3s关键技术在土地资源调查中的应用.doc

1.1土地资源调查1.1.1土地资源调查定义土地资源调查是以土地资源学学科知识为基本，用遥感和测绘制图等技术，查清土地资源类型、数量、质量、空间分布以及它们之间互有关系和发展变化规律系列过程。、1.1.2土地资源调查重要性土地资源调查为综合农业区划、土地资源评价、国民经济发展规划制定以及土地资源科学管理等，提供了基本资料和科学根据。土地资源调查是保障国家粮食安全、统筹城乡发展重要内容。耕地是粮食生产最重要物质基本，是农民最基本生产资料和最基本生活保障。18亿亩耕地是保证全国人民最基本吃饭问题中华人民共和国作为一种大国虽然拥有960万平方千米国土面积，但是其中可以使用耕地面积却只有1/3,开展土地调查可以掌握区域或者国家耕地数量、质量和分布，在掌握了土地基本状况后来可以根据一定法律手段来进行对土地保护办法以及对农民基本权益进行维护，同步也为统筹城乡发展提供了根据，为城乡发展决策做出一定辅助功能。土地资源调查为科学规划、合理运用、有效保护提供了根据。在都市规划过程中，如果缺少了土地资源调查成果作为其决策根据，那么某些决策在提出时候就会由于缺少有力形式根据而显得苍白无力。通过土地资源调查可以清晰理解即将规划地区、需要保护地区土地运用现状和土地资源质量，只有理解了这些数据才干更客观更科学提出相应有理有据决策方案。1.1.3土地资源调查基本内容土地资源调查重要分为土地运用调查、土地类型调查、土地质量调查、土地权属调查，由于在详细调查时候是具备极强综合性，因而这四种调查之间没有明显界限，在接下来3s技术应用讨论中也将会把她们综合考虑。土地运用现状调查是在全国范畴内，为查清土地运用现状而进行全面土地资源普查，也属于基本国情调查。土地运用现状分类与分布状况；境界与土地权属界限；量算行政辖区范畴内土地总面积和各类土地面积；按土地权属单位及行政辖区范畴，自下而上逐级汇总土地面积和各类土地面积；编制土地运用现状图、土地权属线图；总结土地运用经验教训，提出合理运用土地建议；编写土地运用现状报告，进行土地运用现状调查总结。任务：查清土地权属、界线及其土地总面积；按土地运用分类，查清各权属单位和行政单位土地类型、数量、分布及其面积（本调查重点），故又称土地数量调查。土地资源质量调查是对土地自然社会和经济属性，相对于人类需求（生态系统平衡、食物安全、人类健康等）、特定用途（涉及农业生产、林业、保护和环境管理等方面）所体现出效果优劣限度。重要办法有土地评价其优劣限度。土地资源质量调查内容要是依照土地评价需要查清土地质量性状指标。通过野外实地调查及测定；收集有关学科调查成果和分析已有文献资料从而获得土地可量度或可量测属性如自然、社会和经济属性。土地类型调查重要内容查清各种土地类型数量、质量与空间分布状况； 查明一种地区土地类型分异规律，揭示土地类型形成、特性、构造与动态演替规律。调查目建立土地数据库，为土地运用决策服务；为土地评价服务；为土地运用规划服务；土地科学研究服务；为制定国民经济发展长远规划服务。土地权属调查需要拟定界限，勾绘界限，解决法定界限。权属单位各方同步到场，共同踏勘确认订立意见。若以线状地物为界者应标明线状地物归属关系。对无争议界线，勾绘界线填写 承认书；对有争 议土地，将各方自认界线同步在图上标清，并填写缘由书。铁路、公路、水利、工矿等企事业单位具备法律效力权属界线，按证明文献拟定界线量算面积。在实际土地资源调查过程中，往往会将以上四大某些进行综合记录和调查，在内业解决过程中，由于gis软件中可以进行图层分化因此可以将以上四某些分层存储，需要时候可以进行图层结合。