遥感在国土信息监测方面的应用1

遥感在国土信息监测方面的应用目录1.遥感技术概述2.遥感技术在国土信息监测方面应用3.土地利用/覆盖遥感分类系统4.城市遥感动态监测管理系统5.在地质灾害中的应用6.前景展望7.结语1.概述遥感技术定义遥感是通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），并进行提取、判定、加工处理、分析与应用的一门科学和技术。遥感技术优势遥感技术是以调查数据和图件为基础，利用遥感图像的处理与识别技术，在遥感图像上提取时变信息，及时反馈变化，达到监控，测量的目的。在内业中利用立体测图仪进行航片解译，直接测量得到相关的数据，同步生成图形与数据文件，使得权属调查，地籍测量，土地利用类型，土地质量检测，土地边界划分全部运用遥感图像一次处理完成，增强了图像的目视判读和数字分析能力，实现多数据源的信息互补，使土地资源各种地类特征清晰，易于判读。遥感原理任何物体都具有光谱特性，具体地说，它们都具有不同的吸收、反射、辐射光谱的性能。在同一光谱区各种物体反映的情况不同，同一物体对不同光谱的反映也有明显差别。即使是同一物体，在不同的时间和地点，由于太阳光照射角度不同，它们反射和吸收的光谱也各不相同。遥感技术就是根据这些原理，对物体作出判断。遥感类型遥感技术现状当前遥感形成了一个从地面到空间，从信息数据收集、处理到判读分析和应用，成为了获取地球资源与环境信息的重要手段，已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。蓬勃发展的国产卫星我国逐渐形成多尺度的卫星监测能力2.遥感技术在国土信息监测方面应用在国土资源管理中，遥感技术的应用主要体现在以下领域：土地资源调查、土地整理、地价动态监测、土地规划监测、矿产资源开发、地质灾害监测。遥感技术在国土信息监测方面应用现状早在二十世纪三十年代，国外就开始利用航空摄影测量进行土地资源调查，而利用卫星遥感影像进行土地调查的研究则开始于二十世纪七十年代。国际上的土地资源利用调查基本是以航空遥感、航天遥感为手段分阶段地进行，如加拿大每五年用卫星遥感资料和航空遥感资料相结合的方法对全国土地资源的利用情况做一次详查；澳大利亚、法国以及日本、西欧等一些经济发达的国家，也定期地利用卫星遥感进行土地资源利用情况的调查。遥感技术在土地管理业务工作中的应用，由于各国各地区的社会制度、自然条件、发展水平和管理体制上的差异，需求不尽相同。例如加拿大、澳大利亚这些疆域辽阔的国家，在经济活动少的荒漠地区使用卫星遥感资料监测，在人口稠密的发达地区则使用航空遥感方法。在法国，卫星遥感资料作为土地监测的辅助资料，配合航空遥感和地面调查作样点布设。再如日本、西欧等一些国土面积小、经济发达的国家，土地基础资料完整，按正常的管理程序（包括定期航空摄影）已可掌握满足土地管理对各种信息的需要，就无需利用遥感资料。但是很多国家都在研究卫星遥感技术在土地利用监测中的应用，并取得很大进展，这些前瞻性研究将为扩大遥感技术的应用提供技术支持。我国从“六五”开始，就开展了遥感土地利用调查应用研究。国家土地管理局成立以后，在国务院统一布署下，组织完成了全国县级土地详查，东部地区采用航空遥感为基本方法完成比例尺1:1万土地利用调查制图，西部地区采用卫星遥感和航空遥感相结合的方法完成1:5万、1:10万和1:20万土地利用调查。这一成果为各级政府制定经济建设规划、计划,为农业、工业、水利、能源、交通等各专业部门制定规划、计划提供了可靠的数据资料、为各项土地管理工作提供准确依据，已在经济建设、农业生产和土地管理中发挥了重要作用，也为我国开展土地利用动态监测提供了完整、可靠的本底资料。同时，利用了TM、SPOT等多种数据，进行目视解译、分析和计算机自动分类制图等多项试验研究工作。这些工作为发展遥感技术在土地监测中的应用,建立纳入土地管理业务系列的监测体系提供了技术依据。