第３７卷第ｌ期 ２０１４年１月 测绘与空间地理信息 ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬ ｌＮＦＯＲＭＡＴｔＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ ｏ１．３７．Ｎｏ．１ Ｊａｎ．，２０１４ ＲＳ在第二次土地调查中的应用 张昊然 （辽宁省摄影测量与遥感院，辽宁沈阳１１００３４） 摘要：简要介绍了遥感（Ｒｓ）正射影像的原理和特点，以及它在土地调查中的可行性和优越性，针对土地利用遥 感分类中的影像预处理、影像融合、影像判读方法和土地利用现状信息如何更新等问题进行研究和探讨。 关键词：ＲＳ；正射影像；土地调查；判绘 中图分类号：Ｐ２３７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５８６７（２０１４）０１—０１５５—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｌａｎｄ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ＺＨＡＮＧ Ｈａｏ—ｒａｎ （Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ ａｎｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００３４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ＲＳ（ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ）ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｏａｈｏｐｈｏｔｏ，ａｎｄ ｉｔｓ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｎｄ ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ，ｔｈｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｉｍａｇｅ ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｉｍａｇｅ ｆｕｓｉｏｎ，ｉｍａｇｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｈｏｗ ｔｏ ｕｐｄａｔｅ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓｓｕｅｓ，ｓｏｍｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＲＳ；ｏ￣ｈｏｐｈｏｔｏ；ｌａｎｄ ｓｕｒｖｅｙ；ｊｕｄｇｅ ｔｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅ Ｏ 引 言 土地调查是我国法定的一项重要制度，是全面查实 查清我国土地利用现状的重要手段，是贯彻落实科学发 展观、加强国民经济宏观调控、严把土地“闸门”的需要， 是严格保护耕地，特别是基本农田、保障国家粮食安全、 实现长治久安的需要，是挖掘土地利用潜力、推进节约集 约用地、建立资源节约型社会的需要，是加强各级政府执 机旋停在葛洲坝上空，用遥感设备向地面的电视转播系 统传输长江截流的盛况图像时，我们就说这是ＲＳ。登月 的宇航员发现月球表面是干粉状的，虽然他远离地球，也 不能算是ＲＳ，因为他是身临其境的。非接触性是遥感的 一大特点。因此，ＲＳ被定义为：应用探测仪器，不与探测 目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过 分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技 术。从狭义上讲，ＲＳ是一门新兴的科学技术，主要指从远 政能力、提高国土资源管理水平的需要。根据国务院《关 于开展第二次全国土地调查的通知》（国发［２００６］１３８ 号）要求，２００７年１～６月开展二次调查有关准备工作，７ 月１日正式启动调查工作。为提高土地利用现状资料的 现势性，在已有土地利用基础数据的基础上，采用有效的 技术手段及时对其进行更新是十分必要的，本文以影像 为基础探讨了ＲＳ技术在土地调查中的应用。 距离、高空或外层空间的平台上，利用可见光（如太阳 光）、红外、微波等探测仪器，通过摄影或扫描、信息感应、 传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现 代化技术系统。ＲＳ信息具有周期性、动态性、信息丰富， 获取效率高，可直接以数字方式记录传送等特点。利用 ＲＳ技术，可以对土地利用现状进行大范围的核查和更新， 能够快速及时地知道土地利用状况变化等信息；能够对 年度土地利用变更调查数据进行更新、管理、分析。 １ ＲＳ正射影像在土地调查中的可行性 １．