1.2 简述3S(RS、GIS、GPS)技术 1.2.1遥感技术（RS）概述遥感，顾名思义，就是遥远感知。地球上每一种物体都在不断吸取、发射和反射信息和能量。其中一种形式-电磁波早已经被人们所结识和运用。人们发现不同物体电磁波特性是不同。遥感就是依照这个原理来探测地表物体对电磁波反射和其发射电磁波，从而提取这些物体信息，完毕远距离辨认物体。 1.2.2地理信息系统技术（GIS）概述 与地理位置关于信息，就叫地理信息。如耕地分布、林地分布、城乡分布、楼房等，只要能用位置去描述东西，都属于地理信息”。地理信息系统就是一种专门管理地理信息计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层去管理上述信息；并且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等；还能查询、检索、修改、输出、更新等。地理信息系统尚有一种特殊可视化功能，就是通过计算机屏幕把所有信息逼真地再现到地图或遥感像片上，成为信息可视化工具，清晰直观体现出信息规律和分析成果，同步还能动态在屏幕上监督信息变化。总之，地理信息系统，您可以通俗理解为信息大管家。从上面论述中，咱们可以看到，整个地理信息系统由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型和图形顾客界面及系统人员构成。 1.2.3全球定位系统（GPS）概述 全球定位系统是由处在2万公里高度6个轨道平面中24颗卫星构成。此系统用于在任何时间，向地球上任何地方顾客提供高精度位置、速度、时间信息，或给顾客提供其邻近者这种信息。 咱们懂得，一张像片是没有坐标，而像片上信息，特别是遥感图像上信息，是需要定出位置，只有 有位置信息，才干成为地理信息。那么如何来给遥感像片拟定位置呢？有一种以便、快捷手段，就是全球卫星定位系统。该系统是通过太空中24颗GPS卫星来完毕。只需其中3颗卫星，就能迅速拟定您在地球上位置。您在拟定位置时，仅需要一台像手机大小卫星定位仪就可以了。这可比老式测量定位、罗盘定位等先进多了。1.2.4 3S技术结合 RS、GIS、GPS结合,事实上是将空间技术、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,实现多学科高度集成对空间信息进行采集、解决、管理、分析、表达、传播和应用。当前重要有加拿大卡尔加里大学研制车载“3S” 集成系统和美国研制机载/星载“3S” 集成系统。“3S”集成系统可以自动、实时地采集、解决和更新数据,还可以智能化地分析和运用数据,为各种应用提供科学辅助决策,并可以回答顾客提出各种复杂问题。 3S整体集成应用更为广泛，互相之间取长补短，功能也更为强大。例如在由GPS+GIS 构成自动导航系统中加入 CCD 摄像机构成移动式测绘系统可用于高速公路、铁路和各种线路自动监测和管理，也可建立战时现场自动指挥系统。美国巡航导弹和爱国者导弹上安装了3S集成系统，可以实现自动导航、自动跟踪、自动辨认目的，以进行精确拦截和打击。从当前来看3S集成技术已是必然发展趋势。2.1 土地资源调查准备阶段中3S技术应用 （RS） 2.1.1土地资源调查准备阶段重要工作土地资源调查准备阶段重要工作是：组织人员、制定筹划、资料准备、其她资料收集。其中资料准备重要要做是调查地图制作，而地图底图准备过程重要是通过RS即遥感技术来实现。 底图制作，即正射影像图（DOM）制作是进行地类调查先行条件，底图制作好坏也间接决定了最后土地调查成果质量精度。