土地利用动态监测论文作业

土地利用动态监测论文班级：地理082班姓名：W学号：08040602##1基于3S的土地利用动态监测系统及应用（辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院.阜新.123000）摘要：为了克服传统的土地利用图件更新技术的弊端，从当前土地利用动态监测的实际要求出发，采用理论研究与系统开发相结合的方法，提出了基于“3S”技术的土地利用图件更新的总体方案，利用遥感技术快速发现变化的地块，用GPS快速准确地测定更新信息，最终在GIS环境下实现土地利用图件的更新，并开发了相应的土地利用动态监测原型系统。该方案投入小，效率高，对于市、县级土地监管部门快速准确掌握土地利用数据具有现实意义。在简要介绍RS、GIS、GPS及3S集成的基础上，分析了3S技术在土地利用动态监测中的基本应用过程和方法，并给出了应用实例，最后结合当前的热点作出了展望。关键词：土地利用；动态监测；3SDYNAMICMONITORINGSYSTEMANDAPPLICATIONBASEDON3SFORLANDUSEZhangNing（SchoolofGeomatics，LiaoningTechnicalUniversity，Fuxin，123000，China）Abstract:Anoverallschemeaboutupdatingthelandusemapsbasedon3Stechniquesisputtowardaccordingtotheactualrequirementsindynamicmonitoringforlanduseatpresentbyusingthemethodcombinedwiththeoryresearchandsystemdevelopmentinordertoovercomethedisadvantagesinconventionaltechnique.Thechangedlandparcelscanbedetectedrapidlybymeansofremotesensingtechnique,andtheupdatedinformationcanbedeterminedaccuratelyandpreciselywithGPS,too,sothatmapsupdatingforlanduseinGISenvironmentisrealizedandthatthecorrespondingprototypedynamicmonitoringsystemforlanduseisdevelopedatlast.Theschemeislowerininvestment,higherinefficiencyandhasapracticalsignificancetograspthedatarapidlyandaccuratelyinlanduseforlandsupervisingdepartmentsofcityorcountylevel.Asanewandhightechnologyofthecurrentinformationmanagement,3Stechnology,whichreferstoRemoteSensing（RS),GeographicInformationSystem(GIS),andGlobalPositionSystem(GPS),hasabroadprospectinlandresourcemanagement.Firstly,thepapermakesabriefintroductiononRS,GIS,GPSand3Sin-tegration.Then,thecourseandmethodofthe3Sapplicationinlandusedynamicinspectionisdiscussedwithanapplicationexample.Finally,thehotspotresearchisforecasted.Keywords：landuse；dynamicmonitoring；3S引言2土地资源是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类赖以生存和社会赖以发展的重要资源。长期以来，落后的土地管理技术手段一直是制约我国土地管理事业发展的瓶颈因素，特别是缺少现势性的实时动态信息，不能适时地进行土地利用信息变更。近年来随着经济的快速发展，土地利用结构发生了明显的变化，耕地数量减少，非农业用地大量增加。因此，及时、准确地掌握土地资源的数量、质量、分布及其变化趋势，直接关系到国民经济的持续发展与规划。土地利用动态监测系统，就是建立在土地利用动态监测的基础上，能够主动发现土地利用变化的信息，准确获取变化信息的数量、特征，自动生成新的土地利用现状数据，并且产生数字化图件、成果的系统。传统的土地利用调查，大部分工作需要手工或人工完成,为了获取一个地区的土地利用现状资料往往需要消耗大量的时间和人力物力进行土地调查,不但方法落后而且难以保证数据的精度，其结果不尽如人意。不仅投资代价大、历时长，而且不能满足土地利用动态检测系统的对土地利用数据及时更新的要求。因此，需要一种既经济快捷，又可靠的土地利用动态监测方法来对系统提供支持，“3S”集成技术的发展给土地利用动态监测系统的建设提供了很好的解决方案。3S技术在其中发挥着越来越重要的作用，将之应用于土地管理与土地利用中，不仅可以提高工作效率，实现土地利用信息的及时更新，更重要的是可以提高决策的科学性、准确性、时效性，减少工作中的失误。13S技术简介卫星遥感技术（RS）是一种远距离不直接接触物体而取得其信息的探测技术，是获取空间信息和时间序列信息的重要技术手段。由于土地利用特征具有显著的空间特点和时间特点，通过遥感获取的信息，可为恢复和重现土地利用的空间信息和预测未来发展趋势奠定坚实的基础，从而为更好地管理与使用土地利用状况时空信息提供有效的工具和手段[1]。