遥感技术在土地利用动态监测中的应用

当前遥感技术在土地利用动态监测中应用的意义

在当前我国经济不断向前发展的大形势之下，遥感技术的应用已经成为当前城市化进程不断向前推进的一个重要的措施。之所以会产生这样的情况，主要原因就在于当前城市所在的一些区域内部对土地的利用和覆盖情况已经发生了较大的变化与不同。当前我国众多城市的人口增长情况主要显示为人口增长过快过多，与此同时就是城市化进程过快的情况，在这样的情况之下，我国众多城市的城市面貌都得到了极大程度上的改进与变化。“内部结构重组”和“外围地域扩展”成为当今城市空间结构变化的主要方式。在面对当前我国这个快速发展与变化的城市系统的时候，首要任务就是要及时而又准确的掌握其对土地的利用情况与发展情况，只有这样才能有效的实现对当前我国土地的合理利用与配置。[

]

经过我国当前土地等相关的工作人员们对现有状况的认真分析与研究，不难发现的就是，我国过去传统、较为陈旧的对土地利用状况进行的调查的形式，是一种耗时又耗力的一种方法，这种方法在一定程度上不利于我国城市的发展。遥感技术作为当前一种较为先进的内容与技术，可以有效的实现对城市土地利用的变化研究提供多时相、大范围的实时信息。与此同时，要想获得更加有效的监测效果，还可以将这一技术与当前同样发展较为成熟的图像处理技术、识别模式的技术进行有机的结合，正是这样的效果与情况，可以有效的为我国当前的城市土地的利用动态方面出现的变化研究提供多时相、大范围的实时信息。在对我国土地情况进行一定的监测的情况之下，可以通过对遥感技术的实际应用获得与土地利用情况相关的一些类型与位置。这些变化信息的记录不单单可以有效的实现对前期开发效果进行有效的处理与开发，还可以有效的实现对日后我国相关城市内部开发的第治理与规划情况，从而有效的促进我国众多城市能够更加可持续的发展。[2]

国内外相关内容方面的研究综述

2.1

国外的研究成果

国外在关于遥感技术在城市土地利用动态发展的监测方面的研究，最早是在二十世纪六十年代，加拿大的Tomlinson最先提出了对相关内容进行一定研究的具体方法，即将当前收集到的大量土地利用数据通过计算机这一先进的科学技术进行综合的分析与研究。到了二十世纪九十年代，主要是由当前属于国际社会科学会的HDP这一组织进行的了解，主要借此对当前我国土地的利用情况进行了一个较为详细的总结与预测。[

]

不得不说的是，这一方面的监测内容与措施在二十世纪九十年代所举办的一次学术会议上，曾经使人们第一次认真的意识到当前全世界发展的最主要的因素就是对土地的合理利用。在这次学术会议上，使人们第一次认识到对土地进行合理的利用是当前全世界不断发展的重要因素，与此同时，还有效的明确了LUCC是当前世界上与环境变化相关的人文计划的几个主要的遥感技术在相关研究中的研究方向之一。这样一来，有效的实现了对当前土地的有效利用与实践。上个世纪九十年代末，国际地圈生物计划与IHDP共同联合在一起，着重推出了LUCC这个项目以及其自身的科学计划。在1994年，LUCC再一次提出了许多与土地遥感动态监测信息相关的设计研究，这些研究在一定程度上有效的实现了对当前土地利用情况的分析与研究。联合国环境规划署是在上个世纪九十年代末，初步启动了“土地覆盖评价和模拟”的项目；而在1995年，由国际应用系统对当时的研究工作启动了“欧洲和北亚土地利用”的项目。另外，美国的全球变化在一定程度上将臭氧层对人们生活环境所产生的环境进行了认真的分析与研究，随之而来的就是日本提出的“为全球环境保护的土地利用研究项目”，这一观点与项目的提出，主要阐述的是与当时土地发展的情况与现状，而这些相关的研究成果在一定程度上有效的实现了对我国土地利用情况的详细而又认真的分析与研究。以上的这些项目，都对世界上的与土地利用技术相关的详细技术进行一定的详细的分析与总结，在这样的情况之下，能够在极大程度上实现对土地的合理利用的终极目标，从而能够更加有效的实现对当前全世界具体情况的分析与了解。