底图制作需要满足两个基本条件：一是具备对的数学基本，即投影方式、坐标系统满足规定，几何精度满足规定；二是图像可辨认能力强。为了满足这两个条件，遥感数据源选取、几何校正、图像增强等工作必不可少。土地调查底图制作流程如下： 土地调查底图制作流程下面分别从一下几种方面讨论RS技术在土地资源调查中应用于地图底图制作过程：1.遥感数据源选取 选取遥感数据源要考虑辨别率、时相、价格、覆盖范畴等因素。对于土地调查工作来说，图像辨别率是重要考虑因素。遥感图像辨别率普通指光谱分辨率和空间辨别率两种。2.图像预解决 预解决工作重要涉及遥感影像几何纠正、辐射校正和空间配准。预解决质量直接决定了后续工作质量，从而不同限度地决定了土地调查工作质量。1、辐射校正辐射校正可以改正由辐射误差而引起影像畸变2、几何校正土地调查工作规定是精准量化工作，因而图像几何精校正工作是必要。几何校正是进行图像空间配准前提条件。3、空间配准 影像空间配准目在于消除由不同传感器得到影像在拍摄角度、时相及辨别率等方面差别。依照融合目和融合算法，将空间配准遥感影像数据进行有机合成，得到目的更精确表达或预计。3. 图像增强 土地调查所使用遥感底图不但规定几何精度高，并且对色调、纹理等有较高规定。土地调查目是为了分清地类类型，划清各地类之间界线，色调接近自然真彩色，这就规定在制作遥感图像时要做好图像增强工作。用于土地调查工作图像增强技术重要有图像融合、波谱信息增强和空间信息增强等几方面。波谱信息增强重要用到技术有反差扩展和彩色增强；空间信息增强重要采用边沿增强办法。（1） a、图像融合 在遥感中，数据融合属于一种属性融合，它是将同一地区多源遥感影像数据加以智能化合成，产生比单一信息源更精准、更完全、更可靠预计和判断。其实质是在统一地理坐标系中将多幅遥感图像采用一定算法，生成一幅新、更能有效表达该目的信息图像。在制作土地调查底图时，图像融合是必不可少环节，也是决定成图质量核心一步。需要注意如下几点：1、做好图像预解决工作；2、选取恰当融合办法；3、注意融合数据源选取。 b、融合办法选取 土地调查工作规定底图制作色调应当尽量接近自然真彩色，并突出植被颜色。不同遥感数据源特点不同，因此制作图像色调有一定差别。这种差异一方面源于多光谱数据波段范畴不同，另一方面是由于全色波谱宽度不同。这些特点决定了融合时不也许采用同一种办法。波谱信息增强遥感图像中每个像元亮度值代表是该像元中地物平均辐射值，称之为该地物波谱特性。不同地物之间亮度值差别以及同一地物在不同波段内亮度值差别就构成了波谱特性信息，简称波谱信息。波谱信息增强相应于每个像元，与像元空间排列和构造无关，它是对目的物光谱特性、像元对比度、波段间亮度比进行增强和转换。波谱信息增强办法有反差扩展与调节、彩色增强、波段运算法、主成分分析法等。 c、彩色增强 人视觉对不同色彩辨别能力远高于灰度辨别能力，因而彩色增强技术在图像解决中广泛应用。要在同一幅图像中同步显示来自多波段信息更要应用彩色增强办法。 d、差扩展与调节 反差扩展与调节是一种通过拉伸或扩展图像亮度数据分布，使之占满整个动态范畴，以达到扩大地物之间亮度差别，分出更多亮度级别一种解决技术。（2） 空间信息增强 空间信息增强作用在于提高边沿灰度值变化率，使界线更加清晰。空间信息增强对于土地调查工作底图制作工作是有积极意义，在不损失重要信息前提下进行空间信息增强可以使地类之间界线易于辨认，同步线状地物也比较明显，因而进行空间信息增强有助于土地调查工作顺利进行，但是由于空间信息增强后线性地物和图斑边界位置也许有所变化，因此空间信息增强应通过精度验证后再使用。