全球定位系统（GPS）是一种可以定时和测距的空间交会定点导航系统，它可以向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息，广泛应用于完成区域土地资源的外业调绘和数据采集工作中[2]。地理信息系统（GIS）是以地理空间数据库为基础，在计算机硬、软件环境的支持下，对空间数据进行采集、存取、编辑、处理、分析和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究、综合评价、管理、定量分析和决策服务而建立起来的计算机系统[3、4]。3S集成技术是指将上述三种对地观测新技术及其他相关技术有机地集成在一起。在3S系统中，RS相当于传感器，进行数据采集更新；GPS相当于定位器，进行实时定位；GIS相当于中枢神经，进行空间分析和综合处理等。三者有机结合,能够准确把握土地资源利用变化区域的特征,实现土地资源的动态监测,有着传统调查方法无法比拟的优越性。2动态监测系统技术路线根据土地利用变更调查的实际需要，土地利用动态监测应该包括以下内容：①主动地发现土地利用的变化信息；②准确、快速地获取变化信息的数量和特性；③将变化信息与历史信息进行空间分析，获得新的土地利用现状数据；④土地数据的计算机管理与可视化；⑤方便快捷地输出成果图件。针对土地利用动态监测的要求，需要运用RS、GIS和GPS等高新技术，建立基于计算机系统的动态监测新方法，基本路线如图1：3Fig.1technicalprocedurechartofsystem3动态监测系统设计方案3.1运用遥感数据发现变化“靶区”数据快速获取与集成，是地球信息科学研究的关键技术，也是动态监测的关键。遥感技术能快速、动态地提供地球表层的信息[5]。首先分别对土地利用图件和遥感影像进行预处理，使得二者具备很好的几何空间一致性，然后把土地利用图件与遥感影像在空间上叠加起来，在土地利用图斑单元内训练各种土地利用类别的样本，并建立各种土地利用类型遥感信息知识库。最后对土地利用图件的每一层（即每一种土地利用类别）逐个土地利用图斑单元地根据合理的判别规则到知识库中确定变化与否，再通过区域生长法、图像分类法、阈值法等方法将变化区域提取出来，最后给变化图斑以标识[6]。如下图2,图3。4Fig.2overlayingoflandusemapandRSimage图3发现变化区域Fig.3findingthechangeregion但由于目前的大多数卫星遥感数据的分辨率还不能满足大比例尺土地利用调查的要求，所以县（市）土地部门并不能完全依靠遥感手段进行大比例尺土地利用数据的更新，必须综合运用更精确的数据采集手段。3.2运用差分GPS技术进行动态测量GPS差分技术的原理就是设置一个基准站，即在一个已知大地坐标的点上放置一台GPS接收装置，其测量值与已知值之间的差值作为测站观测量的改正量[7]。GPS采集变化区域数据主要分为三种：a.点状地物：如果有点状地物需要测量，最好采取静态差分的方法记录数据，这样能够达到厘米级的精度。b.线状地物：在测量中应该将天线放在其中心线或设置一个天线偏移量进行移动测量，并记录下该线状地物的属性信息，并输入GPS接收机。c.面状地物：最重要的测量对象，主要需要测量变化边界。从变化边界的起点开始，沿边界移动天线至终点，形成一个封闭的多边形。将采集的数据进行内业差分处理，根据基准站和移动站得到的观测量，按某种差分算法解算出移动测站坐标值，形成土地利用变化数据层。3.3基于GIS的土地利用图更新地理信息系统（GIS）具有空间数据的输入与编辑，组织与分析，查询与管理以及制图输出等功能。因此在处理土地利用数据过程中具有明显优势，它可以参与整个土地动态监测的各个环节，是土地动态监测的重要技术支撑。在本研究中主要是利用GIS进行土地利用数据库更新[8]。土地利用现状数据库内容包括空间数据和属性数据两种类型。空间数据重要来源于土地利用现状图，属性数据是对图形数据的属性描述，主要来源于详查成果中的各种数据。3.3.1空间数据的更新将早期土地利用现状图与近期遥感影像进行叠和，对影像上已经标注的可疑图斑进行确认，参考外业调查记录表在分幅数据中将变更图斑采集出来。然后将GPS采集的数据形成的土地利用变化图层与基期土地利用现状图复合分析，进行地图更新。一般将在大比例尺地5图中需要更新的地物分为图斑、线状地物和零星地类三种。（1）图斑的变更图斑的变更主要有图斑的增加、消失、分割、合并等几种类型。对于图斑的增加、分割、合并应以遥感影像或GPS实测数据为准，通过人机交互更新图斑边界赋给相应的属性。对于图斑的消失，则可直接删除该图斑并填充相应的图斑和属性。（2）线状地物的变更线状地物的变更主要有线状地物的增加、消失、合并、分解、属性变更、线拓宽成面等类型。（3）零星地类的变更零星地类的变更包括零星地类的增加、消失和属性变化三种方式。由于零星地类在影像上难以判读出来，因此零星地类的增加一般需要通过实地的调查和测量获取其权属、地类和面积。在欲增加零星地类处，可以在该处标记一种特殊符号，然后输入该零星地类的相应的属性。零星地类的消失，选择所要进行变更的零星地类对象，系统从零星地类图层中删除该零星地类，其面积增加到该零星地类所在的图斑中[9]。3.3.2属性数据的更新根据外业调查记录与矢量图形链接，对相应的属性进行更新。地物的更新分为新增地物与消失地物，其中消失地物分为直接消失地物和由于图斑变更引起的消失，对于新增的地物采集后输入属性信息形成新增地物文件，记录新增地物的属性数据；直接消失的地物直接将其在矢量图中删除，属性数据也随之删除；由于图斑变更引起的消失的地物的属性特征则通过属性数据库进行修改。在更新土地利用线状图中，除了更新每幅图的变化图斑和相应的属性以外，还应该重新建立拓扑关系，并将更新结果入库，更新数据库有关内容。43S技术在土地利用监测中的应用随着现代科技的发展，“3S”以其各自的技术特点日趋紧密结合，构成了一个信息获取、信息处理、信息应用的一体化技术系统，是一个充分利用各自技术特点的空间技术应用体系[10]。土地利用动态监测系统首先要具有能动态反映变化过程的信息及其处理方法。遥感