然而，虽然当前遥感技术在土地利用监测方面展现出了其自身独特的特点与优势，但是当前国际方面在对土地利用情况进行详细而又认真的分析之时，仍然发现了一些对未来土地事业发展的情况产生消极影响的现象。这种消极的情况与现象，主要表现为缺乏对土地利用情况的驱动机制的重视，还在一定程度上忽略了对当前土地资源进行可持续利用等内容。这些都会直接或间接的影响到未来我国土地资源在利用与覆盖方面进行的一些预测与分析工作。[

]

2.2

国内的研究成果

我国在经历了多个五年计划以后，在科技上已经得到了极大程度的提高与发展。随之而来的就是我国的技术在遥感技术、地理信息技术方面已经有了一定的科学积累。其中，遥感技术主要是由我国农业合作部与科学院合作而进行的一项宏观调查与研究。我国在过去的几十年中，与土地利用工作相关的工作人员们已经对全国范围内的土地资源进行了一个整体的调查，这次调查中，相关的工作人员们主要开展了一系列认真的分析与研究工作，主要包括以下几个方面。首先，是对当前国外在此方面内容上已有的研究成果与资料进行研究与整理；其次，是对当前土地利用的变化情况对粮食的产生造成什么样的消极影响。

在以上这些内容方面，我国在与国外情况进行对比的情况下可以发现的是，当前我国在对土地利用情况方面进行的研究对我国的社会经济发展情况产生了一定的影响。为了能够使我国的土地利用变化研究跟上世界的发展潮流，学者们积极向国际组织看齐，对中国土地利用与土地覆被变化进行深入的研究。

举例子来说，刘家福等一些技术人员积极主动的将当前先进的遥感技术实践到我国日常土地利用动态变化的研究过程中。与此同时，张海玲也在自己所发表的文章中，具体而又成系统的对当前的应用遥感与地理信息系统技术做出了详细的阐述，并且在一定程度上有效的介绍了当前利用土地动态监测的重大意义，还在最后对当前的遥感与地理信息系统的有机结合进行动态监测自身独特的优势及方法进行了详细的分析与总结。潘耀钟先生作为我国北京师范大学的一名知名教授，他在经过不断的研究与实践的基础上，有效的实现了对当前遥感技术与信息技术得到一定有效的结合，并且将其技术与当前众多的多元遥感数据进行了一定的结合与融合，他的观点对于我国在土地利用方面起到了一定积极有效的促进、借鉴作用。[

]

课题研究（或设计）的内容

本文主要论述的是当前我国在土地利用动态监测方面的发展现状，针对当前的发展形势与内容作出了一定的努力与创新。土地利用动态监测的目的，主要是认真考虑到了运用遥感技术在内等众多先进技术的方法，建立起一个具有一定实效性的土地利用监测体系，这样将会对我国的土地利用情况产生一定的有效作用。本文通过对当前众多监测方法进行认真的分析与总结之后，认真的对其中的几个较为突出的方法进行了分别论述和阐述，主要目的就是能为本人的研究提供一定的数据、内容方面的资料与内容。通过对前人在我国土地利用动态监测方面的研究，我们可以看到的就是，在相关的理论对土地利用实际情况等方面存在一定的问题与不足，这些问题都对我国土地利用动态监测的事业产生了一定的直接影响。

本文主要的论述目标不单单是为了能够在理论知识方面取得一定有效的成就，更多的还是希望能够通过论文方面的指导加强对相关工作内容的实践，为日后我国在土地利用动态监测的这些方面的内容上起到一定的促进作用，从而能够为我国在类似的工作方面的进步与创新起到积极的促进作用。研究方法上主要是对扬州的实际情况进行分析与总结，这个过程中需要同学们之间进行良好的沟通与合作，在实施之前做好认真的分配工作，从而有效的提高收集资料的效率与质量。[

]

对我国当前在遥感技术土地利用监测中的研究方法

经过近些年来我国在遥感技术动态监测方面的分析与研究可以发现的是，当前进行监测有很多种方法，而其中比较有效的方法主要有两种，以下便将对这两种方法分别进行认真的阐述与论证。[

]