遥感用于国土信息监测一般流程主要包括：数据获取、影像预处理、信息提取、内业成果检查、外业核查、信息后处理、数据入库。国土信息监测一般流程1.数据获取要求数据及资料来源连续、稳定；能满足监测的精度要求；价格适中；易于获取；目前采用的主要数据源TM和SPOT数据。SPOT-1、2、3的波段和分辨率多光谱XS20米分辨率B10.50～0.59μmB20.61～0.68μmB30.78～0.89μm全色P，10米分辨率Pan0.50～0.73μm多光谱XI20米分辨率B10.50～0.59μmB20.61～0.68μmB30.78～0.89μmSWIR1.58～1.75μm单色M，10米分辨率B20.61～0.68μmSPOT-4的波段和分辨率2.数据预处理原始的遥感影像包含的信息可能由于仪器、系统、噪声等原因，使得图像失真，所以要对图像和数据进行预处理。几何校正影像增强影像融合特征分析影像判绘预处理过程(1)几何校正遥感几何校正基本环节有两个：一是像素坐标变换；二是像素亮度重采样。根据所采用的遥感数据特点和《土地利用动态遥感监测规程》要求，工作中采用的图像校正方法主要是二次多项式法，亮度重采样则采用三次卷积法。准备工作输入原始数据建立纠正变换函数确定数据输出范围逐个象素的几何位置变换像素亮度值重抽样输出校正后数据（2）影像增强影像增强是通过调整、变换影像密度或色调，用以改善影像目视质量或突出某种特征的处理过程。辐射增强也叫对比度变换，是通过直接改变图像中像元的灰度值来改变图像的对比度，从而改变图像的视觉效果。空间增强与辐射增强不同，是利用像元自身及其周围像元的灰度值进行运算，采用空间域中的邻域处理方法，有目的的突出图像上的某些特征。如突出边缘或线状地物；也可以去除某些特征，如抑制在图像获取或传输过程中产生的各种噪声。光谱增强是基于多波段数据对每个像元的灰度值进行变换，达到图像增强的目的。（3）波段组合的选择一般选用信息量最为丰富的5、4、3波段组合配以红、绿、蓝三种颜色生成彩色合成图象,同时结合4、5、3波段配以红、绿、蓝三种颜色合成影像图辅助遥感影像的判读。对于屏幕显示和屏幕图象分析，选用信息量最为丰富的5、4、3波段组合配以红、绿、兰三种颜色生成假彩色合成图象，这个组合的合成图象不仅类似于自然色，较为符号人们的视觉习惯，而且由于信息量丰富，能充分显示各种地物影像特征的差别，便于训练场地的选取，可以保证训练场地的准确性。采取4、5、3波段分别赋红、绿、蓝色合成的图像，色彩反差明显，层次丰富，而且各类地物的色彩显示规律与常规合成片相似，符合过去常规片的目视判读习惯。（4）影像融合数据融合目的是通过将监测区内两个或多个时相的TM多光谱数据与SPOT全色波段融合，提高卫星影像数据的空间分辨率和光谱分辨率，增强影像判读的准确性。同时两个时段影像的交叉融合又会突出变异，有助于检测出变化信息。SPOT数据：增强局部灰度反差、突出纹理细节、加强纹理能量和通过滤波来尽可能减少噪音。TM数据：多光谱数据的贡献就是它的光谱信息，融合前主要以色彩增强为主，调整亮度、色度、饱和度，拉开不同地类之间的色彩反差，对局部的纹理要求不高，有时为了保证光谱色彩，还允许削弱纹理信息来确保融合图的效果。SPOT数据TM数据SPOT+TM（5）影像特征分析当提取的地物要素被确定后，从色调、形状、阴影等方面对地物要素进行分析。根据分析所得结果，归纳出地物的特征，根据特征，可在室内进行判读。（6）影像的判绘通过MAPGIS、ARCGIS等软件，进行描绘分析，消去消失地物、加上新增地物、更改属性数据，得到准确地遥感图像。3.变化信息监测方法室内目视解译法：1、直判法：对遥感图像的解译标志直接确定地物及其属性的方法。2、对比法:一个要解译的遥感影像与一个已知的遥感影像在种类和成像条件等基本要素相同时进行对比分析，得到判译结果。3、邻比法：在同一幅遥感图像上或是相邻遥感图像上进行临近的比较，区分出不同的地物。