浅析高分辨率遥感影像变化发现技术

摘 要:随着3S技术的不断提高，3S技术已经广泛应用于社会建设的各个方面。本文介绍了运用高分辨率遥感影像与GPS GIS技术进行耕地变化的发现，介绍了变化发现技术的发展情况，以及未来变化发现技术的得可靠性问题。

关键字: 高分辨率遥感； GPS；变化发现技术

Abstract: along with the 3S technology continues to improve, all aspects of 3S technology has been widely applied in social construction. This paper introduces the changes of cultivated land use of high resolution remote sensing images and GPS GIS technology, describes the changes found that the development of technology, and the future changes found the technology to reliability problems.

Keywords: high resolution remote sensing; GPS; change detection technology

中图分类号：文献标识码：A文章编号：

引言:耕地资源是农业生产的基础，粮食生产资源保护是关系国计民生的重要问题。随着中国经济发展、工业化城镇化进程加快与人口增长，粮食供需日益紧张，部分耕地非农化利用的趋势不可逆转，耕地资源日益受到工业和城市土地利用的强烈竞争，区域耕地资源质量也受到不同程度的破坏；耕地数量减少、耕地质量下降与粮食需求量扩张已经成为一对不可避免的矛盾，并在一定程度上威胁到粮食安全。

利用卫星遥感数据自动提取土地覆盖变化信息是遥感监测的常规任务。提取变化信息的方法很多，目前主要有：影像差值法、比值法、植被指数相减法、主成份分析法、光谱特征变异法、分类结果比较法、K-T变换法及G-S变换法等。主成份分析法又包括差异主成份法、多波段主成份法和主成份差异法、实际工作中又常把两种或两种以上的方法结合起来应用。以上各种方法各有其优缺点，文献中也各有评价，实际应用中需要结合具体情况而采用最佳的提取方法。由于GPS能快速、准确和全天候地提供三维位置数据和精确授时，被广泛应用于精密测绘、交通工具导航定位、交通管理等领域。将之用在土地测绘中尚不多见。【1】

1.实施步骤

土地利用变更调查需要调查土地利用属性发生变化的地块，测量它们的变化边界和登记变化属性。为了加速测量工作，在测量之前应该先识别出变化地块的大致位置并标识在图上，供野外测量中使用。先通过遥感数据与往年的土地详查数据进行复合分析来发现变化地块的空间分布。对于通过遥感手段不能发现的变化，可以根据用地申报数据来标识变化地块[2]。

根据变化信息内容的构成和特点，以及遥感数据处理技术的现状和水平，土地利用与覆盖变化信息提取，新旧时期遥感影像（或土地利用与土地覆盖专题图）在经过几何纠正配准和融合处理后，变化信息的提取由变化位置自动发现、变化区域提取、变化类型确定以及变化信息表示四个步骤完成，每一步骤采用相应不同处理方法获得特定的信息内容，实现对变化信息的完整提取【3】。

根据土地变更调查的要求，需要采集两类数据：一是变化地块的地理坐标数据；二是属性数据如权属、利用类型等。测量中移动站和天线视角最好大于基准站的天线视角，一般来说，移动站离基准站的距离每增加100km，移动站的天线视角就增加1度，这样保证移动站的所有可见GPS卫星都包含在基准站的可见卫星中。GPS接收机可由人手持步行，或放在自行车、摩托车、汽车等载体上。当GPS接收机放在时速为60km的汽车上进行测量时，对精度没有影响。在测量中，天线要架在一个支撑杆上，举过人的头顶垂直移动天线，避免严重的地物遮挡。如果发生这种情况，可能导致跟踪的卫星数目小于4个，不能进行三维定位。否则应该将不能进行三维定位的数据从序列中除剔以免影响差分结果。【2】

2.变化发现技术的进展

综合进行土地利用土地覆盖变化研究并在全球区域进行是近10年来随着全球环境演变研究的深入开展起来的。应用卫星图象进行土地利用覆盖动态监测目前在两种区域尺度的范围内开展。一是全球和洲际尺度，二是区域级(亚洲际或更小区域)尺度。二者所选用的信息源不同，近年来的研究在精度上都取得了较大进展。大量的研究在全球和洲际尺度进行，以使用气象卫星NOAA/AVHRR数据进行监测为主。应用AVHRR数据进行全球和洲际尺度的植被变化和土地研究始于1981年。

近20年来，随着我国经济全面高速的发展，土地利用土地覆盖变化较快在国家科委和国家科学基金委“九五”到2010年的重点发展领域和基金优先资助领域中，将土地利用变化对陆地生态系统的影响，人类活动对土地利用状况变化的影响作为其研究的重点之一。为配合IGBP／HDP的工作。在“九五”期间，我国对全球变化的研究项目中涉及了多项土地利用／土地覆盖变化的研究项目，如：国家自然科学基金重大项目(九五)“中国陆地农业生态系统与全球变化相互作用机理的研究”中的“土地利用与覆盖变化及其对农业生态系统的影响”子专题，“九五”国家重大基础研究预选项目“我国未来生存环境变化趋势预测研究”中的“中国东北陆地生态系统样带(NECT)对全球变化响应和反馈的研究——NECT样带的土地利用和土地覆盖的研究”等。这些项目与IGBP／HDPLUCC的研究自标基本一致。【4】

3.结束语:变化发现技术的应用前景土地利用动态监测系统是实用性很强的系统。现在，大多数的研究集中在土地分类上，在建立了本底数据库以后，更新时如果按常规方法进行第二次分类，这样等于重复建库，在时间和效率上是明显不利的。怎样利用新、旧的卫星影像快速地发现变化区，并根据其它辅助信息（如导入）判定变化区的性质，更新本底数据库，研究土地利用的变化可能带来的结果，是土地利用动态监测中最为关键的技术。

我国的土地利用覆盖变化遥感监测研究开始于80年代，在应用高分辨率遥感进行土地利用覆盖变化遥感监测方面已开展了许多工作，国家“九五”科技攻关项目中也将其被列为重点。我国的监测工作具有监测方法多样、监测空间尺度广泛和时间尺度跨度大等特点。目前我国的土地利用覆盖变化遥感监测研究正在迅速深入开展，将在监测方法、计算机信息提取技术等方面取得更大的成果。【4】

参考文献:

石淑芹，陈佑启，姚艳敏，李志斌，何英彬.基于3S技术的区域性耕地资源变化影响评价模式研究.农业工程学报，2008,24（7）

张显峰，崔伟宏.运用差分GPS动态获取高精度土地资源变化数据的新技术.中国科学院遥感应用研究所

3.张继贤.论土地利用与覆盖变化遥感信息提取技术框架.中国测绘科学研究院

4.刘慧平，朱启疆.应用高分辨率遥感数据进行土地利用与覆盖变化监测的方法及其研究进展.北京师范大学资源与环境科学系