首先，是逐个像元比较法。这种对土地动态监测的方法主要的工作原理就是对不同时相的遥感图像像元进行比较，其主要目的是得到监测像元是否发生了一些变化。其次，是分类后比较。这种对土地动态监测的方法主要的工作原理就是对各时相的遥感影像进行单独分类，按照比较之后得到的结果进行认真的分类。这种方法主要是对当前各时相的遥感影像进行单独分类，经过认真的分析与总结，得到在监测土地等方面是否存在利用数量、类型与位置等方面的变化。[

]

总的来说，这两种较为主要的方法在实际应用的过程中，都具有自身各自不同的利于弊。对于第一种方法的实践效果来说，虽然这种方法的步骤十分简单，但是只能简单的测算出像元具体的变化情况，并不能十分有效的得到土地变化方面的详细类型与内容。然而，第二种方法因为受到了两时相数据分类精度的影响，导致监测精度累计了两次分类的误差，这样一来就会使得监测结果的精确程度很低，并不能十分有效的对相关工作起到一定的指导作用与意义。[

]

在当前从事土地利用动态监测工作方面的相关工作人员们对当前我国土地利用情况进行认真的分析与研究以后，对这两种较为主要的监测方法进行一定的总结与整合，从而在此基础之上得到了更多的能够有效实现对土地进行监测的有效措施与方法。以下笔者将会着重对其中的集中方法进行描述与阐述。

4.1

目视解译法

目视解译法这种方法是我国相关行业发展历史中的一种最简单、最基本的遥感解译方法。这种遥感解译方法主要是由较大比例尺卫片、以及土地详查成果图这二者综合在一起产生的，这种方法主要是以目视解译为主、计算机识别为辅的一种人机交互式的具体方法。这种方法好在判读精度较高，其仍然有一些缺点。例如，工作步骤较为麻烦复杂、对解译人员的个人素质和专业知识要求比较高。

4.2

分类后对比法

分类后对比法这种方法是我国相关行业发展历史中的一个较为重要的方法，也是当前比较常用的一种方法。这一方法首先是对不用时相遥感图像分别进行分类，然后再对分类结果进行比较分析，获取土地利用变化信息。从这种方法被研究出来以后，我国便有很多的学者对其进行了一定详细而又认真的分析与研究。[

]

唐伶戴昌达应用北京地区1987--1992年这四年中的时间，进行认真而又仔细的分析与研究，通过对试验区八年之间在城镇土地利用等方面的详细情况的记录与分析后，可以有效的制定出城市扩展的变化图件。另外，还有范作江范作江等以北京地区十年的城市扩展情况为例子，主要应用的是地理信息系统与遥感两种方法有机结合的一种方法，其主要目的就是能够更有效的实现对城市扩展的研究与分析。采用这种对比的方法可以有效的使得城市实体扩展的范围得到一定的扩展，并且有效的实现将此种内容进行有效的叠加，从而能够研究出更多时期的特点与内容。[

]

采用分类后对比法，可以有效的实现对城市的实体范围进行有效的扩展，并且还能在同一时期的城市专题方面将图像进行叠加，从而有效的研究了不同时间内城市扩展的不同特点与特征。沙晋明等相关的技术工作人员们经过认真的分析与研究后，得到了对浙江省绍兴市城镇土地扩展的详细内容进行了一定的研究。主要是采用了具体问题具体分析这一较为主要的方法，即在经过对该地区实际情况有了详细的了解以后，制订了与之相适应的图像处理技术，从而有效的获得了不同时期之内的城镇边界范围，为我国日后在土地动态监测工作方面的顺利进行打下了坚实的基础。[

]

虽然这种方法具有其自身独特的特点与优势，例如变化区域的土地利用类型与范围用分类后对比法可以被直观的监测出，但是其自身仍然存在着极大的缺点与不足，即多次单独分类难以避免形成累积误差，使监测总精度受到一定程度的影响。这样一来，便会对当前土地动态情况的研究产生一定消极的影响。然而，在认识到这种方法所存在的有点与缺点以后，就在一定程度上更加有利于相关的工作人员们对自己日后的研究与实践方向进行一定的合理规划，从而实现对其自身综合能力的提高与发展。[

]

