1、土地動態監測中3S 技術的應用于洪蘋,程朋根*,夏友青(東華理工大學測繪工程學院,江西撫州344000摘要介紹了3S (RS ,GIS ,GPS 技術的原理及其優勢,并分析了3S 技術在土地動態監測中的工作流程,并在此基礎上探討了3S 技術在土地動態監測中的發展趨勢和應用前景。關鍵詞3S 技術;動態監測;工作方法;基本流程中圖分類號S124+2文獻標識碼A 文章編號05176611(2011030184403Application of 3S Technology in the Dynamic Monitoring of Lands YU Hong-ping et al (Institute

2、of the Earth Sciences and Mapping ,East China Institute of Technology ,Fuzhou ,Jiangxi 344000Abstract The paper introduces the principles and advantages of 3S (RS ,GIS and GPS technology and analyzes its working process in the dynamic monitoring of lands ,based on which the development trend and app

3、lication prospect of 3S technology in the dynamic monitoring of lands were discussedKey words 3S technology ;Dynamic monitoring ;Working methods ;Basic process作者簡介于洪蘋(1980,女,黑龍江大慶人,碩士研究生,研究方向:3S 技術理論與應用。*通訊作者,教授,E-mail :pgcheng1964163com 。收稿日期2010-10-25隨著經濟的發展,土地的利用狀況發生了極大的改變,人與土地、土地與經濟的矛盾日益凸顯,對土地進行

4、及時有效的監測并為管理和規劃部門提供全面、準確的土地利用信息,是經濟可持續發展的一個重要方面。而傳統的土地利用調查方法不僅投資大,而且時間長,達不到動態監測、快速反應的目的1。3S 技術日益完善,能夠提供強大的技術支持,可做到大范圍、高效、準確、定期的動態監測,便于對土地信息的統計、監督、檢查,為科學決策提供可靠的依據2。13S 技術原理及優勢遙感(RS 、地理信息系統(GIS 和全球定位系統(GPS ,是目前對地觀測系統中空間信息獲取、存貯管理、更新、分析和應用的3大支撐技術,簡稱“3S ”技術3。在平行發展的進程中,逐漸綜合應用,三者的有機結合,構成了一個一體化信息獲取、信息處理、信息應用

5、的技術系統,是一個充分利用各自技術特點的空間技術應用體系,并逐步成為一個實踐性和應用性較強的學科4。113S 技術基本原理在3S 集成技術中,GIS 相當于中樞神經,RS 相當于傳感器,GPS 相當于定位器5。三者在各自特殊功能作用中又存在相互依賴的特性,其集成技術的相互作用如圖1所示 。圖1“3S ”的相互作用與集成6Fig1Interaction and integration of RS ,GIS and GPS3S 技術在空間技術信息管理中各具特色,均可獨立完成自身的功能7,彼此之間又是相互聯系的,三者有機的結合在一起即相互補充又相互支持,從而構成了3S 技術。123S 在土地動態監測

6、中的優勢土地動態監測主要是對土地的類型,土地利用現狀和土地質量等基本信息進行動態監測8。與傳統的土地動態監測方法相比,3S 技術卻有其無法比擬的優勢。RS 技術是多平臺、多波段、多模式和高空間、高分辨率、對地表監測的高新技術9。與傳統的地面調查相比,它的信息量大,覆蓋范圍廣,經濟效益大,具有很強的實效性。GPS 技術已經成為了土地動態監測中遙感技術的有力補充,能夠精確的提供監測目標區域的地理坐標,并對監測區域進行定量分析,并能夠提供發生變化區域邊界的準確位置信息,并為GIS 提供及時的數據更新,為土地動態監測的精度提供了科學的保證1011。GIS 技術是土地動態監測的核心部分。利用該系統強大的

7、功能模塊,對不同來源的數據進行分析和處理,然后對不同時期的土地利用數據進行疊加分析,利用計算機的高速運算以最短時間內找出變化的區域,計算出變化區域的面積,然后利用GIS 系統輸出各類的統計規劃圖12。因此,3S 技術為建立土地利用動態監測系統提供了根本的技術支持。基于3S 技術的土地利用動態監測系統具有如下優勢13:能夠及時的發現土地利用的變化信息,并且快速的獲取變化的特征和數量;自動化程度高,可以及時的分析和對比變化信息和歷史數據,生成新的土地利用現狀數據圖;已經實現了計算機的管理和可視化功能,及時、準確的對土地利用現狀數據進行管理。2土地動態監測土地動態監測就是將不同時相的土地利用數據進行

8、對比,從空間和數量上分析其動態變化特征和未來發展趨勢14。利用3S 技術進行土地動態監測的基本流程如圖2所示。21基礎數據的選擇土地動態監測數據總體上分為土地利用/覆被數據、自然環境數據和社會經濟數據2類。土地利用/覆被數據和部分自然環境數據主要通過監測獲取,20世紀80年代以來,遙感圖像解譯數據越來越多的應用到土地動態監測中15。在土地動態監測中常用的遙感數據如表1所示。責任編輯胡劍勝責任校對況玲玲安徽農業科學,Journal of Anhui AgriSci2011,39(3:18441846在選用數據時,既要根據使用的目的和范圍的不同,選擇不同分辨率的衛星遙感影像和其他類型的輔助數據,又

