遥感制图在土地利用中的应用.doc

引言随着遥感技术的发展和广泛应用,利用遥感资料编制专题地图已成为专题地图编制的一种重要手段。利用遥感影像进行大比例尺遥感专题制图,具有信息丰富、现势性强、调查和成图周期短、成本低的优势,是当前地图更新、国土资源调查和规划首选的信息数据源,其社会、经济效益十分显著,应用前景广阔。土地资源是我国经济建设和社会发展的重要物质基础,土地利用图主要为土地资源利用服务。将遥感技术尤其是多种遥感图像综合应用于土地利用专题制图,大大丰富了土地利用专题制图信息。利用遥感制图进行土地分类,可以缩短周期、降低成本、减少外业工作量,遥感影像可以覆盖全国,不同时态的遥感图像,有利于区分土地的属性,对于全国性的土地利用调查十分有益。对土地利用的遥感专题制图技术的研究具有重要的实际与理论意义实际中,遥感制图能够提取遥感影像上不同的地物信息、并制作成不同的土地利用专题地图以供研究之用,它能够提供更准确的遥感影像图件与专题图件,它能够更迅速地获得同步信息,它可以满足日前经济发展对土地利用专题地图的迫切需要理论上,对于相关技术的研究能够促进土地利用遥感专题制图的规范化与信息化。目录1.专题地图12.研究区遥感图像预处理22.1遥感图像几何校正32.2遥感影像正射校正32.3多源信息融合技术43.遥感图像信息提取及解译53.1土地利用遥感图像解译规范53.2遥感影像解译标志的建立63.3 GIS支持下的土地利用类型的解译与划分73.4解译精度评判84.土地利用数据库的建立85.遥感土地利用专题制图95.1研究区土地利用现状图95.2研究区土地分析评价图95.3基于ArcView的专题地图制作10参考文献121.专题地图专题地图即是指突出而深入地表示一种或几种要素或现象,即集中表示一个主题内容的地图碑。专题地图是使用各种图形样式如颜色和填充模式图形化地显示地图基础信息的一类地图。专题地图是分析和表现数据的一种强有力的方式,通过将数据图形化、使数据形象地显示在专题地图上,可以清楚地看到在数据列表中几乎不可能发现的模式和趋势。专题地图制图对象多种多样有可见的,也有不可见的有地表的,也有地下与高空的从专题内容的表现层次上,又可分为现象分布图和分析评价结论图,具体到土地利用信息表达可分为表达土地利用基本情况的土地利用现状图及土地分析评价图如土地地价图和土地利用相关要素作用分值图等。土地利用要素从图形特征上包括点、线、面等空间分布,同时又具备质量特征、数量差异、动态变化等。土地利用专题图的制作是以地表上各种地物的覆盖现状为其表达内容的地图,并参照土地利用分类体系,结合本地区的自然景观特点,合理划分土地利用类型,编制土地利用图。伴随遥感技术的进步,应用遥感系列制图成为一种新的地图成图概念和方法。遥感制图是指利用遥感图像资料制作地图的技术,其具体成果包括遥感影像地图和遥感专题地图。遥感专题地图制作是指在计算机制图环境下，利用遥感资料编制各类专题地图，它是遥感信息技术在测绘制图和地理研究中的主要应用之一。遥感专题地图的制作可以大致分为以下五个阶段：1、信息源的选择；2、图像处理；123、图像解译； 4、基础底图的编制； 5、专题解译图与地理底图的复合。其在土地利用中的具体工作步骤如下图所示图1-12.研究区遥感图像预处理任何遥感系统获得的原始图像数据均是三维景物的二维投影显示,存在不同程度、不同性质的几何形态畸变和辐射量的失真现象。而对遥感图像预处理是充分发挥遥感技术的重要步骤,图像预处理结果的好坏会直接影响后期图像解译的效果及各种专题制图的精度。因此,在进行遥感图像解译之前必须选择适当的图像处理方法,对原始的遥感图像进行数字处理。2.1遥感图像几何校正遥感图像在成像时,由于成像投影方式、传感器方位元素变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素的影响,使得遥感图像存在一定的几何变形主要表现为位移、旋转、缩放、仿射、弯曲和更高阶的歪曲。几何变形是指图像上的像元在图像坐标系中的坐标与其在地图坐标系等参考坐标系统中的坐标之间的差异,消除这种差异的过程称之为几何校正。其具体的步骤可分为三步进行:(1) 地面控制点的选取(2) 空间变换(3) 重采样图像校正流程:2.2遥感影像正射校正由于卫星影像是多中心投影方式,因此图像会因地形起伏而产生像元相对位置错动即像点位移,图像不能真实反映地面地物的位置关系,在山区表现尤为明显。这就使对原始的遥感影像进行正射精校正显得尤其重要。