喬忠誠(chéng)

摘 要：衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)具有現(xiàn)勢(shì)性好、時(shí)空分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，能及時(shí)、準(zhǔn)確、快速地反映土地利用變化情況。本文針對(duì)土地整理過程中地形圖繪制問題，應(yīng)用QuickBird高分影像，探討了基于內(nèi)業(yè)解譯勾繪和外業(yè)調(diào)繪一體的地形圖編制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高分辨率遙感 土地利用調(diào)查 土地整理

中圖分類號(hào)：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，衛(wèi)星遙感技術(shù)得到了突破性進(jìn)展，隨著商用衛(wèi)星IKONOS，QuickBird相繼發(fā)射成功，衛(wèi)星遙感突破了米級(jí)空間分辨率的局限，極大地促進(jìn)了各應(yīng)用行業(yè)的科技進(jìn)步和管理水平。高分辨率衛(wèi)星籍管理等工作。遙感在國(guó)土資源調(diào)查評(píng)價(jià)、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、土地更新調(diào)查以及大中比例尺地形圖測(cè)繪等方面已取得顯著成績(jī)。本文主要介紹高分辨率遙感數(shù)據(jù)在土地整理工作中大中比例尺地形圖測(cè)繪方面的應(yīng)用。

1 衛(wèi)星遙感技術(shù)在土地整理中地形圖測(cè)繪上的優(yōu)勢(shì)

目前的土地整理項(xiàng)目對(duì)項(xiàng)目區(qū)地形圖的精度和現(xiàn)勢(shì)性要求都較高，單靠野外數(shù)字化采集數(shù)據(jù)方法可靠、精度也較高，但外業(yè)工作量大，且在地貌起伏大、植被覆蓋好的地段施測(cè)困難。應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)可以充分發(fā)揮遙感技術(shù)的優(yōu)越性，能夠快速及時(shí)獲取土地整理區(qū)域的多時(shí)相數(shù)據(jù)，最大程度地保證監(jiān)測(cè)的及時(shí)性及現(xiàn)勢(shì)性，有效降低人為因素干擾，客觀反映實(shí)際情況，減少地形、地貌、海拔、氣候等自然因素的影響，最大程度地節(jié)省人力、物力和財(cái)力。隨著高分辨率遙感影像的普遍應(yīng)用以及遙感數(shù)字影像分類技術(shù)的發(fā)展，在專業(yè)的地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)下，通過人機(jī)交互解譯，根據(jù)影像中各地類、地物的色調(diào)、形狀、陰影、紋理、位置和大小等特征，可直接勾繪出土地整理區(qū)域內(nèi)各地類地物邊界，同時(shí)賦予所勾繪的地物各種屬性，以便進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與匯總工作，使工作效率大大提高，這一技術(shù)方法具有周期短、精度高、可操作性強(qiáng)、信息提取和更新速度快等特點(diǎn)。

2 研究方法

2.1總體思路

2.1.1數(shù)據(jù)源的選擇

首先要根據(jù)實(shí)際需要購(gòu)買遙感影像數(shù)據(jù)源。影像分辨率是決定影像精度的一個(gè)重要指標(biāo)，影像精度要滿足相應(yīng)比例尺地圖對(duì)于影像識(shí)別能力和成圖精度要求，同時(shí)又要考慮成本。冗余的分辨率會(huì)增加衛(wèi)星影像購(gòu)買成本和加重?cái)?shù)據(jù)處理的負(fù)擔(dān)；而若分辨率達(dá)不到一定要求，就無(wú)法判讀細(xì)小的地物、降低衛(wèi)星影像圖視覺上形象、逼真的效果，滿足不了成圖精度。因此我們?cè)谶x擇數(shù)據(jù)源時(shí)，并不是分辨率越高就越好，而是要針對(duì)現(xiàn)實(shí)情況，綜合考慮成本、數(shù)據(jù)的可得性、成圖比例尺等因素。QuickBird遙感影像，重訪周期1-6天，現(xiàn)勢(shì)性好，地面分辨率高（全色波段為0. 61米，多光譜為2. 44米），空間紋理清晰息。其多光譜波段光譜信息豐富，進(jìn)行屏幕矢量化時(shí)，成圖比例尺可達(dá)1：10000或1：5000；全色波段分辨率高達(dá)0. 61米，但因影像上地物顏色比較一致，無(wú)法準(zhǔn)確分辨地面復(fù)雜地物。因此，有必要進(jìn)行二者之間的數(shù)據(jù)融合，在保留QuickBird多光譜影像豐富的光譜信息的前提下提高其分辨率，增強(qiáng)圖像的視覺效果，提高地物判讀準(zhǔn)確性，一般來(lái)說(shuō)，融合后的數(shù)據(jù)可以滿足精度1：2000比例尺圖件成圖的需要。

