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土地利用动态监测辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院lijingbu@gamil.com专业：城规与遥感主讲:卜丽静课程简介•课程特点•基本要求•考核方式课程特点采用3S技术，来完成土地利用变化的监测与土地利用数据库的更新的原理、技术与方法。利用遥感与GIS软件完成相关内容的学习与实践。24学时=讲授20学时+实验与作业4学时考核：出勤及作业30分+笔试70分。基本要求参考资料已有项目+最新论文引言•土地利用：全面反映土地数量、质量、分布、利用方式以及相互关系。土地利用信息是通过土地利用现状图反应出来的。•土地利用数据库：利用GIS技术对于土地利用现状图进行数字化，建立土地利用数据库系统。•变化监测：土地利用是一个动态变化的过程，传统的5年一更新的办法不能满足土地监察、管理的要求，采用遥感技术实现土地利用的变化监测势在必行。采用不同分辨率、多源、多时相遥感数据，采用多种图像处理方法可以提取土地利用的变化信息和分类信息，从而实现自动监测的目的。一、土地利用动态监测概述自然环境的演变:如全球变暖、海平面上升、植被演替、自然灾害（荒漠化、崩滑流等）等造成土地资源质量下降和数量减少。地面塌陷崩塌土地荒漠化第一节土地利用动态监测的作用和内容土地利用动态监测：对土地资源及其利用状况的信息持续收集调查，开展系统分析的科学管理手段和工作。土地整理土地开发人类的经济活动：如农业结构调整、土地开发整理与复垦、土地交易、违法用地等使土地利用的类型、权属、利用结构等发生了变化。违法占用耕地二、土地利用动态监测的内容土地资源状况：土地数量、利用状况变化特别是耕地资源状况的变化，当前监测城市建设用地规模的扩展和耕地的变化是重点。土地利用状况：土地利用过程和利用效果进行监测，是土地监察和规范土地利用行为的主要内容。土地权属状况：土地权属变动是社会经济发展、生产力布局变革的必然，对土地权属的状况的变化动态应及时了解掌握。土地条件状况：土地利用与其环境条件密切相关，需及时掌握土地条件的变化，防止土地条件变化带来的灾难。土地质量及等级状况：土地等级反映土地质量，土地质量是土地利用的基础也是价格形成的重要依据。土地利用动态监测目前由变更调查、遥感监测、统计报表制度、专项调查及土地信息系统等构成。变更调查及遥感监测是目前的主要手段。变更调查是指对实地土地利用发生的变化加以调查、记载和变更，更新、充实原有的相关资料，进而保持土地资料的现势性。遥感监测是指采用遥感技术手段，对土地资源和土地利用实施宏观动态监测，及时发现实地土地利用发生的变化，并做出相应的分析。2、监测方法第二节土地利用动态遥感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。遥感监测对象及目的土地利用动态监测，主要是对耕地以及建设用地等土地利用变化情况进行及时、直接、客观的定期监测，检查土地利用总体规划及年度计划执行情况。重点是核查每年土地变更调查汇总数据，为国家宏观决策提供比较可靠、准确的土地利用变化情况；对违法或涉嫌违法用地的地区及其他特定目标等情况，进行快速的日常监测，为违法用地查处及突发事件处理提供依据。监测区根据具体任务确定，原则上应不小于县级行政辖区。监测原则以土地变更调查数据、图为基础，利用遥感图像的处理与识别等技术，从遥感图像上提取变化信息。基本监测图及比例尺标注有关土地利用及其变化特征等要素的遥感影像及动态遥感监测图等。成图比例尺一般在1：25000～1：50000之间。技术要求土地利用动态遥感监测方法遥感监测工作内容（一）准备工作（二）土地利用动态遥感监测技术流程1.多源数据的选取2.资料预处理3.变化信息提取及变化类型确定4.外业核查5.变化信息后处理6.面积量算与统计7.监测精度评定(三)监测成果的整理、提交1.基本监测图2.编写动态监测技术报告3.监测成果提交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原始影像基本监测图分为：1:25000~1:50000比例尺县级行政辖区范围的土地动态监测图；根据辖区大小确定比例尺的地（市）行政辖区范围的土地利用动态监测图；1:25000~1:50000比例尺城市辖区（主城区）范围的前、后时相遥感影像图；1:25000~1:50000比例尺城市辖区（主城区）范围的土地利用动态监测图；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有TM数据和SPOT数据。传感器波段（um）波长分辨率主要作用TM10.45～0.52蓝色30m沿岸水域制图、区别地表/植被20.52～0.60绿色30m测量水质和正常植被的绿色反射率30.63～0.69红色30m鉴别植物种类、人工建筑物和水质40.76～0.90近红外30m调查生物量、绘制水体边界51.55～1.75短波红外30m测量植物含水、鉴别云和雪610.4～12.5热红外120m测量作物热特性、绘制其他热分布图72.08～2.35短波红外30m识别岩体、土壤类型和人工建筑2.