3S技术在土地动态监测中的应用62587290.doc

3S技术在土地动态监测中的应用一、3S 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。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。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。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。图 1 3S集成技术的相互作用二、3S技术在土地使用现状调查中的优势基于 3S 技术的土地利用动态监测系统具有如下优势：1、能够及时的发现土地利用的变化信息，并且快速的获取变化的特征和数量； 2、自动化程度高，可以及时的分析和对比变化信息和历史数据，生成新的土地利用现状数据图；3、已经实现了计算机的管理和可视化功能，及时、准确的对土地利用现状数据进行管理。三、3S技术在土地使用现状调查中的应用3S集成技术应用有多种形式,主要是根据工作需要而定。三个系统的功能和数据资源的相互结合实现了功能互补,资源共享基于GPS和遥感探测,可以获得具有三维地理信息的遥感图像数据,并输出三维地形数据模型数据和所需要的各种实用图件,简化了传统地形测量的过程,减轻了工作量;应用GIS三维地形模型叠加遥感图像技术,可以生成真实地形模型,是当前在计算机上实现土地利用现状变更调查维护,进行土地动态监测的主要现代化手段。四、3S技术在土地使用现状调查中的流程应用3S技术实现信息数据的采集、分析、制图、规划等功能,完全可以适应对土地利用管理的各个方面。土地利用动态监测的技术流程如图2所示。图2 土地利用动态监测的技术流程具体来说，使用 3S 技术对某研究区域进行土地利用动态监测大致要经历如下步骤。1、 室内判别1）资料准备。根据需要收集调查区域内的土地利用现状资料及 RS 数据，如土地利用数据库、遥感影像等。2）对遥感影像进行处理。将收集到的遥感影像进行辐射校正、几何校正、影像增强等处理。3）提取不一致信息。利用已有的土地利用现状数据及处理后的遥感影像进行叠加对比，以遥感影像图为基准，自动解译或人工勾绘与土地利用现状不一致的图斑及新增地物，并对其进行编码。2、外业调查1）制作外业调查资料。将在室内判别中有变化的图斑所对应的区域分别加载地形图，制作外业调查工作底图，并根据需要制作外业调查表。2）实地调查有变化区域。根据工作底图对解译过程中产生变化的地物逐一进行实地调查，必要时利用GPS 进行定位寻找、实地观测、丈量、绘制草图并填写外业调查表中的信息。3、数据处理及分析1）数据更新。根据外业调查结果对土地利用数据库中的空间和属性数据进行修正和补充，然后进行图形与属性数据的正确性和一致性核查、拓扑错误检查、接边情况检查等。2）利用 GIS 进行各类分析和制图输出。GIS 在土地利用数据采集、管理、分析及制图中具有明显优势，在数据库更新后可利用它进行如下主要操作：叠加分析：将同一区域范围内两个不同图层的数据叠加在一起, 其结果是生成一个新的图层。通过叠加分析, 可以产生土地利用变化图, 在该图上标明了土地利用变化范围与分布区域。统计分析：对土地利用现状图与土地利用变化图上不同类型的图斑进行统计分析,求出各种类型变化的面积。将不同土地利用类型的面积绘制图表, 比较土地利用类型在数量上的变化。总的来说，可通过 GIS 强大的查询、显示、分析等功能, 对各类信息进行对比、搜寻、叠加、筛选等处理, 实现土地利用动态监测, 为管理部门提供决策支持服务。五、应用实例1、实验对象为了加强深圳市生态保护，防止城市建设无序蔓延危及城市生态系统安全，促进城市建设的可持续发展，深圳市政府于 2005 年 10 月 17 日发布了深圳市基本生态控制线管理规定以及依据该规定划定的深圳市基本生态控制线范围图。为了更好地履行龙岗区基本生态控制线的保护职责，查清基本生态控制线内用地及建设情况现状，研究人员对龙岗区基本生态控制线2006 2008 年第一季度时间段内的土地利用动态变化进行了监测研究。2、实验过程按照动态监测流程图，以 2006、2007 及 2008 年第一季度的卫星遥感影像数据为信息源，以 2005 年深圳市基本生态控制线内现状建设及地貌普查的数据库为基础，根据遥感影像对龙岗区基本生态控制线内土地利用动态变化进行解译，然后用手持 GPS 接收机在野外对解译成果进行验证并更新。将数据库的空间和属性数据更新后，利用 GIS 的空间分析功能，提取龙岗区基本生态控制线内 2006 2008 年第一季度期间土地利用动态变化信息，如图 3 所示，其中绿色底层为基本生态控制线覆盖区域，土黄色部分为动态监测到处于已建或在建状态的土地。图3 龙岗区基本生态控制线内土地利用分布3、实验结果分析此次实验的主要目的之一是以更新后的土地数据库系统为基础，在 GIS 的技术支持下，从不同的角度分析成果数据，发现土地利用中存在的问题，提出改善的意见和建议，从而为管理部门提供管理的依据和决策支持。由实验成果数据可知，龙岗区基本生态控制线内建设用地总量为 31.50 km2，其中与基本生态控制线管理规定可兼容的用地共 13.98 km2，不可兼容性用地共17.51 km2。按照具体情况建议做出如下几类处理：1）在深圳市基本生态控制线管理规定颁布后还有 870 栋与生态不兼容的违法建筑物建成，总建筑面积约 199.56 万m2，这部分建筑物需按规定严厉处理；2）50% 以上面积在基本生态控制线内的社区共 28个，它们是在深圳市基本生态控制线管理规定颁布之前就已经形成了的，土地用途以居住为主，可结合实际情况进一步研究考虑决定是否进行异地搬迁或生态补偿；3）对于可兼容性建设用地应严格按照深圳市基本生态控制线管理规定中的内容进行管理；4）对于紧邻基本生态控制线内的生产类集中已建成区逐一进行核实判别，对生态敏感度非常低的区域可以考虑调整基本生态控制线，将其划到线外。通过此次实验，我们可以掌握土地的利用结构和布局，分析土地利用的动态变化趋势，发现土地利用中存在的问题，提出合理利用土地的意见和建议，实现土地的可持续利用。六、总结与展望目前，3S 技术的使用还处在单一或综合利用阶段,将之系统性的应用于土地资源调查还不多见，如 GPS技术只是简单的导航定位功能, 没有与 RS、GIS 实现在线连接, 影响了 3S 潜在和整体功能的发挥。所以,探索 3S 集成技术系统应用的路径与方法, 使其与传统调查手段紧密结合，既能发挥 3S 技术丰富的数据源和强大数据处理能力，又能充分利用野外调查、取样、分析的精确优势，对实现两者的相互验证与补充、保证数据的现势性与精确性、建立面向用户的土地资源信息系统、 反映土地资源动态变化、有效保护土地资源提供有效的技术支持。随着高新技术的迅速发展及 3S技术的广泛