其次，遙感影像分辨率的選擇除了考慮不同比尺成圖對(duì)影像分辨率的要求，還要考慮現(xiàn)有可獲的遙感影像產(chǎn)品規(guī)格，在好幾種遙感數(shù)據(jù)都能滿足成圖比例尺的情況下，要考慮的是數(shù)據(jù)源的穩(wěn)定性、性價(jià)比以及選擇這種衛(wèi)星的何種等級(jí)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

再次，遙感影像的拍攝時(shí)間、拍攝時(shí)的天氣狀況也是選擇數(shù)據(jù)源時(shí)要考慮的。在土地整理工作中制作項(xiàng)目區(qū)地形圖，為保證現(xiàn)勢(shì)性，我們要盡量使用最新日期拍攝的數(shù)據(jù)為保證地面地物不被遮蓋，要盡量選擇無(wú)云或云量盡可能少的數(shù)據(jù)源。

2.1.2遙感數(shù)據(jù)處理

這里所說(shuō)的遙感數(shù)據(jù)處理是指供應(yīng)商提供的影像到提供給作業(yè)員進(jìn)行影像解譯之間的一系列處理，影像處理的質(zhì)量也直接影響更新精度。影像提供給用戶之前一般都會(huì)根據(jù)用戶的要求進(jìn)行各種不同級(jí)別的處理。作為地形圖測(cè)繪，首先是 要將影像處理成正射影像，這時(shí)就需要供應(yīng)商提供1A級(jí)的處理（經(jīng)過輻射校正、CCD探測(cè)器陣列均衡化處理），其它校正由用戶完成。

遙感數(shù)據(jù)處理是以ERDAS、ENVI等專業(yè)圖像處理軟件、高配置計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，通過對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)光譜特性的分析和圖像增強(qiáng)處理，達(dá)到有用信息豐富、可解譯性強(qiáng)的數(shù)字化過程。

值得說(shuō)明的是，在對(duì)遙感影像進(jìn)行正射校正時(shí)，包括控制點(diǎn)選擇、糾正模型選取、幾何糾正精度檢查等。糾正計(jì)算的方法主要有物理模型、多項(xiàng)式和逐微分糾正幾種方式。多項(xiàng)式的校正精度與地面控制點(diǎn)（即GCP）的精度、分布和數(shù)量及校正影像的范圍有關(guān) ，對(duì)于二次多項(xiàng)式來(lái)說(shuō)，適當(dāng)?shù)卦黾覩CP的數(shù)量可提高幾何精校正精度。GCP的均勻分布以及GCP的位置精度高，均可提高幾何校正精度。若GCP太少或其自身的定位誤差大，或分布不均勻，都會(huì)給整個(gè)圖像校正帶來(lái)較大影響。在實(shí)際工作中，也可以采用RTK技術(shù)野外采集控制點(diǎn)的方法來(lái)對(duì)遙感影像進(jìn)行校正。

2.2實(shí)現(xiàn)過程

2.2.1室內(nèi)解譯

解譯標(biāo)志是遙感圖象上能直接反映和判別地物信息的影像特征，它是室內(nèi)解譯的依據(jù)。主要從目標(biāo)地物的大小、形狀、陰影、色調(diào)、紋理、圖型和位置與周圍的關(guān)系等推斷出目標(biāo)地物的屬性等相關(guān)信息。外業(yè)調(diào)查是內(nèi)業(yè)解譯的基礎(chǔ)。通過實(shí)地調(diào)查，了解研究區(qū)的自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)狀況和水土流失特點(diǎn)、水土保持治理措施等情況，并建立實(shí)際地類與影像的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即影像解譯標(biāo)志。對(duì)于QuickBird這樣的高分辨率影像的解譯標(biāo)志比較好判斷，從圖像上基本可以辨別出地物類別。我們?cè)谕恋卣砉ぷ鞯膶?shí)際操作也只需要將居民點(diǎn)、道路、溝渠、林地、園地、旱地等地類特征直接沿影像特征的邊緣準(zhǔn)確勾劃出地類界線，進(jìn)行圖斑勾繪。如圖1所示。