4、逻辑推理法：通过分析各种地物与自然现象的内在联系间接判断地物和自然现象的存在属性计算机自动处理发现变化1、差值法:差值法将经过配准的前、后两期遥感影像相减，从而使变化信息从背景影像中显现出来。2、光谱特征变异法：运用多源数据的融合技术，将前、后两期的遥感数据进行配准融合，使变化区域呈现特殊的影像特征的一种方法。3、主分量变换法：该方法是建立在对影像的主分量变化的基础上。进行主分量变换的影像可以是前、后两期影像的差值或者和值影像，也可以先对两期影像分别做主分量变化，然后进行差值分析提取变化信息变化信息发现和确定4.外业核查1、实地检查确认遥感内业判读的变化图斑；2、实地调查影像上识别或定位不准的小图斑边界线；3、实地量测影像上量测精度不足的线状地物宽度；4、对影像上有云影遮盖的范围做补充调查；5、实地收集监测区内与真正变化图斑相对应的土地变更调查资料，为变化信息分类后处理及精度评价提供依据。5.变化信息后处理1、外业资料整理与分析；2、变化小图斑归并；3、图斑范围、边界、类型确定；4、选取特征图斑，为建立影像特征库提供典型影像资料；5、统计变化面积并作变化分析。3.土地利用/土地覆盖遥感分类系统RS作为一种快速、宏观的资源调查技术手段，近几十年来在大面积土地资源调查和土地利用变化动态监测中已有大量成功的工作。遥感为土地利用现状及变化信息的获取提供了及时有效的技术手段。数字遥感技术的动态、宏观、及时以及能够得到同一区域时间段上影像系列等优点，结合计算机迅速处理的特点，是传统土地利用动态调查技术所无法比拟的。20世纪80年代、90年代中期和2000年中国科学院先后三次采用TM影像进行了三个时期的全国土地利用/土地覆盖遥感调查。土地利用现状监测土地利用：指人类利用土地的方式、模式，与人类社会经济活动关系密切。土地利用现状分类主要是依据土地的用途、经营特点、利用方式和覆盖特征等因素来进行的。结合《土地利用现状调查技术规程》和土地利用现状分类系统,考虑到遥感影像的解译精度,一般将研究区土地利用类型分为地、林地、草地、水域、城乡工矿居民用地和裸岩石砾地6个本类型。土地覆盖土地覆盖：指地球表层的覆盖物，是客观实体。土壤是土地覆盖的一种类型。土地覆盖与地表自然系统过程密切相关。遥感动态监测是应用遥感技术，监测土地利用及其动态变化的一种方法。国土资源部1999年9月29日颁布，10月30日实施《土地利用动态监测规程》，目前国家正在建立以全国50万以上人口城市为构架、以经济建设热点地区为重点的国家级监测网络，以国家级监测网点为中心，构成省级监测网络，全面开展以耕地变化、非农建设用地规模扩展为重点的土地动态监测。遥感监测流程图98年TM纠正影像99年SPOT纠正影像变异融合影像内业判读变化图99年融合影像监测结果报表动态遥感监测图98年TM原始影像系统简介本系统针对土地利用/土地覆盖的特点，依托三个研究成果，基于ENVI/IDL+ArcGISEngine平台，实现土地利用/覆盖遥感业务化平台。系统实现图像预处理、土地利用覆盖分类、精度评估、制图等一体化技术流程，获取土地利用覆盖分类结果。系统操作简单，沟通便捷，界面简洁。（1）土地利用分类系统研究依据研究区区域背景、土地利用特点、应用需求，结合遥感影像特点，研究建立研究区土地利用分类系统。（2）土地利用分类方法与流程研究研究建立满足区域特点的土地利用遥感分类方法，并在此基础上，建立技术流程，满足土地利用现状调查与动态监测的需要。（3）精度评估研究研究土地利用调查精度评估的方法，并建立相应技术流程。数据选取利用NOAA-AVHRR8kmx8km和4kmx4km数据分析研究土地利用/地表覆盖现状和变化趋势利用LANDSAT-TM数据和航空遥感数据，研究样带内典型样区的土地利用和地表覆盖现状和变化趋势。根据对遥感数据的研究结果和地面调查、统计资料，分析土地利用和有关社会、经济、自然要素之间的相互关系，分析土