許衛(wèi)華

【摘要】遙感技術(shù)在我國土地資源調(diào)查和耕地保護(hù)中，通過多年的應(yīng)用和實踐，其價值日益凸顯。本文將主要回顧遙感技術(shù)在國家層面上土地資源管理中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù)；土地勘測技術(shù)；優(yōu)勢

前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是城市建設(shè)步伐的加速，城市土地利用每年都在發(fā)生明顯的變化。傳統(tǒng)的土地利用調(diào)查需要花費(fèi)大量的人力、時間和經(jīng)費(fèi)，難以適應(yīng)土地利用的這種快速變化。遙感以其覆蓋面大、信息更新快、人為干擾因素小等優(yōu)點已逐漸應(yīng)用到土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測中。

一、遙感技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)勢

在高空間分辨率遙感圖像上，地物的空間特征在地物識別中越來越占據(jù)主導(dǎo)地位，而在中、低分辨率圖像識別中起主要作用的色調(diào)及統(tǒng)計特征將退居次要的或輔助的地位。高光譜技術(shù)的興起與發(fā)展，使遙感從鑒別發(fā)展到對地物的直接識別。高光譜遙感的最大特點是可以獲得和重建像元光譜，從而依據(jù)光譜特征直接識別地物類型、地物組成以致地物的成分，反演地物的物理、化學(xué)參量。隨著光譜分辨率的提高，地物的光譜特征在識別中越來越占據(jù)主導(dǎo)地位，工作方法則由圖像分析轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰V分析為主的圖譜結(jié)合模式，并使遙感應(yīng)用逐漸擺脫“看圖識字”階段，而越來越依賴于對地物波譜特征的定量分析和理解。時間分辨率的提高細(xì)化了遙感動態(tài)監(jiān)測的時間粒度，使遙感變化檢測研究發(fā)展到對地物或現(xiàn)象演化過程的研究，序列圖像分析方法會逐漸成為新的研究熱點。

二、土地利用動態(tài)監(jiān)測

遙感動態(tài)監(jiān)測主要涉及圖像預(yù)處理和土地利用變化信息提取，并相應(yīng)有圖像預(yù)處理方法和土地利用變化信息提取方法。

1、遙感圖像預(yù)處理方法

遙感圖像預(yù)處理是為了更好地提取土地利用變化信息，處理效果的好壞直接決定土地利用動態(tài)監(jiān)測的精度。

（1）圖像的增強(qiáng)處理

將原來不清晰的圖像變得清晰或把人們感興趣的某些特征強(qiáng)調(diào)出來（同時抑制不感興趣的特征）的圖像處理方法稱為圖像增強(qiáng)。增強(qiáng)方法有多種，如直方圖調(diào)整、直方圖線性擴(kuò)展、濾波及主成分分析等。但值得指出，圖像增強(qiáng)處理專門性很強(qiáng)，不存在對所有問題效果都好的增強(qiáng)方法。

（2）圖像幾何精度校正

這項工作是校正遙感圖像記錄的數(shù)據(jù)。常用的方法是一般齊次多項式。校正過程：先通過地面控制點數(shù)據(jù)對原始遙感圖像的幾何畸變過程進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，建立原始畸變圖像空間與幾何標(biāo)準(zhǔn)空間的數(shù)學(xué)對應(yīng)關(guān)系，再利用這種數(shù)學(xué)關(guān)系將畸變圖像空間中的全部元素轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)空間中的元素。應(yīng)當(dāng)注意所用地形圖比例尺應(yīng)接近基本監(jiān)測圖的成圖比例尺。

另外，幾何校正要注意重采樣方法選擇。重采樣實質(zhì)上是根據(jù)原始空間與標(biāo)準(zhǔn)空間的對應(yīng)關(guān)系，在原始空間中取一點或若干點，按一定的準(zhǔn)則組合成標(biāo)準(zhǔn)空間中對應(yīng)點的數(shù)值，比較準(zhǔn)確地再現(xiàn)原始圖像空間中反映的地物光譜特性。常用的重采樣方法有最鄰近法、雙線性差值法和三次卷積法。在這3種方法中，尤以三次卷積法為佳。

（3）不同時相、不同分辨率圖像的配準(zhǔn)

圖像配準(zhǔn)主要是指不同遙感數(shù)據(jù)源的配準(zhǔn)，目的是為了清除數(shù)據(jù)間的系統(tǒng)誤差。多時相圖像間準(zhǔn)確的空間配準(zhǔn)是動態(tài)變化監(jiān)測所必需的。要得到可靠的土地利用變化結(jié)果，需極高的圖像配準(zhǔn)精度。

（4） 多光譜TM 圖像與SPOT全色圖像的融合

多光譜圖像提供豐富的地物光譜信息，全色圖像具有很高的空間分辨率，將這兩類圖像進(jìn)行融合，可產(chǎn)生彩色高分辨率多光譜圖像——融合圖像。由于高分辨率衛(wèi)星圖像的出現(xiàn)，多分辨率圖像的融合已成為重要研究領(lǐng)域。融合方法有多種，如IHS變換法、主分量變換法和小波變換法等。