１ ＲＳ技术的先进性 ａＳ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ，遥感），顾名思义，就是从遥远处 感知，泛指各种非接触的、远距离的探测技术。当直升飞 收稿Ｅｔ期：２０１３—０９—１３ １．２土地调查的意义 第二次土地调查作为一项重大的土地摸底调查，对 于贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会，促进经 济社会可持续发展和加强国土资源管理具有十分重要的 作者简介：张吴然（１９７１一），男，辽宁沈阳人，工程师，本科学历，主要从事地理信息系统的应用开发工作。 １５６ 意义。 测绘与空间地理信息 ２０１４生 利用的持续更新提供了可能。所以，根据ＲＳ技术的自身 １）贯彻落实科学发展观、加强和改善土地调控、保证 特点和土地更新的要求，为了体现土地利用的现势性以 及土地更新调查的紧迫性，采用ＲＳ影像进行更新是十分 可行的。 国民经济平稳健康发展的重要基础。 掌握真实准确的土地基础数据，是贯彻落实科学发 展观，发挥土地在宏观调控中的特殊作用，严把土地“闸 ２ ＲＳ正射影像在土地调查中的应用 门”的重要基础。开展土地调查，全面掌握建设用地、农 用地特别是耕地、未利用地的数量和分布，掌握城镇、独 立工矿区内部工业用地、基础设施用地、商业用地、住宅 用地以及农村宅基地等各行业用地的结构、数量和分布， 是科学制定土地政策、合理确定土地供应总量、落实土地 调控目标的重要依据，是挖掘土地利用潜力、推进节约集 约用地的基本前提，是政府科学决策的重要依据。 ２）保障国家粮食安全、维护农民权益、统筹城乡发展、 构建和谐社会的重要内容。 开展土地调查，掌握耕地的数量、分布，开展基本农 田状况调查，将基本农田上图、登记上证、造册，是落实最 严格的耕地保护制度的根本前提，是监督、考核各地耕地 和基本农田保护任务目标完成情况、保障国家粮食生产 能力的重要内容。开展土地调查，全面查清农村集体土 地所有权、农村集体土地建设用地使用权和国有土地使 用权权属状况，调处土地权属争议，是有效保护农民利 益、维护社会和谐稳定、统筹城乡发展的重要内容。 ３）科学规划、合理利用、有效保护和严格管理土地资 源的重要支撑。 应用遥感等先进技术开展土地调查，全面获取准确、 可靠的土地利用数据和图件，为土地征收、农用地转用、 土地登记、土地规划、土地开发整理等各项土地资源管理 业务提供可靠的基础支撑和全面的服务，才能不断提高 土地管理水平，提高国土资源管理部门的执政能力。 ４）满足土地管理方式和管理职能转变的重要措施。 开展土地调查，查清各地土地利用的实际情况，建设 省、市、县三级联网的调查数据库，并和国家中心数据库 互联互通，建立土地资源信息快速更新机制，为落实《国 务院关于加强土地调控有关问题的通知》要求的“考核各 地耕地保护责任目标完成情况、新增建设用地使用费收 缴”等提供准确依据，是满足土地管理方式和管理职能转 变的重要措施。 １．３土地调查的技术特点 传统的土地调查作业，在接受土地更新调查任务后， 先做一些准备工作和资料处理，再拿图纸到野外调绘，记 录土地利用现状，然后回到室内进一步清绘，填表，上簿 等，不仅消耗大量的人力和物力，而且工作效率不高，周 期长，资金投入多，人为因素干扰大，难以满足各种应用 需求。ＲＳ技术最大的特点是客观性强，周期短，既可以在 最短时间内得到新的地面现势性数据，又可以长期获取 稳定的各种分辨率的地表覆盖数据流，为不同比例尺的 土地利用基础图件的更新提供了一条新途径，并为土地 利用ＲＳ正射影像图作为工作底图开展外业调查时， 可用ＲＳ正射影像图与符合要求的土地利用数据库图件 进行套合，经修正后，提取并勾划出变化信息，作为更新 调查外业工作底图；也可参考土地详查图件将未发生变 化的各种界线和属性等调查内容，依据影像直接转绘到 土地更新调查工作底图上，实地核实确认。 根据以往土地利用更新调查的基本作业路线，判读 是关键。而判读又分为室内判读、野外判读和综合判读。 传统的作业方法以野外判读为主，劳动强度大、周期长、 效率低，已不再适合当今形势的发展。而室内判读是一 种很好的方法，在室内根据地物的成像规律和判读特征， 确定像片上各类影像所代表的地形要素和它们在像片上 的大小及正确位置，可以弥补野外判读的不足。用遥感 技术制作的影像图为室内判读提供了很大的帮助。 为了制作适合土地更新调查使用的影像图，确保影 像的质量有以下技术手段。 ２．１ ＲＳ正射影像的形成 几何精校正的原理是回避成像的空间几何过程，而 直接利用地面控制点数据对遥感图像的几何畸变本身进 行数学模拟。进行几何校正实际上是按照一定大地水准 面和投影坐标体系来确定遥感图像中地物的位置，使遥 感图像数据重新排列，生成一幅符合某种地图投影或图 形表达要求的新图像，由此达到几何纠正的目的。几何 精校正是选择多项式进行的，校正的第一步便是位置计 算，这时控制点的选取至关重要，直接影响整个几何校正 的精度。我们选择控制点是易分辨、特征非常明显的特 征点，比如道路交叉口、河流交叉或分叉处等；另外，图像 的边缘部分有一定数量的控制点，以避免误差的外推。 控制点数目根据未知系数的多少确定，一次多项式需要６ 个系数，即需要３个控制点的坐标求解，二次多项式有１２ 个系数，故需要６个控制点的坐标求解，以此类推，／＇ｔ次多 项式的控制点数目就是（ｎ＋１）Ｘ（／＇ｔ＋２）／２。