基于3S技术的土地利用动态监测

【摘　要】 准确把握土地使用状况是依法实施土地资源管理的基础。3S(GPS、RS、GIS)技术因具有快速、准确、实时、大范围的对地观测能力及强大的空间信息加工、处理和分析能力,而成为土地使用动态监测的首要技术手段,结合“3S”技术对土地利用动态变化进行监测，不仅能准确及时的提供土地利用现状信息，还能从宏观和微观两方面观察土地利用的变化。

【关键词】 3S技术 RS GIS GPS 土地利用动态监测

1.“3S”技术以其应用

1.1 GIS技术

地理信息系统是有计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，支持空间数据的采集、管理、处理、分析和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。GIS独特的空间查询、空间分析能力以及可视化表达、地理过程的演变模拟和决策支持，使其广泛应用于政府国土、环境、人口等资源的调查、统计、分析、管理及决策，区域规划管理和城市基础设施，行业规划管理，大型工程规划设计、市场分析、商业与服务管理等方面。

1.2 GPS技术

GPS全称“Global Positioning System”。由美国国防部于20世纪70年代开始设计、研制，于1993年全部建成。经过20年，耗资超过300亿美元，是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大的空间计划。GPS主要由三部分构成：空间部分、地面控制系统、用户设备部分。

1.3 RS技术

遥感，即遥远的感知，是非接触的、远距离的探测技术。遥感技术包括传感器技术，信息传输技术，信息处理、提取和应用技术，目标信息特征的分析与测量技术等。

1.4 3S集成技术

3S集成技术是指将上述三种对地观测新技术及其它相关技术有机地集成在一起，目前一般是综合利用RS、GPS与GIS技术，通过对不同时期的遥感数据的分类和比较来获取土地利用变化信息，研究土地利用变化的时空特征和驱动力分析，并对土地利用变化进行预测，为土地利用规划的调整和土地利用用途的管制、监察提供决策和技术支撑。

2. 基于3S技术的土地利用动态变化的研究

2.1土地利用动态监测技术流程(如下图)

2.2 遥感数据的选择与预处理

关于遥感数据的选择，可以根据研究对象的空间尺度和指标，采用不同的遥感平台及数据。土地利用变化状况因其时间上和空间上的不确定二呈现出十分复杂的地表形态，卫星数据以其宏观、快速、准确、实时的特点被广泛的应用于土地利用动态监测中。为了使图像上感兴趣的特征得以加强，使图像变得清晰、解译性高，通常要进行遥感图像增强处理，以便于显示、观察、进一步分析与处理。图像增强包括空域增强方法和频域增强方法。

2.3 遥感数据融合

图像融合是将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。数据融合是通过对某一研究对象的多源遥感图像数据进行综合分析处理，产生比较单一的信息源，从而实现对地物更精确、更可靠的分析和识别。

2.4 土地变化信息的提取

在人类社会生产系统和消费系统的关系框架下，人口、社会经济、政治制度和政策、文化、民族风俗是土地利用变化的驱动力，而土地利用变化又是土地覆盖变化最直接的驱动因子。土地利用变化信息提取是通过计算机与人工识别相结合，提取出土地利用变化在多时相遥感影像上的表现信息，并进行处理和数理统计，从而输出变化信息成果的过程。变化信息的发现是变化信息提取中最关键的一步。变化信息发现的方式有三种：人工发现、自动发现、自动与人工相结合的方法。其中自动发现方法主要有光谱特征变异法、假彩色合成法、主成分分析法、分类后比较法等。

2.5 数据的处理及分析

空间数据的更新:（1）图斑。对图斑来说，其变更的主要表现方式为:a新增边界线—图斑分裂;b删除边界线—图斑合并;c新增、删除边界线同时存在—图斑的合并与分裂都存在;（2）线状地物。对于线状地物来说，其变更的主要方式有:a新增线状地物b删除线状地物: c线状地物的宽度发生变化d线状地物的分裂与合并;（3）零星地物。对于零星地物来说，主要的变更方式有:a新增零星地物: b删除零星地物: c零星地物的面积改变:在更新土地线状利用图中，除了更新每幅图变化图斑和相应的属性以外，还应该重新建立拓扑关系，并将结果入库，更新数据库有关内容。

对更新的数据库进行分析:（1）叠加分析,将统一区域范围内两个不同图层的数据叠加在一起，形成一个新的图层，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和分布区域。（2）统计分析对土地利用线状图和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。

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，实习土地利用动态监测，为管理部门提供决策支持服务。

结论

土地利用的动态监测不仅是土地管理部门的重要工作内容，而且直接关系到区域国民经济的持续发展。

（1）用遥感手段可以主动的反响土地利用变化信息，提取变化地块的大致区域，增加了变更的客观性；而传统的监测方法大部分需要手工、人工完成，且往往需要消耗大量的时间和人力物力进行土地调查，且难以保证数据的精度。

（2）使用GIS制成的数字地形图可以十分方便、快速的进行空间分析、综合、提取和修改。而且成图周期短、成本低，同时也方便管理。

（3）GPS测量的数据与遥感的数据都是以数字方式存储，可直接输入GIS系统成图，避免了传统方法中转绘、清绘带来的误差。

（4）3S集成技术是现代土地资源管理内涵发生了深刻的变化，不仅提高了数据获取的精度，而且提高了工作效率。也彻底改变了我国传统落后的土地资源管理技术和模式。

随着3S技术的不断发展必定会推动我国土地利用监测、土地资源调查等领域的进步，加快土地资源管理的现代化进程。

参考文献：

[1] 査显节，邢立新，“3S”技术在土地资源中的应用综述，世界地质，2000年12月第19卷4期.

[2] 葛吉奇，地籍管理，西安地图出版社，2002.

[3] 牛志春，倪绍祥，土地利用动态监测中数据融合方法的研究进展，南京师大学报（自然科学版），2002年第25卷第3期.

[4] 韦玉春，汤国安，杨昕等，遥感数字图像处理教程，科学出版社，2007.

（作者单位：东北农业大学）