1.前言
当前,我国测绘事业正处于从数字化测绘体系向信息化测绘体系推进的阶段,将形成以基础地理 信息获取空间化实时化、处理自动化智能化、服务网络化社会化为特征的信息化测绘体系。信息化测绘的目标就是要在数字化测绘的基础上,在完全网络化运行环境 下,实时有效地向信息化社会提供地理信息综合服务。信息化测绘是我国测绘实现了由传统测绘向数字化测绘转化和跨越之后进入的又一个新的发展阶段,它代表着 我国测绘在进入新世纪后现代化建设总的战略方向。
随着我国经济社会的快速发展和人口的继续增长,对各种资源的需求空前加大,资源短缺成为制 约可持续发展的瓶颈问题。土地作为一种不可再生的资源,在国家经济社会发展中占有举足轻重的地位。党和政府高度重视土地管理,强调要应用高新技术加强耕地 保护和土地利用规划管理,为宏观决策提供科学依据,要求严把土地闸门,做到“地上巡、天上看、网上管”,不断提高国土资源管理和执法能力。
“十五”期间,测绘部门紧紧依靠测绘科技进步,加快发展信息化测绘体系,极大推进了测绘科 技在国土资源管理中的应用。测绘部门研究建立了以航空航天遥感技术(Remote Sensing)、全球定位技术(GPS)和地理信息系统技术 (GIS)为基础进行土地资源调查和土地利用动态监测的完整技术体系,为新一轮国土资源大调查提供了强大的技术支撑,实现了国土资源定量化、实时化、信息 化管理。
本文将以全国土地利用遥感动态监测项目为例,介绍信息化测绘技术在国土资源管理工作中的具体应用。
2.全国土地利用动态监测
全国土地利用动态监测项目是国土资源部1999年开始的新一轮国土资源大调查“一项计划, 五项工程”的重要组成部分,其目的主要利用“3S”技术快速监测全国土地利用变化,为检查土地利用总体规划及年度用地计划的执行情况、复核土地变更调查数 据的真实性、开展土地执法检查等土地资源管理工作提供科学依据。
2.1 全国土地利用动态监测的总体技术流程图1所示。
2.2 土地利用动态监测的关键技术
2.2.1 多源遥感影像的正射校正
监测范围大、作业周期短是土地利用动态监测的特点。为了按时完成监测任务,需要使用多分辨 率(20米,10米,5米乃至1米等)、多源遥感影像(可见光和合成孔径雷达)。正射校正的目的是改正影像的整体和局部的几何变形,使影像具有与实地完全 一致的大地坐标。经过正射校正后,不同源的地理信息(包括遥感影像、已有GIS数据等)才可以方便地进行综合分析。针对地面的地形状况和影像的特点,可以 采用不同的正射校正方法。正射校正的两个重要方面是控制点的获取和纠正模型的选择。控制点可以从大比例尺地形图上选取,也可直接采用GPS进行野外实地测 量。目前,2.5米和1米分辨率的遥感影像在土地利用动态监测中得到广泛使用,对这类高分辨率影像均要求采用GPS实测的控制点。纠正模型包括多项式模 型、严格物理成像模型和有理函数模型。在地形平坦地区,可以采用多项式模型。对于SPOT5 和SAR影像需采用严格物理成像模型。对于IKONOS、 QuickBird等高分辨率影像,由于严格物理成像模型不可得,通常利用有利函数模型进行正射校正。
2.2.2、土地利用变化信息提取
土地利用变化信息的提取是土地利用动态监测中的关键环节。这个环节通常由两个步骤完成。第 一个步骤是完全自动化的变化信息发现,其目的是从两个时相的遥感影像中发现土地利用变化图斑。常用的变化信息发现方法包括:差值(比值)运算、主成分分析 方法、变化向量分析方法、分类后比较等。通过这些方法,95%以上与耕地有关的土地利用变化都能被自动检测出来。第二个步骤是变化属性的确认,即对每一个 自动发现的变化图斑,确定其变化前后的土地利用类型。这个步骤通常需要人工交互完成。
2.2.3、 外业核查
外业核查指到实地调查,检查变化图斑的范围、位置、属性。外业队伍应该装配手持GPS和笔记本电脑。在GPS和遥感影像的引导下,迅速定位调查图斑。利用笔记本电脑,现场编辑修改相关信息或进行快速标记。外业核查是保证土地利用动态监测成果精度的必要手段。
3.展望
在信息化测绘新技术的支持下,国土资源调查的效率和精度得到了极大提高。例如,每年的全国 土地利用动态监测涉及几十个50万以上人口的大城市,调查面积达60万平方公里,利用3S技术,这项工作在3个月内就能完成,这在依靠完全依靠作业人员实 地调查的年代是无法想象的。从1984年开始的第一次全国土地调查工作历时10年完成,基本查清了我国土地资源的家底。而2007年中期即将开战的第二次 全国土地调查工作,计划用3年的时间查清全国每一地块的使用状况,形成1:10000主比例尺的全国土地利用数据库。同第一次全国土地调查相比,第二次全 国土地调查的内容更全面、精度更高、覆盖范围更大,但调查时间却大大缩短。以遥感代表的3S技术将在第二次全国土地调查中发挥主导作用。
随着信息化测绘技术体系的逐步完善,将会形成全天时、全天候、多源、多分辨率、多平台的影 像获取体系,遥感信息处理的自动化和智能化程度会大大提高,基于地理空间的国土资源信息的传输共享、提供社会化服务的能力得到拓展,国土资源调查的精度和 效率还将得到进一步提高,国土资源管理将会日趋科学和先进。