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土地利用动态遥感监测 土地信息变化流程土地利用动态遥感监测(土地信息变化流程)2010-04-15 14：41土地利用动态监测,一是为复核土地变更调查、提供准确的土地利用变化图斑数据；二是为配合土地执法检查提供技术支持；三是为监测土地利用规模发展的状况提供资料；四是为决策部门提供现势性的基础信息。土地利用动态监测一般通过多源数据的融合，提高地物的空间分辨率和光谱识别能力，运用上年度的监测图象进行校正配准，采用计算机自动提取技术首先发现变化图斑，并运用两种以上的方法提取变化图斑，经专业技术人员的外业核查，并辅以土地详查和变更调查等资料，对变化图斑进行人机交互式后处理，确定其变化类型、位置、范围和面积等。土地是人类生存必不可少的基本资源，合理利用每寸土地、切实保护土地是我国的基本国策。要实现土地资源的可持续利用，就必须及时了解土地资源状况及其变化情况。掌握第一手详细的土地资源变化情况是各级政府制定国土资源规划和开发政策的基本依据。依靠现代科技手段和条件，改进和提高土地资源动态检测水平和质量，已成为各级政府实施有效的土地资源宏观政策管理的迫切需要。土地利用动态遥感监测，一是为复核土地变更调查、提供准确的土地利用变化图斑数据；二是为配合土地执法检查提供技术支持；三是为监测土地利用规模发展的状况提供资料；四是为决策部门提供现势性的基础信息。土地利用动态遥感监测一般通过多源数据的融合，提高地物的空间分辨率和光谱识别能力，运用上年度年的监测图像进行校正配准，采用计算机自动提取技术首先发现变化图斑，并运用两种以上的方法提取变化图斑，经专业技术人员的外业核查，并辅以土地详查和变更调查等资料，对变化图斑进行人机交互式后处理，确定其变化类型、位置、范围和面积等。1.遥感监测的内业处理1)数据源的选择由于卫星遥感监测是一项周期性的长期工作，在选择数据源的时候考虑了以下因素：数据及资料来源连续、稳定；能满足卫星遥感监测的精度要求；价格适中；易于获取。2)校正和配准方法卫星数据图像的校正包括两个过程，一是图像坐标的空间变换，二是灰度重采样。图像配准实质就是使同一地区的不同时相、不同类型的图像具有相同的空间坐标系和像元大小。配准方式可分为相对配准和绝对配准。相对配准是以某一图像为基准，经过坐标变换和插值，使其它图像与之配准。绝对配准是将所有的图像校正到统一的坐标系，那么图像间自然就相互配准了。由于从地形图上选择控制点比从两景图像上选择控制点要难些，所以多采用相对配准的方法。3)影像镶嵌当一景图像不能覆盖整个监测区时，尽量选取时相接近的卫星图像进行镶嵌。根据工作区的具体情况镶嵌的方法采用先镶嵌后校正或先校正后镶嵌。先镶嵌后校正采用图像对图像配准技术，以其中一景图像为基准，从相邻图像重叠区选择控制点，将相邻的图像进行相对配准，然后将两景图像镶嵌起来，以此类推将工作区所有图像镶嵌到一起。再利用地形图对镶嵌好的图像统一选取控制点进行几何精校正，最终得到带地理坐标的镶嵌图。该方法优点是快速、省力，一般适合于相邻图像重叠较大、像元间相对几何精度较高、以平原区为主的遥感图像的镶嵌。先校正后镶嵌采用先对各景遥感图像分别进行几何精校正，然后在统一的地理坐标下镶嵌。该方法优点是对相邻图像的重叠度要求不是很高，一定程度上避免局部地区精度不高对整体精度造成的不利影响。4)多源多时相遥感数据的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。融合影像的色调特征主要来自TM多光谱数据。由于不同的地区、不同时相的TM色调会存在差异，在融合之前进行了色彩调整，使主要地类(水体、耕地、建筑区等)的光谱分离开来，以突出不同地类色彩差异。融合影像的纹理特征主要来自高分辨率的全色SPOT数据，SPOT数据的质量对于融合影像的纹理表现至关重要。因此在进行遥感图像融合前，除了要进行图像校正配准外，还需对所要融合的多光谱数据和高分辨率全色遥感数据进行必要的预处理，以获得最佳融合效果。5)多源多时相遥感数据的变化信息提取变化信息提取实质上分为二个过程：首先采用一定的方法使变化信息从背景影像中显现出来，称之为变化信息发现，然后利用一定的算法或目视解译将发现的变化信息提取。变化信息发现a.光谱特征变异法光谱特征变异法是运用多源数据的融合技术，将来自不同传感器的遥感数据进行融合，使变化区域呈现特殊的影像特征的一种方法。同一地物反映在SPOT影像上的信息是与其反映在TM影像上的光谱信息一一对应的。因此作TM和SPOT影像融合时，才能如实地显示出地物的正确光谱属性。但如果两者信息表现为不一致时，那么融合后影像的光谱就表现得与正常地物有所差别，此时就称地物发生了光谱特征变异。这部分影像在整个的影像范围内是不正常和不协调的，可以通过目视的方法将它们选择出来。这种变化信息提取的方法具有物理意义明显，简洁的特点。