料，華測GPS-RTK（三星系統(tǒng)）作為定位測量工具。輸入圖斑中心點坐標，運用RTK測設功能確定圖斑的準確地理位置。運用RTK測定功能獲取疑似違法地塊的界址點坐標（高斯投影80 西安坐標）。在準確定位的前提下，依據(jù)國土資源部下發(fā)的文件要求，調查疑似違法圖斑的利用現(xiàn)狀、權屬、覆被變化前的用途、變化原因等信息，并填寫表格。見圖3。

圖3 GPS 實測面積圖

④將所有調查數(shù)據(jù)信息成果錄入土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查GIS 管理系統(tǒng)，并建立柵格圖像數(shù)據(jù)庫（衛(wèi)星遙感、航空遙感），矢量圖形數(shù)據(jù)庫，屬性信息數(shù)據(jù)庫，土地利用現(xiàn)狀變更信息數(shù)據(jù)庫等。根據(jù)調查的數(shù)據(jù)信息，結合GIS的編輯功能和分析功能最終確定疑似違法監(jiān)測圖斑是否違法，并以可視化的形式統(tǒng)計各項信息成果供決策部門參考處理。見圖4。

圖4 基本技術作業(yè)流程圖

5 成果分析

表1 確認違法圖斑統(tǒng)計表

圖5 違法信息統(tǒng)計圖

從表1中可以看出，2012年度衛(wèi)片執(zhí)法檢查313個疑似違法監(jiān)測圖斑中，確認違法用地的圖斑有10個。其余303個屬非違法用地圖斑的原因有∶（1）農(nóng)村宅基地上新修房屋；（2）農(nóng)用附屬設施用地；（3）土地利用變更信息沒有及時更新。對比2010年度、2011年度，2012年度確認違法圖斑百分比和違法占用耕地面積都成遞減的變化趨勢，由此可以得出結論∶土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查對于控制新增建設用地，保護耕地資源不流失起到了明顯的監(jiān)管作用。天上看（RS），地上查（GPS），網(wǎng)上管（GIS）的高新信息管理體系應用于土地資源管理和監(jiān)測是非常必要的。

6 前景展望

相比傳統(tǒng)的土地違法監(jiān)測方法，3S 集成技術應用于土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查過程的優(yōu)越性有幾個方面:（1）快速獲取土地利用動態(tài)變化的信息，縮短執(zhí)法檢查周期；（2）處理海量地理空間數(shù)據(jù)，上報數(shù)據(jù)成果結果準確率高，減輕工作人員的工作負擔；（3）主動地將變化信息與歷史信息對比、分類、分析，并衍生出新的相關信息；（4）決策者可以依據(jù)邏輯關系強、可視化的成果數(shù)據(jù)與圖件作出決策。

土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查過程中涉及的數(shù)據(jù)信息復雜豐富，具有很強的地域性、空間性、時序性和動態(tài)性。目視判讀解譯的方法存在解譯結果因人而異，客觀性受到一定質疑的缺點，而且技術人員勞動作業(yè)強度高。研究科學的計算模型，將是未來解決上述問題的途徑。將科學的計算模型引入計算機，使計算機可以自動或人機交互半自動地進行遙感圖像解譯、分類、信息提取。

土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查GIS 管理系統(tǒng)的設計缺少一個與其他相關土地資源管理系統(tǒng)在線鏈接，缺少系統(tǒng)結合的接口。如果設計這樣一個接口，可以使各系統(tǒng)間重復使用有效資源數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮各自系統(tǒng)的優(yōu)勢。

雖然3S技術應用于國土資源管理過程中，還有許多方面需要專家、技術研究人員在未來努力地研究創(chuàng)新，但是我們可以確信的是，3S 集成技術應用前景和發(fā)展趨勢一片光明。

[1]馬莉，宋慶.3S 集成技術研究現(xiàn)狀的綜述[J].環(huán)境資源與發(fā)展，2009，NO.2:32-35.

[2]黨安榮，史慧珍，何新東.基于3S技術的土地利用動態(tài)變化研究 [N].清華大學學報，2003，Vol.43,NO.10:1408-1411.

[3]彭望祿，白振平，劉湘南，曹彤.遙感概論[M].高等教育出版社，2002.

[4]王振中.3S技術集成及其在土地管理中的應用[J].測繪科學,2005,Vol.30,NO.4.

[5]李德仁.論RS、GIS 和GPS 集成的定義、理論與關鍵技術[J].遙感學報，1997,1（1）∶64-68.