数据预处理（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）图像配准①TM、SPOT都分别几何校正到统一地图坐标系下。②首先对高空间分辨率的SPOT全色图像进行几何精校正，然后将TM图像与校正后SPOT图像配准。③先将某一时相TM数据进行分景的几何精校正，插值成高分辨率（10m），然后将其余卫星数据以景为单元与其进行相对配准。（3）跨带处理当监测区在相邻两带的面积相差较大，将较小面积的部分转换到较大面积部分所在带；当面积相近时，应移动中央子午线，使其位于监测区中央区域。3.遥感数据融合（1）融合的目的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。（2）数据融合的技术关键（1）充分认识研究对象的地学规律；（2）充分考虑不同遥感数据之间波谱信息的相关性而引起的有用信息的增加和噪声误差的增加，对多源遥感数据作出合理的选择；（3）解决遥感影像的几何畸变问题，使各种影像在空间位置上能精确配准起来；（4）选择适当的融合算法，最大限度地利用多种遥感数据中的有用信息。（3）融合前处理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。（4）数据组合类型①N年TM与N+1年SPOT数据；②N年TM、SPOT与N+1年SPOT；③N年SPOT与N+1年TM、SPOT；④N年TM、SPOT与N+1年TM、SPOT。SPOT影像TM影像SPOT+TM影像融合示意4.变化信息提取及变化类型确定（1）变化信息发现①光谱特征变异法②假彩色合成法③主成分分析法④图像差值法⑤图象分类后比较法⑥波段替换法⑦变化矢量分析法（2）变化类型确定①目视解译法②自动分类法③人机交互解译5.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。6.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。监测到的变化图斑修正勾绘充色量算面积遗漏的变化图斑检查勾绘充色增补编号伪变化图斑删除修正至外业调查记录表7.提交成果检查验收（1）检查制度（2）验收依据（3）检查验收报告作业组承担单位组织实施单位部地籍司作业员自检作业员互检技术负责人检查质检组100%检查技术组关键工序检查预检组50%以上预检验收组验收各工序检查各城市监测成果质量跟踪卡预验检收报报告告三检一验制度专业知识复习•什么是3S技术•什么是4D产品•GIS与MIS的区别•什么是土地信息系统（LIS),核心技术是什么•遥感在国土资源调查中的作用4S-RS、GIS、GPS、ES•遥感技术-RS（RemoteSensing）•地理信息系统-GIS(GeographyInformationSystems•全球定位系统(GlobalPositioningSystems，简称GPS)•是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。3S技术是现代技术发展的先导，对全世界的科技进步发挥着重要作用，在农业领域也有极广泛的应用。•ES是expertsystem，专家系统。•ES是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题，简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。•4s之间相互促进，相互影响。“4S”集成是指以RS和GPS作为快速获取和更新基础数据的主要技术手段,以GIS作为存贮、管理和分析信息和数据的基础平台，以ES为功能核心，按一定集成方式构成的技术体系。4S-RS、GIS、GPS、ES4D产品数字栅格地图（DRG）数字高程模型（DEM）数字正射影像（DOM）数字线划地图（DLG）“4D”产品MIS管理信息系统•所谓MIS(管理信息系统--ManagementInformationSystem)系统，是一个由人、计算机及其他外围设备等组成的能进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统。它是一门新兴的科学，其主要任务是最大限度的利用现代计算机及网络通讯技术加强企业的信息管理，通过对企业拥有的人力、物力、财力、设备、技术等资源的调查了解，建立正确的数据，加工处理并编制成各种信息资料及时提供给管理人员，以便进行正确的决策，不断提高企业的管理水平和经济效益。土地信息系统(LIS)土地信息系统(LIS)是一门集土地科学与信息科学为一体的交叉性学科，是建立在土地资源管理、遥感技术、地图学等学科基础之上的一门综合性的学科,是地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）在土地管理方面的运用性学科，是近年来发展起来的一门新兴技术性学科，以土地信息知识为基础，综合运用以地理信息系统为支撑的土地管理、建设用地管理、地籍管理、土地利用总体规划等土地科学知识与技术。