圖1. 部分圖斑勾繪示意圖

在進(jìn)行室內(nèi)解譯時(shí)主要遵循以下原則：（1）多尺度宏觀原則：在詳細(xì)解譯之前，首先對(duì)影像總體輪廓和研究區(qū)生態(tài)概況進(jìn)行研究，以獲取整個(gè)研究區(qū)宏觀生態(tài)分布類型。（2）先易后難，循序漸進(jìn)原則：整個(gè)遙感圖像目視解譯工作往往比較復(fù)雜，反復(fù)枯燥，工作量較大，需要有足夠的耐心，可遵循先易后難，循序漸進(jìn)的原則。

2.2.2外業(yè)調(diào)繪

室內(nèi)解譯過程結(jié)束后，要將解譯結(jié)果帶到野外進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證 ，驗(yàn)證的主要內(nèi)容是檢查解譯圖各圖斑的劃分與實(shí)際情況的一致性和范圍界限的準(zhǔn)確性，對(duì)解譯有誤的地方重新進(jìn)行解譯與修改；利用GPS先布設(shè)好圖根控制點(diǎn)，實(shí)測(cè)控制點(diǎn)坐標(biāo)，采集圖斑實(shí)地邊界和新增線狀地物的坐標(biāo)數(shù)據(jù)及相關(guān)幾何數(shù)據(jù)，并實(shí)地調(diào)查該變化圖斑的位置、土地利用狀況等屬性，將其填寫外業(yè)記錄表上.并繪制外業(yè)調(diào)繪圖。

2.2.3地形圖的制作

將野外采集的各種數(shù)據(jù)上傳至電腦中，在GIS平臺(tái)下利用數(shù)字成圖系統(tǒng)，對(duì)變化圖斑和新增圖斑以及新增線狀地物進(jìn)行矢量勾繪，并建立完整的拓?fù)潢P(guān)系，利用軟件相關(guān)功能計(jì)算出圖斑變化面積，再根據(jù)外業(yè)調(diào)查、量測(cè)情況，經(jīng)過添加高程信息，進(jìn)而編繪生成地形圖。主要技術(shù)流程見圖2。

圖2.技術(shù)路線工作流程

3 應(yīng)用中要注意的問題

在利用高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行土地整理的地形圖制作時(shí)，有以下兩點(diǎn)問題需要注意：1） 目前土地利用數(shù)據(jù)信息或圖斑變化主要依靠目視解譯方法來(lái)判讀，造成了它易受人為因素影響的局限性，例如：一條干涸的小河流就有可能在衛(wèi)星遙感圖上被誤判為一條沙石路；公路兩側(cè)的干溝渠被誤判為道路等，這就要求作業(yè)人員具有豐富的專業(yè)知識(shí)和作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。2） 室內(nèi)解譯完成之后一定要進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪，尤其是一些新增的線狀地物或零星地物，決不能主觀臆斷，一些在圖上難以判斷的圖斑必須到實(shí)地去調(diào)查是否變化及測(cè)量變化前后的面積，其位置無(wú)法在圖上直接標(biāo)出時(shí)必須進(jìn)行實(shí)地的野外測(cè)量。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感技術(shù)將成為土地調(diào)查的重要手段，高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)具有現(xiàn)勢(shì)性好、空間、時(shí)間分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，能及時(shí)、準(zhǔn)確、快速地反映土地利用變化情況，將成為獲取土地利用變化的重要信息源。與傳統(tǒng)的土地調(diào)查方法比較，利用高分辨率遙感影像調(diào)查具有快速、省時(shí)、省力等特點(diǎn)，能基本滿足現(xiàn)代土地利用調(diào)查的需要。

參考文獻(xiàn)

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