但是实际工 作表明：选取最少的控制点进行校正效果往往不好，尤其 在边缘部分会使图像的变形较大。因此，在条件允许的 情况下，控制点的选取应尽可能大于最小数目。 在实际工作中，采用具有１：１０ ０００精度的数字栅格 地形图和１：１０ ０００ ＤＥＭ数据为参考校正遥感影像，以景 为单元，利用图像对图像的方式，采用物理校正模型进行 几何多项式的校正。 ２．２ ＲＳ影像的配准 影像配准是指将多图像的同名影像通过几何变换重 第ｌ期 张昊然：ＲＳ在第二次土地调查中的应用 ｌ５７ 叠，即实现影像与影像间地理坐标及像元空间分辨率上 深。水田在平原地区行形状多为格网状，在山区形状不 的统一。采用ＥＲＰＡＳ８．６系统进行影像配准，利用先进的 遥感影像相互校准的大面元微分纠正算法和小面元微分 纠正算法，即影像特征提取与基于松弛法的整体影像匹 配，自主地获取密集同名点对作为控制点，由密集同名点 对构成密集三角网（小面元），利用小三角形面元进行微 分纠正，实现影像精确配准。基于小面元相对配准的正 射影像快速更新方法，该方法不涉及常规摄影测量的处 理方法，而是直接利用新获取的卫星遥感影像和原始正 射影像进行高精度小面元相对配准，然后将卫星遥感影 像纠正到原始正射影像参考坐标系，进而实现正射影像 的快速更新。 ２．３ ＲＳ影像的融合处理 影像融合是一种将多源遥感影像数据在统一的地理 坐标中，采用一定的算法将多幅影像合成为一幅新的图 像的过程。其目的是将单一传感器的多波段信息或不同 类传感器所提供的信息加以综合，消除多传感器信息之 间可能存在的矛盾，以增强影像中的信息透明度，改善翻 译精度、可靠性及使用率，以形成对目标清晰、完整、准确 的信息描述。我们可以利用Ｃｙｂｅｒｌａｎｄ系统（高精度遥感 影像配准、纠正、融合处理软件）对配准后的影像和多光 谱影像进行融合。在配准的ＳＰＯＴ影像和多光谱影像之 间，自动配准出万个乃至数十万个同名点，利用小面元进 行纠正，从而实现结多光谱影像的高精度几何校正，获得 高质量的融合影像。 融合后的影像整体高亮均匀，色彩反差适中，纹理色 彩信息丰富，地物分异明显，没有出现重影或模糊不清， 色调基本达到自然彩色的效果。 ２．４ ＲＳ影像特征分析 在ＲＳ影像上，不同地物有不同特征，这些影像特征 是判读识别各种地物的依据。当信息提取的地物要素被 确定之后，即可开始对这些地物要素进行影像特征分析， 所谓影像特征分析就是从色调、形状、阴影、纹理及影像 结构等方面对被提取的可视地物要素进行影像的定性分 析。通过对这些地物要素及其影像的定性分析，总结、归 纳出这些地物要素各自所具有的影像特征，根据这些影 像特征，技术人员就可以在室内进行判读。 １）耕地 平坦的农田有明显的几何形状、面积较大，有道路与 居民点相连。色调随土壤、湿度、农作物种类及生长季节 的变化而变化。一般湿度大的色调较暗、干燥的较浅；生 长着农作物的较暗、成熟的较浅；农田灌溉时较暗、不灌 溉时较浅。沟谷中的农田呈不规则状，大部分为狭长的 条状。梯田呈阶梯状。水田一般分割小而整齐，地面平 整，周围筑有水渠和田埂，影像色调一般较均匀、比旱地 规则。 ２）水系 陆上水系由于光线反射角度及水体深度的不同，其 色调也往往有所不同，但大多呈青蓝色、蓝色和深蓝色。 陆上水体还可细分为河流、湖泊和池塘。其中，河流的几 何形状为条带状，且常有弯曲，湖泊的几何形状为不规则 的面状。 ３）道路 城市道路分水泥路和沥青路。其中，水泥路的色调 呈灰白色，沥青路的色调呈灰黑色。城市道路的几何形 状通常为条带状，农村道路一般比公路窄，自然弯曲呈白 色带状。路旁和水系一般有各种植被，如在计算机中判 绘其宽度，应考虑植被的覆盖程度，加以调整。 ４）建筑物 城市建筑物比较集中，高层建筑物有狭长的阴影，小 区住宅为一幢幢排列整齐的单体建筑，简屋的单体建筑 占地面积很小，互相犬牙交错联接，形状散乱，无规则，一 般在农村比较常见。 通过对影像特征的分析，判读出水系、道路、建筑物 等基本地物要素，在调查时这些可以先在室内进行，然后 再到野外进行核实，对影像中难以辨别的地物进行补查。 从而减轻野外劳动强度，提高工作效率，为土地更新调查 赢得时间。 ３ 结束语 利用ＲＳ正射影像图作为 作底图开展土地外业调 查时，可直接把影像图信息转绘到工作底图上，然后再到 实地核实确认，从而大大提高工作效率，减轻野外劳动强 度，缩短周期。随着ＲＳ技术的发展，传统的土地利用调 查方法不再适应当今社会经济快速发展及土地科学有效 合理的利用，ＲＳ技术的出现有效地解决了这一问题。Ｒｓ 技术具有宏观、动态、便捷、可重复和成本低等优点，应用 于第二次土地调查中具有重大意义。 参考文献： ［１］ 余德清．土地利用总体规划与卫星遥感技术应用［Ｍ］． 长沙：湖南科学技术出版社，２００４． ［２］李玉潮．航空摄影测量［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨地图出版 社，２００１． ［３］梅安新，彭望碌，秦其明，等．遥感导论［Ｍ］．北京：高等 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