9、要本著及時、有效、經濟的原則對監測區域的數據進行篩選與運用 。圖23S 技術進行土地動態監測的基本流程Fig2Basic working process of 3S in the dynamic monitoring of lands表1多源遙感數據的對比分析一覽Table 1Comparison and analysis of multi-source remote sensing data衛星名稱Name of satellites 所屬國Country 空間分辨率Spatial resolution覆蓋面積km 2Coverage area 重訪周期d Revisit cycle成圖比例

10、(最大Mapping scale (max Lansat5(TM /ETM 美國30CBERS-1中國、巴西195m 11311326110萬MODIS 美國250m125萬SPOT5法國全色25m /5m 多光譜10m 60602611萬ALOS 日本全色25m (7035多光譜10m7070211萬IRS-P6印度全色58m 多光譜235m 70705125萬IKONOS 美國全色1m 多光譜4m 1111315000QuickBird 美國全色061m 多光譜244m16516510 3512000WordView-1美國全色051m 1761761712000

11、WordView-2美國全色051m 多光譜18m164164111200022數據的預處理數據預處理主要指對遙感柵格數據的處理包括圖像的融合、圖像的校正(幾何校正和輻射校正、圖像增強和鑲嵌以及影像數據的后期色調調整等。其中圖像融合包括全色影像和多光譜影像的融合,融合后的影像既有全色影像的高分辨率又有多光譜影像的豐富的光譜信息,可以大大提高解譯的精度。圖像校正目的就是為了消除圖像獲取過程中產生的誤差。圖像增強是為了突出目標地物的特征信息,提高解譯的精度。對于工作區范圍的影像需要兩景或兩景以上時又涉及到鑲嵌問題。影像數據的色調調整是預處理階段很重要的一步,需要有很好的專業、實踐經驗。影像的色調要

12、達到后期應用的工作要求,既要色調均衡,明暗適中,又要保證數據的信息不會在處理過程中造成損失。23建立解譯標志進行解譯土地動態監測中常用的解譯標志有土地利用分類、地貌類型、土壤類型等。解譯判讀的方式可以選擇人機交互式解譯法和計算機分類后解譯法,或者兩者相結合的方式。將解譯后的成果數據存儲在GIS 系統中作進一步的分析和處理。24土地動態變化信息提取的方法在土地動態監測中不僅要根據使用范圍和使用目的選擇適合的數據源還要選擇適當的監測方法,而在實際工作中土地利用變化信息提取的方法是監測方法中重要的部分,常用的土地動態變化信息提取方法如圖3所示:25利用GPS 進行野外實地調查和數據庫的更新野外測量中

13、可以根據測量距離的長短選擇合適的測量工具。在30m 以內,可以用皮尺測量,而對于30m 以上的測量,可以使用手持GPS ,即可以達到測量精度,又可以提高工作效率16。使用GPS 對內業工作過程中不確定的解譯成果以及確定的變化區域進行復查與測量,變更變化圖斑,為更新數據庫做好前期的準備。26利用GIS 系統建立數據庫在遙感技術對圖像進行解譯,發現變化信息并用GPS 技術對上述的解譯成果進行復查之后,也就是在外業工作完成之后,進入到數據庫的建設環節。土地利用數據庫的建設流程見圖4。27專題地圖的制作在3S 土地動態監測中,專題地圖是GIS 的重要組成部分。在專題地圖中,主要包括圖斑要素,線狀要素和

14、零星地物要素等17。土地利用專題地圖制作流程如圖5。3土地動態監測的發展趨勢和應用前景隨著衛星傳感器的不斷發展,遙感影像的分辨率不斷的548139卷3期于洪蘋等土地動態監測中3S 技術的應用 圖3土地變化信息提取方法流程Fig3Extraction process of land change information圖4土地利用數據庫建設流程圖16Fig4Construction process of land use database圖5土地利用專題地圖制作流程17Fig5Production process of land use thematic map提高;GPS 的定位精度和測量功能

15、日益提高,可以為RS 提供及時、有效的補充;地理信息系統強大的分析功能,使得3S 技術在土地動態監測中的應用越來越廣泛,由之前的影像平面圖的監測將發展成為立體三維影像下的監測,這將彌補以往的土地動態監測的許多不足之處,進一步提高了土地等相關部門的工作效率,能夠及時的分析土地變化的趨勢,真正的做到了動態監測。隨著3S 技術的日益完善,其在土地利用更新調查、土地利用動態監測中具有廣闊的應用前景,呈現出強大的生命力。在3S 技術中,RS 是GIS 的重要信息源和數據更新手段,GIS 是遙感信息提取與分析的重要手段,GPS 可以提供精確的空間定位,可以說三者的結合是現代土地資源管理的發展方向18。在今

16、后的土地動態監測中,3S集成技術將進一步發揮其優勢,為土地管理部門提供更好、更科學的決策依據。參考文獻1趙紅4D 技術在土地利用動態監測中應用J 河北農業大學學報:農林教育版,2000(3:20212李海峰3S 技術在土地利用中的應用J 四川地質學報,2009,29(1:1151173李德仁論RS ,GPS 與GIS 集成的定義、理論與關鍵技術J 遙感學報,1997,1(1:64684李德仁,關澤群空間信息系統的集成與實現M 武漢:武漢測繪科技大學出版社,2000:12445鄭澤忠,范東明,楊武年,等3S 集成技術在土地利用動態監測中的應用J 西南交通大學學報,2007,42(4:409413

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