基于RS与GIS技术的土地利用现状专题分析

基于RS与GIS技术的土地利用现状专题分析卜晓翠1,王志新1,刘春霞2（1．长安大学地质工程与测绘工程学院，陕西西安,710054；2.辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院，辽宁阜新，123000）摘要：遥感数字制图的应用领域较广，其中数字分类专题制图是遥感制图的重要领域。利用2002年烟台SPOT5遥感影像资料，运用遥感与地理信息系统技术制作了烟台市福山区土地利用现状专题图并进行了专题分析。关键词：土地利用分类；现状分析；数据库THETHEMATICANALYSISOFCURRENTLANDUSEBASEDONTHETECHNOLOGYOFRSANDGISBUXiao-cui,WANGZhi-xin,LIUChun-xia(1.CollegeofGeologyEngineeringandGeomaticsofChang’anUniversity,Xi’an710054,China;2.SchoolofGeomaticsofLiaoningTechnicalUniversity,Fuxin,123000,China)Abstract:Theapplicationfieldoftheremotesensingmap-makingisquitewide,ofwhichdigitalcategorythematicmap-makingisveryimportant.ThispaperapplythetechnologyofRSandGISonthethematicanalysistothecurrentsituationoflandutilizationinFuShandistrictofYantaicity,usingremotesensingSPOT5imagematerialsofYantaiin2002,meanwhile,itproducesthethematicmapofthearea.Keywords:landuseclassification;analysisofcurrentsituation;database.1引言为了准确地估算土地面积，分析土地利用结构，研究农业生产水平和潜力，土地利用调查与制图是一个重要的基础。众所周知，土地利用是一个变化较快自然因素，因此，利用周期性较快、现势性强的遥感图像开展土地利用制图具有许多优点：遥感资料的综合性因素有利于土地利用与类型的分析和划分；土地覆盖要素在图像都有明显的表征，选用最佳时相的图像可提取更多的地物类型，从而提高土地利用类型的制图精度；利用遥感资料能缩短野外土地利用调查研究和室内分析成图的周期，减少费用，尤其对难以考察地区的土地调查与制图具有更大的优越性。本文以ERDASMAGINE8.5与ARCVIEWGIS3.2为软件平台进行了图像处理，土地利用现状图斑矢量化，属性数据库的建立，土地利用现状图的制作，土地利用现状分类统计。通过分析揭示了烟台市福山区土地利用中存在的主要问题，提出了开发利用的对策与建议。2研究区概况与数据源烟台市地处胶东半岛东部，位于北纬36゜15＇8〞～38゜24＇0〞、东经119゜32＇7〞～121゜55＇8〞，是我国对外开放的重要地区之一。全市土地总面积约1.37KM2，属暖温带半湿润季风气候，并具有明显的海洋性气候。全市地形为起伏和缓的波状丘陵，谷宽坡缓，中部高、南北低，中部山区一般在300-800M，面积约占全市总面积的36.6%，山区周围及延伸部分是海拔100-300M的丘陵区，面积约占39.7%；南北两侧是山前平原和海滨平原，面积约占20.8%。本研究使用烟台市2002年7月分辨率为5米的SPOT5遥感影像图并选取福山区作为研究区域。地理参考图像选取本地的1：1万的地形图及行政区划矢量图。为了提高解译的精度和准确性，同时采用增强图像作为补充信息源。