b.差值法差值法就是将两个时相的遥感图像相减。其原理是：图像中未发生变化的地类在两个时相的遥感图像上一般具有相等或相近的灰度值，而当地类发生变化时，对应位置的灰度值将有较大差别。因此在差值图像上发生地类变化部分灰度值会与背景值有较大差别，从而使变化信息从背景影像中显现出来。该方法优点是运做起来简单快速，不足之处在于：1)对图像的时相要求较高，最好是属于同一季节；2)由于是通过点对点运算，所以一般差值图像存在很多的噪声；3)由于存在同谱异物和异物同谱现象，所以一般会得到很多假变化信息。尽管该种方法存在一定缺陷，但是当地物类型比较单一，色调纹理比较均匀，变化特征比较明显时还是有效的。而当影像特征比较复杂时，该种方法还可以配合其它方法综合使用。c.差异主成份法两时相的影像经纠正、配准融合及精确的空间叠置之后，先做差值运算并取绝对值，从而得到一个差值影像。显然，这个差值影像集中了原两时相影像中绝大部分的变化信息，而滤除了影像中相同的背景部分，在此基础上，再对差值影像作PC变换。由PC变换的特性知道，变换结果的第一分量集中影像的主要信息，而在其它分量则反映了波段的差异信息。因此，差值影像作PC变换之后的第一分量应该集中了该影像的主要信息。d.多波段主成份变换地物属性发生变化，必将导致其影像特征的变化，表现为某几个波段上的灰度值发生变化，所以只要找出两时相影像中对应波段上灰度值的差别并确定这些差别的范围，便可发现土地利用变化信息。首先将两时相的影像各波段进行组合形成一个两倍于原影像波段数的新影像，然后对该影像作PC变换。由于变换结果前几个分量上集中了两个影像的主要信息，而后几个分量则反映出了两影像的差别信息，因此可以试着抽取后几个分量进行波段组合来提取变化信息。e.主成份差异法本方法和差异主成份法所不同之处在于影像作PC变换与差值处理的顺序不一样。要求先对两时相的影像作PC变换，然后对变换结果作差值，取差值的绝对值为处理结果。由于在对两影像分别作PC变换时前面的分量集中了影像里的主要信息，因此，在作影像差值时，前面分量对应之差也就反映了原始影像中对应的变化信息。利用这几个差值分量作波段组合也能发现不同时相影像的变化。研究表明，两时相影像作PC变换后相差的第一分量已经涵盖了几乎所有的变化信息。变化信息提取当变化信息在图像上被增强显示出来以后，就可以通过一定的方法确定变化发生的位置、大小和范围，并将其从遥感图像中分离出来。研究表明比较有效的方法为阈值法、分类法和人机交互解译法。a.阈值法遥感图像中，每类地物都对应特定的灰度域。在变化信息特征增强的图像上，变化区域的灰度值与其它区域的灰度值一般是明显不同的。因此可以根据直方图和影像特征，交互确定变化存在区灰度域的上下限阈值。然后利用阈值将变化发生的区域从图像中提取出来。b.由于变化信息往往呈多态分布，单纯用阈值法很难准确地将变化区域从背景影像中分离开来，这时可以采用分类法。分类方法有多种，通常采用监督分类。利用监督分类提取变化信息时，训练样区的选择最为关键。首先要分析变化信息特征增强的图像的特点，如果各类变化信息的影像特征差别明显，就将每类的变化信息都选出一个样区进行分类。但是当图像中不同类型变化信息影像特征差别不明显时，须将变化类型做适当的合并，以保证分类精度。c.人机交互解译法即通过人机交互解译，从变化信息特征增强的图像中手工描绘出变化区域，并结合土地利用现状图和实地调查确定变化类型。解译的基本要素包括色调/颜色，大小，形状，纹理，结构，高度，阴影、组合构型和所处的地理位置等。人机交互解译最大优点是灵活，并且由于加入了解译者思维和判断，信息提取精度相对较高。在目前计算机自动分类精度尚不能完全满足工作需要时，人机交互解译仍是一种非常重要的方法。2.外业调查与复核外业调查在具体实施时，对变更调查核查区和非核查区存在两种不同的方法，核查区调查重点在于复核变更调查；对于非核查区，通过对照变更调查图斑、询问与实地调查相结合的方式，逐个核查遥感监测到的图斑，确定实地是否变化以及变化前后地类等。外业调查目的是对室内判读提取的变化图斑给予检查验证，确定其变化真伪及其变化类型等，收集监测区内与变化图斑相对应的土地利用现状图及其变更调查记录表，为变化信息分类后处理及精度评价提供依据。在确定的复核区内，逐个比较遥感监测与变更调查图斑；对不一致的图斑，通过现场分析、实际调查与询问确定实际变化情况，填写外业核查记录表，计算统计变更调查与遥感监测比较的各项指标，利用比较结果复核变更调查数据中建设用地占用耕地及非耕地数据真实程度。3.后处理外业资料整理及手簿录入基本要求一个图斑只对应一个编号，编号前所冠字母正确；除伪变化图斑外，其他图斑都必须有明确的核查结果；差异原因描述准确作为非核查区处理；对外业核查前一个编号对应多个图斑的，对每个图斑进行独立编号，编号原则上是在原编号后加支号。PSD管理文件的基本要求：1)分层规范、内容齐全；2P