4.3

影像比值差值法

影像比值差值法这种方法是我国相关行业发展历史中一个同样重要的方法与措施。这种方法主要针对的是当前不同年份、而时相又十分相近的影像，将其进行几何匹配以后，用年份相近的一份遥感影像某一波段像元，除以或者减去年份较远的遥感影像相对应波段的相应像元。当影像表现为正常的色调纹理，则表示土地利用类型未发生变化；当影像表现为较为突兀的色调与纹理，与周围的地物极为不协调时，表明土地利用类型发生变化，我们可以由此判断变化信息，该方法可以快速进行土地利用动态监测。[

]

比值差值法在实践操作方面具有极高的应用价值，作为一种比较典型的操作逐个像元比较方法，这种方法在数据源方面的要求就是，其数据源一定要保证是在同一季节的数据，如果不是这样，则会在一定程度上引发同物异谱现象，在一定程度上会影响到其自身数据的精准程度。[

]

4.4

主成分分析法

主成分分析法这种方法是我国在土地利用监测事业方面比较常用的一种方法，是对不同时相的数据进行一定的主分量变换，以此来更好的达到压缩数据的目的，从而更加有效的突出其内部较为主要的信息与内容、提取变化信息。这种方法将多光谱图像中各个波段那些高度相关的信息集中到少数的几个波段,不断的保证这些波段的信息能够互相不干涉的情况与现状,即用几个综合性波段代表多波段的原图像，使处理的数据量减少。[

]

黎夏等人主要将这种方法应用于相关的实践过程中去，提出使用主成分将全色

SPOT

影像与具有

米分辨率的多光谱

IKNOS

影像叠加作主分量变换,然后选取适宜的特征分量进行假彩色合成的方法，来生成光谱特征变异影像以突出变化信息，充分展示了

IKNOS

影像的应用巨大潜力。这种具体的组合方式不单单能够有效的实现对原有图像信息的保留与丰富，还能有效地做到将相关的数字信息进行有效的凸显与变化。[

]

4.5

影像融合法

影像融合法这种方法是我国在土地利用监测事业方面比较常用的一种方法，这种方法的目的主要就是发现其自身变化的特点约特征，而具体的手段与方法则是将两种不同的时相数据进行结合。这样一来，在两种不同的数据中，统一地面位置将会对应着相应的地面目标，也会有效地反映出一些相似的光谱特征。一旦两个不同源的数据如若受到实际土地利用变化的影响，不同时相的影像在相同的位置则对应不同的地面目标，从而导致光谱特征不一致，使该处的融合影像上出现光谱突变，并与周围的地物在光谱上失去协调性，从而检测出土地变化信息。[

]

这种方法主要是建立在图像融合技术之上的一种变化的提取方式，这种方法十分有利于不同时相、不同数据源的遥感融合影像，也能准确的确定土地利用变化所在的位置与范围。[

]然而，有优势的同时它也存在一定的缺陷与不足。这种缺陷与不足主要表现为，它只能在与相近季相的遥感影像融合的时候才能认真的判断出变化的范围，否则，将会存在一定细小的误差。

实施计划

5.1

对扬州地理图像的收集

扬州的地理位置刚好处于12037和12038两轨道的交界地带,经对两景影像无缝拼接并按照扬州市的行政区划边界进行图像剪切。[

]

结果如图1、图2所示。[

]

5.2

扬州市绿地信息的提取

利用ENVI图像处理软件提取ISAV指数[

],ISAV指数的公式为ISAV=(Rir-Rr)(1+L)

/(Rir+Rr+L)[

],其中Rir为第4波段,Rr为第3波段,L取值0.5。将其与第4波段和第3波段融合成彩色图像,转换成.img格式后,在ERDAS中进行非监督分类,并进行重编码。结果如图3、图4所示。扬州市区总面积为1

010

km2,由图3、图4的统计数值得6月份的植被覆盖率为60%,1月份的植被覆盖率为61%,植被覆盖主要为大田作物,其中以小麦为主。[

]将扬州市城区(维扬区、广陵区、邗江区、开发区以及新城西区)绿地信息取出来,并将分类结果进行叠加得到扬州市城区植被覆盖变化图(图略)。扬州市城区面积为156

km2,6月份植被覆盖率为56%,1月份植被覆盖率为51%,由图3可以看出:运河以东以及维扬区西北角和东北角有大片大田作物,市区6月份的植被覆盖率明显比1月份要高很多,可见常绿植物所占的比率比较低。[

]