3技术路线与方法工作流程见图13.1数据预处理（1）几何精校正使用ERDASMAGINE8.5对遥感影像进行几何校正。几何校正模型采用多项式变换，选择多项式次方为2，同时定义投影类型为横轴墨卡托（TransverserMercator）,椭球体为Krasovsky，缩放比例为1，中央经度为东经120度，Falseeasting为40500000米，设置单位为米。图1工作流程（2）AOI多边形裁剪本文以地区为研究对象，故利用ERDAS的裁剪功能对影像进行不规则分幅裁剪。不规则分幅裁剪是指裁剪图像的边界范围是任意多边形，无法通过左上角和右下角两点的坐标确定裁剪位置，而必须事先生成一个完整的闭和多边形区域。该多边形区域即为该区行政边界。搜集遥感信息与地图TM图像图像分析处理图像几何分析图像质量改进数字化原始文件数据的检查、整理等处理产生多边形线状物及属性表制图数据文件诸要素信息提取、类型删并、分析评价土地利用现状图准备阶段拟订计划、制订提纲地形图图像输入生成地理底图检查符合要求面积量算调查结果统计总结报告（3）图像增强处理为使影像数据更易于解译，进行了光谱增强处理和锐化增强处理。同时注意：调整影像以不过多损失空间及光谱信息为主，不能以牺牲信息量为代价，而一味地追求视觉效果。特别地，要保证各要素如居民点、道路、耕地、林地等的清晰反映。影像的质量和内容千差万别，不可能通过一种调整模式一步到位，要达到理想的效果必须使用多种工具，反复组合，逐渐趋近。3.2土地利用分类不同的地物类型具有不同的波谱特征，在遥感影像上反映为不同的色调、形状、纹理和图案组合，根据不同地类的色、形、纹影像特征，即可判读出不同的土地利用类型。首先结合判读地区的具体地理环境特点，以及根据判读任务要求和土地利用现状分类的规范和标准，制定出本地区土地利用分类系统，建立各类土地利用类型的遥感解译标志；然后通过遥感信息室内综合解译和和野外实地检验验证以及对研究区其他非遥感信息数据的辅助分析，直接在卫星影像图上对各种地表特征和覆盖类型进行识别和分类解译，圈出各地类的图斑，形成土地利用现状遥感解译图；最后将该解译图利用ARCVIEWGIS3.2软件进行数字化，建立相应的拓扑关系，并进行分类面积量算和统计。在一级土地利用类型判读中，先从水域、农用地判读入手，其次是居民地及工矿用地、交通用地、未利用地，其中林地和园地判读准确程度相对较低。在二级类型判读中，要分出农用地中的耕地、园地、林地、其他农用地，水域中的河流、池塘，未利用土地中的未利用地和其他土地等。在目视判读中，除了考虑地物的光谱特性，还要考虑地物所处的位置、形态特征等因素，从而避免误判或由界线不清造成的不利影响，得到较准确的判读结果。同时，为提高分类精度，本次分类结合ERDAS的非监督分类功能。它使用ISODATA（基于最小光谱距离公式）来进行分类。聚类过程始于任意聚类平均值或一个已有分类模板的平均值；聚类每重复一次，聚类的平均值就更新一次，新聚类的均值再用于下次聚类循环。ISODATA实用程序不断重复，直到最大的循环次数已达到设定阈值。这种分类方法由于人为干预较少，分类过程的自动化程度较高。图斑解译举例：如图2，平原地区耕地为灰色或绿色规则地块，色调均匀，有条纹。梯田多分布于山坡、谷地、阶地，依地势成阶梯状。山区旱地常有侵蚀沟系伴随。图2耕地图3居民地图3中，乡村居民地呈不规则块状图形，有道路与附近居民地相互沟通。图4居民地图4，城镇为包含主要街道的居民点，并有主要道路与周围地区相连接，由不同大小矩形方块图形组成。3.3属性数据库的设计与建立首先按照《全国土地分类标准》明确土地利用类型编码。在ArcView中添加视图后建立新专题，矢量化的每个对象都自动赋有属性。打开Table即新专题的属性表进行编辑。表1面状地物属性表NameshapeIDareaTypestringnumbernumberWidth16DecimalPlaces0表2线状地物属性表NameshapeIDlengthTypestringnumbernumberWidth16DecimalPlaces03.4土地利用现状分类图的配色分类图的彩色设计原理是既能反映各类的差别，又能反映各类的内在联系。