边沿增强重要是为了补偿传感器系统导致高频信息损失， 相对地增强不同亮度区域之间界或者线状地物。2.1.2 RS给土地资源调查带来优势 (1)大面积同步观测： 遥感平台越高，视角越辽阔，可以同步探测到地面范畴就越广。 (2)时效性： 获得资料速度快，周期短，时效性强。 (3)数据综合性和可比性： 获取数据综合反映了地球上许多自然、人文信息，且数据来源 持续，具备可比性。 (4)经济性： 与老式办法相比具备更高经济效益和社会效益。2.2 土地资源调查外业作业中3S技术应用（重要是RS和GPS技术应用）此阶段重要是借助RS技术与GPS技术，通过对资料分析以及实地调查，查清调查区域土地质量及运用状况，为业内作业提供根据。2.2.1外业工作基本流程与3s技术应用1.外业调绘前准备工作a.路线勘察。重要是在本地人员指引下，借助地形图和遥感图像进行路线勘察，初步理解本地存在各种地类，并进行社会调查，理解行政界线，拟定一条垂直于重要地貌类型断面线，可以理解较多土地类型。当在运用遥感影像进行路线勘察时，要充分注意各种土地类型与遥感影像解译标志之间关系，如影像色调、形状、纹理、图形等，以及影像标志所反映调查地区某些土地类型，并掌握这些规律以便于室内解译。b.制定工作分类系统。在路线勘察、社会调查和阅读分析专业资料基本上，制定出调查区地类调绘工作分类系统，及其遥感影像解译标志（必要注意是，地类遥感解译标志必要一致，这样有助于所有人员统一结识，避免因结识上差别而浮现误差），并进行系统编码。工作分类系统是野外调绘填图基本。c.室内预判。这是运用遥感影像进行土地资源调查特殊工序，它重要是运用路线勘察已理解到某些土地类型和土地运用等不同地物在遥感影像上体现及其分布规律，在正式外业工作之前，充分运用遥感影像所提供大量信息，而进行专业解译，即在遥感影像上用聚脂薄膜绘制调绘草图，解译遥感影像时除了遵循全面观测、综合分析原则外，还应做到：统筹规划、分区判读，由表及里，循序渐进，去伪存真，静心解译，把握目的物综合特性，提高解译质量和解译精度。室内预判涉及对航片和卫片预判，在预判时专业人员要按照一定顺序，借助于有关专业工具进行。2.外业调绘工作阶段外业调绘工作是整个土地资源调查工作核心，一定要依照外业规程，边调绘边检查，不得漏掉。调绘工作底图可用地形图，也可用航片、卫片。无论是用地形图还是用航片、卫片作为调绘底图，在调绘前都要先按图幅接合表进行区域分幅，拟定作业面积和调绘路线。调绘重要涉及四个方面内容：一是当影像上地类界线与实地一致时，将地类界线直接调绘到调查底图上；二是当影像不清晰、或实地地物与影像不一致时，采用实地测量办法，将地物补测到调查底图上；三是当有设计图、竣工图等关于资料时，可将新增地物地类界线直接补测在土地运用线状图上，但必要实地核算确认；四是将地物坐落、权属性质、权属单位、图斑编号、地类编码、耕地类型、线状地物宽度等属性标注在调查底图上。惯用调绘办法有综合调绘法和全野外调绘法。全野外调绘法即携带调查底图直接到实地，将影像所反映地类信息与实地状况一一对照、辨认，将各种地类位置、界线用规定线划、符号在调查底图上标绘出来，将地物属性标注在调查底图上。最后获得可以反映调查区域内土地运用状况原始调查图件和资料，以此作为内业数据库建设根据。这种调绘办法重要作业都是外业实地进行。综合调绘法是内业解译和外业核算、补充调查相结合调绘办法。一方面在室内采用遥感和 GIS 软件直接对影像进行解译，也可以运用已有土地运用数据库与调查底图套合后解译，根据影像对界线进行调节。