2.3多源信息融合技术数据融合的含义即是对多传感器、多时相、多频谱、多数据源的信息进行多层次有机结合,以特征信息优化为原则,提高对地物的识别能力。2.3.1遥感图像数据融合通过数据融合,一方面可有针对性地去除无用信息,消除冗余,大幅度减少数据处理量,提高数据处理效率,另一方面有能将海量多源数据中的有用信息集中起来,便于各种信息特征互补,发挥各自优势,获得更多的信息,减少识别目标的模糊性和不确定性,从而提高识别和提取目标的准确率。2.3.2遥感信息和非遥感数据的融合由于地形、气候等因素的影响,不同地物反映到影像上的光谱信息存在同物异谱、同谱易物的现象,因此仅通过遥感影像数据得到的土地利用分类的确定性不是十分的理想。在遥感影像解译中,如果将遥感信息和数据进行融合,则可以提高遥感影像解译精度。如遥感影像与地图复合生成影像地图,既利用了遥感影像直观、形象的丰富信息,又利用了地图的数学基础和地理要素在地形起伏的山区,遥感影像与数字高程模型的融合,不仅可纠正因地形起伏造成的图像畸变,并且可用来提高遥感对土地利用的分类精度。总之,多源信息融合通过集成和整合优势互补的数据来提高数据信息的可用程度,同时又增加了对研究对象的解译的可靠性。通过多源数据的融合,不仅提高了空间分辨率,增强目标特征,提高分类精度,并且通过信息的互补和不同遥感平台数据的重复观测,可以实现对目标的动态监测。3.遥感图像信息提取及解译遥感图像是地面景观物体按一定比例缩小了的立体模型,通过像元灰度值的高低差异反映地物的波谱特性和空间变化反映地物的空间分布来表示不同属性的地物目标和分布状况。遥感图像的信息提取及解译是从遥感图像上获取地面物体信息的过程。遥感图像判读分为两种一种是目视判读,又称目视解译,是指专业人员通过直接观察或借助于判读仪器在遥感图像上获取特定地物目标信息的过程另一种是遥感图像的计算机解译,以计算机系统为支撑,利用模式识别技术与人工智能技术相结合,根据遥感图像中目标地物的多种特征颜色、形状、纹理等与空间位置进行分析和推理,实现对遥感图像的理解,完成对遥感图像的解译。目前,计算机自动解译技术还不够完善,主要还是采用目视解译的方法。3.1土地利用遥感图像解译规范土地利用分类基本上按国家制定的土地利用现状调查技术规程和中国土地利用图编制规范及图式进行分类。对土地利用分类制定标准应遵循以下原则：(1) 利用遥感数据的解译精度不低于85%；(2) 各种类型的解译精度应大概相等；(3) 不同解译员的解译和不同的时间数据来源的结果应能重复；(4) 分类体系应适应于广大领域；(5) 应从土地覆盖类型可推断出土地利用种类；(6) 分类体系应适应于一年中不同时间获得的遥感数据；(7) 能从各类中细分出可从大比例尺影像和地面调查得到的亚类；(8) 各类应是可合并的；(9) 能与将来的土地利用相比较；(10) 可能情况下,应考虑土地的多种利用形式。根据分类体系提供的标准,土地利用分类制定一、二级分类体系,而三、四级分类由用户制定,但必须保证每一级的种类能归并到其上一级的种类中。3.2遥感影像解译标志的建立3.2.1遥感影像的判读特征1、直接判读特征直接判读特征是指直接反映目标地物信息的遥感图像的各种特征,它包括遥感图像上的色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图形等。2、间接判读特征间接判读是指能够间接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征。了解地物与成像时间的关系,有助于对目标地物的识别,如春、夏、秋、冬植被的变化,河流、水库水位的变化等。了解卫星影像的成像侧视角和太阳方位,进而掌握高于地面物体阴影形成的大小、方向及规律,对遥感影像的判读大有帮助。3.2.2研究区土地利用解译标志的建立在全面了解了遥感影像时相、分辨率、波段组合、影像质量以及判读区成图比例尺、人文地理、土地利用概况的基础上,还需要进行野外实地考察,才能比较准确地建立图像判读解译标志。在野外考察中,依据土地利用分类标准,对遥感图像上室内不易确定的土地类型的色调、颜色、图形、位置、纹理、阴影特征及属性,一一填写调查记录表,通过全面观察和综合分析,建立土地利用分类的遥感影像解译标志。3.3 GIS支持下的土地利用类型的解译与划分通过初步解译和野外考察,建立遥感图像判读标志后,就可以在室内进行详细判读和划分土地利用类型了。