基本上说来，水田以绿色调为主，旱地以黄色调为主，森林以红色调为主，灌草地以紫色调和紫红色为主，水体以蓝色调为主，裸地以灰色调为主，城镇以咖啡色调为主。旱地中不同的类型的旱地，以不同的黄色表示；水田中不同类型的水田，分别以不同的绿色表示，等等。其次，为了使色彩比较柔和，对于面积广大者赋以较浅色调；面积较小者则赋以较深色调。但是，色彩的设计要考虑编图者辨认和分析的方便。同时还要考虑到图上类型多、颜色多、不易分辨的特点。为了突出差别，易于辨认，故将色彩设计的浓艳一点，醒目一点。这是与一般专业图配色的不同之处。4成果图成果图主要有如图5，图6。图5土地利用现状专题图图6土地利用现状柱状统计图表3各种地类面积统计土地类型编号土地利用类型名称各类土地面积（平方米）所占百分比（%）11耕地4014692832.81812果园63966145.22913林地1999276216.34315其他农用地14664301.19921居民地121209289.90822独立工矿用地1359578211.11423城市绿地52347924.27926交通用地69907815.71427水利设施用地89160.007050000001000000015000000200000002500000030000000350000004000000045000000AREA耕地果园林地工矿用地居民地工矿用地城市绿地城市绿地交通用地水利用地其他土地海洋烟台市福山区土地利用现状统计图31未利用地69632455.69232其他土地103180008.435总计1223338771005土地利用现状分析与评价5.1土地利用现状与结构分析（1）全区现有耕地40.146928平方千米，占土地总面积的33%，耕地利用率较高，主要分布于平原和山坡梯田。园地6.396614平方千米，占全区总面积的5%。近几年来，园地面积的扩展挤占了大量优质耕地。林地面积19.992762平方千米，主要分布于山区，牧业用地几乎为零。（2）土地利用率高，但后备资源贫乏。全区已利用土地面积115.370632平方千米，未利用土地6.963245平方千米，土地利用率约94%，后备资源贫乏，未利用土地主要是田坎、荒草地和难利用土地。5.2土地利用存在的主要问题水资源不足，灌溉能力差。受地貌和地形的影响，河流源短流急，河道拦蓄条件差，汛期大部分降水流入大海。由于地表水的利用较少，使大部分地区用水紧张。土地退化，水土流失严重，土层薄，库塘淤积，库容减少，自然生态效益降低。非农业用地日益增加。5.3土地资源可持续利用的对策与建议(1)采取有利措施，切实保护耕地。(2)“开源”与“节流”并举，搞好土地复垦开发。(3)采取综合措施，治理水土流失。(4)发挥丘陵潜力，促进林果生产。(5)发挥海洋资源优势，发展滩涂养殖。6结语目前，利用遥感图像解译编制土地利用类型图是一种经济使用的方法，它将为分析自然条件，摸清土地资源的数量与质量，合理评价利用提供科学依据。伴随3S技术的不断提高和集成性不断增强，必然能够很好的促进这项工作的更好发展。同时，SPOT卫星影像分辨率较高，对于专题制图具有较好的效果，它将使航天遥感与制图的发展达到一个新的水平。致谢：感谢山东科技大学的师兄和老师在论文写作中的关心和指导。同时也感谢中科院的师兄所提供的帮助。参考文献[1]傅肃性.遥感专题分析与地学图谱[M].北京：科学出版社,2002.[2]党安容，王晓栋等.ERDASIMAGINE遥感图像处理方法[M].北京：清华大学出版社,2003.[3]彭望禄.遥感论[M].北京：高等教育出版社,2002，12.[4]中科院.全国土地利用动态遥感监测培训教材.[5]曾志远.卫星遥感图像计算机分类与地学应用研究[M].北京：科学出版社,2004.[6]韩春建，吴克宁，冯新伟，等.基于3S技术土地利用现状数据库更新方法探讨[J].信息技术.200