将可以确认地类和界线、不可以确认地类或界线、无法解译影像等，分别用不同线划、颜色、注记、符号等形式标绘在调查底图上，然后在实地对内业标绘地类、界线等内容逐个进行核算、修正或补充调查。将不对的予以修正，并补测新增长地物，用规定符号在调查底图上标绘出来，将地物属性标注在调查底图上。最后获得可以反映调查区域内土地运用状况原始调查图件和资料，以此作为内业数据库建设根据。综合调绘法采用了内外业结合手段，充分发挥了遥感和 GIS 技术内业优势，精度高又可以节约时间且工作强度较低，合用于影像现势性强、辨别率高、具备影像解译能力和一定调查经验人员使用；全野外调绘工作可以一次性所有完毕，精度高但用时较长且工作强度较大，合用于影像辨别率较低、影像现势性不强、影像解译能力较差和调查经验局限性人员使用。a.外业调绘工作普通程序掌握调绘底图比例尺。用以建立实体地物与其在图上反映之间比例关系。拟定验证样区。应用遥感影像进行土地资源调查时，要详细依照制图比例尺及其地面复杂限度，以及解译疑难图斑等按路线分派。选好站立点。站立点要选在地势高、视野广、先后两次停顿所画地物能连起来明显地物点上。调绘时由远及近，由整体到局部，先由明显地物逐渐展开。拟定调绘底图方位。调绘时，一定要使调绘底图方位和实地方位一致。抓住特性地物，并远看近判断相结合，这有助于地物综合取舍和描绘精确性。边调绘地类边检查，不得漏掉和重复。应用GPS进行地物补测。由于遥感图像获取时间与进行土地调查时间有一定差距，即图象现势性限制，因而进行地物补测工作是必要。普通采用GPS实地测量方式进行，惯用办法有直接补测法、简易间接补测法和仪器补测法。调绘整饰。填写作业手簿。b.样区调绘验证这是应用遥感影像进行土地资源调查与制图时外业工序。中小比例尺调查是在室内地类判读调绘完毕基本上，依照验证记录 规定，选取某些有代表性样区，在野外验证判断地类判对率与界线勾绘精度。大比例尺制图要对一定样区逐块实地验证。普通对疑难影像也要进行实地验证。2.2.2 GPS给外业工作带来优势 .1.全天候，不受任何天气影响； .2.全球覆盖（高达98%）； . 3.七维定点定速定期高精度； 4.迅速、省时、高效率； 5.应用广泛、多功能； 6.可移动定位。 .2.3土地资源调查内业工作中3S技术应用（GIS为主）2.3.1普通常规内业工作按一下环节进行1 转绘工作 通过外业测绘，咱们可以获得一种草图，在这个草图上有土地资源调查所需数据，重要涉及土地质量、分布、运用现状和土地权属，将这些数据进行整顿，再将草图按照一定需求进行转绘，从而获得有一定规范专项地图。2 量算面积 在转绘好以地形图为基本专业图上，本着以图幅为基本控制，分幅进行量算，按面积比例平差，自下而上逐级进行汇总原则量算地类面积。3边图与图面整饰 在量算面积工作结束后，按照一定 国家或者地方规范要对薄膜分幅图进行整饰，以便进行编图，从而得出更有针对性分幅图。 4成果整顿 涉及清绘出满足出版社规定出版原图和编写调查报告。2.3.2当代土地资源调查内业工作 当代土地资源调查内业工作都可以用GIS完毕。使用地理信息系统进行内业工作可以有如下几步1.数据采集a将外业测绘整饰完毕专业图通过扫描仪进行数字化，或者直接将已通过图像解决遥感影像进行数字化。b通过外业工作调查，可以分别获得某地区土地数量、质量、类型和权属，在调查过程中可先将调查信息记录在相应薄膜纸上，2.数据解决将已经进行了数字化影像或者图像进行矢量化，结合外业调查成果将各个土地资源属性赋予在拟定地物和地类上，从而获得相应成果图。a增添漏掉数据。涉及点状地物属性、线状地物属性、地类区划、地类代码和各种矢量线划。 b保证线划完整。