2、土地利用變化信息提取方法

（1）變化信息直接提取法

變化信息直接提取，是對兩個時相的遙感圖像進(jìn)行點對點的直接運(yùn)算，經(jīng)變化特征的發(fā)現(xiàn)、分類處理，獲取土地利用變化信息。

a圖像差值法。即將一個時相的某一波段光譜灰度值減去另一時相的對應(yīng)像元的光譜灰度值，較早應(yīng)用的是單波段圖像差值法。單波段差值圖像中難以提取動態(tài)信息；對MSS7，MSS5，MSS4差值圖像進(jìn)行彩色合成，則可綜合各個波段的動態(tài)信息，并很好地突出植被變化信息。

b圖像比值法。這是對兩個時相多譜段數(shù)據(jù)中同名像元的光譜灰度值施以除法運(yùn)算。比值法可以部分地消除陰影影響，突出某些地物間的反差，具有一定的圖像增強(qiáng)作用。一方面，比值圖像可供直接判讀，提取其中的專題信息；另一方面，只要稍加邏輯變換，便可用以直接檢測明顯變化的環(huán)境要素。

c植被指數(shù)法。是綜合利用植被在紅光部分的強(qiáng)吸收與在近紅外部分的強(qiáng)反射特點提取植被動態(tài)信息。常見的有比值植被指數(shù)、歸一化植被指數(shù)、垂直植被指數(shù)，這些指數(shù)在森林資源動態(tài)監(jiān)測中使用尤其廣泛。

d多時相復(fù)合分類法。將兩時相或多時相遙感數(shù)據(jù)復(fù)合，通過遙感分類提取變化信息。在這種方法的監(jiān)督處理過程中，訓(xùn)練區(qū)的確定比較困難。

（2）計算機(jī)自動分類后比較法

該方法是在對比多時相的遙感圖像前，先進(jìn)行各時相遙感圖像的單獨(dú)分類。用該方法的優(yōu)點是能獲取各個像元的土地利用轉(zhuǎn)變類型，不僅能獲取變化的數(shù)量和特點，還能獲取變化的類型，并有利于減少不同時相圖像因大氣和傳感器差異產(chǎn)生的誤差。

（3）日視解譯法

該方法是以土地利用現(xiàn)狀調(diào)查資料為基礎(chǔ)，確定各地類的解譯標(biāo)志，在遙感圖像上劃出各地類界線，得到遙感分類圖，再比較各時相的遙感分類圖。此外，香寶提出了RS，GIS一體化，即通過遙感數(shù)字圖像一人機(jī)交互判讀一計算機(jī)量測匯總一數(shù)據(jù)庫來提取土地利用信息的方法。

三、土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測研究展望

我國土土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測研究取得了豐碩的研究成果。但是，當(dāng)前研究中存在以下不足：

1、土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測的技術(shù)體系和分類體系有待進(jìn)一步完善

遙感技術(shù)應(yīng)用于土地利用變化監(jiān)測有一定的限制性，在現(xiàn)有條件下部分地區(qū)還難以覆蓋進(jìn)行監(jiān)測，如何在現(xiàn)有的土地利用分類體系基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究和完善適用于土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測的分類指標(biāo)體系。是我國土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測研究的重要任務(wù)。

2、應(yīng)注重加強(qiáng)遙感圖像處理和土地利用變化信息提取的研究

土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測技術(shù)方法主要包括圖像預(yù)處理方法和信息提取方法，在實踐工作中，應(yīng)該對傳統(tǒng)的圖像處理和信息提取方法改進(jìn)，探索新的技術(shù)方法手段，提高土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測的精度。

3、將3S技術(shù)綜合運(yùn)用到土地利用動態(tài)監(jiān)測中，提高土地調(diào)查的效率和精度

地理信息系統(tǒng)技術(shù)能夠快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，全球定位系統(tǒng)定位系統(tǒng)通過對研究區(qū)域?qū)崟r定位為作業(yè)人員采集數(shù)據(jù)提供支持，將二者運(yùn)用到土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測中，能夠有效地提高土地資源調(diào)查的精度。

4、土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)建設(shè)有待進(jìn)一步加強(qiáng)

我國整個土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測體系尚待完善，應(yīng)該有計劃地建立一個集3S技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和管理信息系統(tǒng)于一體的土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)，能夠有效地完成變化監(jiān)測、變化趨勢預(yù)測和綜合評價，進(jìn)而對我國土地利用變化進(jìn)行長期動態(tài)監(jiān)測，滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對土地信息的需求。

結(jié)束語

總之，遙感技術(shù)在土地資源管理中應(yīng)用的深度和廣度必然會日新月異，多時相、高分辨率的遙感數(shù)據(jù)會進(jìn)一步加強(qiáng)高精度、大比例尺土地利用動態(tài)監(jiān)測。在時空一體化的基礎(chǔ)上，“3S”一體化技術(shù)的研究成為必然趨勢，其應(yīng)用成果將更好地把握土地利用變化趨勢，為經(jīng)濟(jì)社會資源的和諧發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

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