土地利用类型划分,目的是确定不同土地利用类型的图斑界线及属性,最后形成完整的土地利用解译图。3.3.1研究区土地利用类型的解译与划分以计算机及软件系统为工作平台,输入栅格正射影像分幅图,采用人机交互方式,边判读边进行屏幕矢量化。3.3.2土地利用遥感分类的后处理对影像进行分类,是按照图像光谱特征进行聚类分析的,但由于同谱异类和同类异谱等问题的存在,分类结果往往带有一定的盲目性和不确定性,因此需要对分类结果再进一步处理,称分类后处理印。影像的分类后处理包括内容并无严格的限定,根据不同的分类要求,具有不同的处理内容。如利用遥感影像进行土地利用分类会产生很多面积很小的图斑,其中一部分数量的图斑是错误分类的产品或者分类出的地类太过细微,从实际应用的角度,要求对这些小图斑进行剔除。在通常处理中,我们可以把小图斑归并到相邻的最大类别中,进行类别合并。在对遥感影像进行分类后,进行分类结果的统计,统计各类在各波段的平均值、标准差、最低值、最高值、协方差矩阵等,通过计算统计值,进行各类地物的光谱分析并确定各类地物的光谱学特征。分类后处理通常还包括对分类结果图的配色,使分类结果图符合专业要求,并对图件进行公里格网的叠加等相关的处理,使各分类图斑的属性值恢复为原始分类编码,最后的分类结果符合专业要求。3.4解译精度评判精度分析是遥感解译过程中一项不可缺少的工作。通过精度分析,解译者能确定调查方法的有效性,改进调查方法,提高调查精度使用者能根据调查结果的精度,正确、有效地获取调查结果中的信息。4.土地利用数据库的建立土地利用数据库包括基础数据库和专题数据库。而基础数据库的建立是建立土地利用信息系统的基本条件。基础数据库的建立以土地利用现状图为核心,辅以地形图,城市规划图,地籍图。专题信息数据库的建立包括土地利用信息的分类及其与土地利用相关的社会经济要素包括人口统计、经济状况及其网络因素、注释因素、特殊因素等数据。在建立土地利用空间数据库中,统一的坐标和比例尺是保证多源信息正确叠加、精确定位的前提。建立土地利用数据库的流程图见图4-1。图4-15.遥感土地利用专题制图5.1研究区土地利用现状图土地利用现状图是把从遥感影像提取的原始数据经过初步的加工处理制作的土地基本信息图。5.2研究区土地分析评价图5.2.1制图要素评价、作用分值测算的原则在土地要素作用分值评价、测算中,应根据城镇土地定级规程,严格遵循以下原则：一、各要素作用分值与城市土地质量优劣呈正相关,土地条件越好,作用分值越高,总分值越大。二、各要素指标均按相对值衡量。在指标值中对规模、级别的最高值、距离最近和状况最优值赋予相对最高分,其余指标按相对大小作用分依次递减,分值体系用一分的封闭区间。三、若要素的指标值只在一定范围内对土地质量起作用,要素分值计算只在该范围内进行。凡高于或低于该范围的指标值,按该范围内的最高值和最低值看待。四、各要素作用分值计算分为两大类进行。5.2.2面状制图要素作用分值的计算（以绿地、公园影响度为例）研究区城区环境优劣度因素包括绿地、公园影响度和大气噪声污染两个因子,其作用分值的计算是先分别计算两个因子的作用分,然后加权求和即可得到环境优劣度的作用分值。5.2.3线状制图要素作用分值的计算城区交通条件因素包括道路通达度、对外交通便利度、路网密度、公交便捷度四个影响因子,其作用分值的计算过程是先分别计算四个因子的作用分值,然后加权求和而得。5.2.4点状制图要素作用分值的计算社会服务设施完备度因素包括教育设施、医疗卫生设施、文娱设施、体育设施、邮政设施五个影响因子,其作用分值的计算过程是先分别计算五个因子的作用分值,然后加权求和即可得到社会服务设施完备度作用分值。5.3基于ArcView的专题地图制作5.3.1 ArvView的专题制图功能专题地图根据其内容要素或现象的分布特征,采用不同的表示方法。目前专题地图的表示方法，一般有定点符合法、线状符合法、质底法、等值线法、定位图表法、范围法、点数法、统计图法和运动线法。表示方法的选择取决于现象和物体的空间分布特征,以及地图用途的要求。ArvView的专题制图功能由一系列对话框组成,可以制作出多种专题地图,而且具有强大的修改专题地图的功能,可以修改数据的分类分级方法、表示等级数、符号的形状、色彩、填充方式等。5.3.2研究区专题地图的制作专题地图的制作是通过在存有相关要素居民点、水系、道路、境界等的地理底图上增加一个专题图层来实现的。（1） 研究区绿地、公园影响度作用分值图的制作；（2） 研究区道路通达度作用分等