涉及断线、未连接线、错连接线、自相交等，保证数据拓扑对的性，以保证在图形造区过程中可以顺利进行。 c矢量数据位置编辑。通过移动线上节点来保证矢量数据位置对的，要保证误差在可容许范畴内，而地类代码位置是建立属性库与矢量库一种核心，在GIS中，必要保证每个代码落在多边形内，即代码左下角在多边形内。 d数据逻辑对的与完整性。其重要是数据分类与分层对的性，可通过对数据检核后再进行对的编辑。由于GIS数据可以存储在不同层次，在可视化过程中可以选取不同层次进行显示，重要是根据自己需要检索规定进行不同层次叠加可视化。这是GIS和老式数据平台一大优势，老式地图在成图后来就不可以更改它显示侧重点，如果面面俱到话会使得图纸显得杂乱无章并且字体密度过大，而GIS可以一图多用，可以按照操作者意愿来调节。 e矢量数据参数纠正。为了规范数据，必要检查采集后数据各种参数，如有错误，数量少可逐个改正，数量多可通过统改方式。 f清除多余数据。如微短线，不必要点等。 通过以上几步不但将所需数据进行完整获取和输入，并且删去了多余数据，使得GIS平台中图即达到了数据规定，又避免了一定限度数据冗余，在可视化过程中更加清晰和简洁。3.建立地方或者国家土地资源数据库。 GIS在土地资源调查中作用既是数据库，又是工具箱。基于数据库GIS可以存储空间数据、属性数据，通过空间关系模型将两者连接起来，高效率地存取数据、查询和制图。同步，还可以从数据库中抽取数据，输入到其她模型或空间分析程序中，或者和其她专门调查获得表状数据相结合，为决策服务。数据库重要需要涉及有关地物点、线、面文献，地物地类属性。4.数据分析 数据分析，也就是咱们常说数据解决，重要是指对已有地理数据库进行空间分析，重点是各种算法，而在本次土地运用调查中，重要是计算各类土地运用面积，在建库过程中，咱们所记录多边形面积不能作为最后土地面积，在实际计算中，要扣除投影影响以及地物所占面积，这就需要对已做好属性库进行空间量算分析，详细算法软件中带有。另一方面是可是化查询功能，涉及地类分布、地类面积、地类类型等，从而等到某些隐性信息，例如耕地增长或减少，林地面积变化，沙地移动趋势，盐碱地等变化状况。这些信息不直接存在数据库中，因此有学者把这些信息称为“数据库中数据”，即需要通过对数据库中数据整体分析得到新信息方式，近来也成了一种热门话题。2.3.3 GIS给土地资源调查带来重要优势有：1.改进地图制作。2.更有效地查询、检索。3.迅速、广泛地获取有关信息，在更大领域探讨各种方案也许。4.增强分析能力。5.便于和公众、非专业人员交流、沟通。6.提高服务质量，缩短工作周期。7.可以一图多用，分层提获得出专项地图或者所需要地物等数据。2.4土地资源调查检查验收中3S技术应用1外业调绘和补测地物着重检查各种地类鉴别、地类界线精度线状地物测量、新增地物补测等。2内业工作重点检查转绘精度、面积量算精度、成图质量等。3.小结土地资源调查关系到咱们国家诸多决策，在国家或者地方性政策采用中，土地资源调查提供了重要根据。3S技术是相对先进技术，3S技术也是一种有机整体 ，RS用于提供大量实时、动态、迅速、便宜地理信息；GPS用于空间数据迅速定位，为遥感数据提供空间坐标，并对遥感数据进行校正和检查；GIS用于对空间数据进行存贮、管理、查询、分析和可视化，将大量抽象记录数据变成直观专项图和记录报表等。集 RS、GPS、GIS技术功能为一体，可构成高度自动化、实时化和智能化地理信息系统，为各种应用提供科学决策征询，以解决顾客也许提出各种复杂问题。随着时代推移和技术发展，3S技术优势会更加明显，3S技术在土地资源调查中广泛应用是大势所趋。