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基于高分辨率遥感影像的土地利用数据库建设

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王文清

(河南省国土资源厅信息中心郑州450016)

总结:针对当前公司和省级国土资源管理的要求土地利用数据,在高分辨率遥感影像处理,基于遥感影像的土地利用信息提取和数据库建设方面进行有益的尝试,以便为土地和资源管理提供快速准确的土地利用信息,并提供基本信息国土资源服务与管理辅助决策工具。

关键字:高分辨率遥感影像土地利用数据库

0前言

中国人口众多,土地稀少,耕地资源稀缺,而且当前处于工业化城市化进程中的快速发展时期,耕地保护与建设用地需求之间的矛盾进一步突出。充分利用技术优势与时俱进,与控制布局和调节经济杠杆的效率有关。河南省位于中国北部和南部之间的边界,具有三个地形:平原,丘陵和山脉。本文利用法国SPOT 5卫星影像数据,基于河南省遥感影像信息,对省级土地利用数据库进行试点建设,以快速获得公司和省级水平。国土资源管理所需的土地使用状况。

1试点地区和遥感图像数据源的基本情况

河南省位于黄河中下游,面积16.7万平方公里,其中74,000平方公里为山区和丘陵地带。共有93,000平方公里的平原和盆地。使用法国SPOT 5数据源,分辨率为2.5 m,覆盖河南全省,数据采集时间为2005年至2007年。总数据为79个场景,数据质量良好,基本满足一般条件下的图像分类。但是,由于图像接收时间跨度较大,并且由于河南省的鲜明特点,大多集中在春季和秋季,这是由于 e79fa5e98193e78988e69d8331333433616233 ,存在覆盖全省的图像存在明显的色差问题。

2遥感图像数据处理

同步接收单视图全色和多光谱数据,其图形的几何相关性更好。图像处理使用首次配准融合,后校正的顺序主要包括图像配准,融合,正射和镶嵌,裁剪等。

2.1图像配准

图像配准采用ERDAS软件中的相对配准方法,多光谱数据采用XS2(红色),XS3(绿色),XS1(蓝色)波段组合形式,重采样采用双线性插值方法,以场景为配准单位,SPOT 5为全色以数据为注册依据,统一选择注册控制点。对于在接收侧具有较大视角和地形波动的单个区域,增加控制点采集密度。

2.2图像融合

使用乘积变换融合方法和ANDORRE融合方法来合成具有全色和多光谱两个空间分辨率的数据。融合后,调整后的直方图,USM锐化,色彩平衡,色度饱和度调整和对比度增强可改善图像的视觉效果,使整个场景图像色彩真实,均匀,清晰,并增强纹理等主题信息。 。

2.3图像正射校正

图像正射校正使用ERDAS软件的LPS正射校正模块,使用SPOT 5物理模型,每个场景的25个图像控制点均匀分布在整个场景图像中在每个相邻场景图像的重叠区域中有两个以上的公共图像控制点。正射校正基于实际的图像控制点和1:50,000 DEM,并且场景用作对融合数据进行正射校正的单位。

2.4图像拼接

图像拼接以工作区域为单位,尝试选择场景之间的拼接线之间明显的边界点,例如线性特征或斑块边界,并尽量避免开阔的云,雾和其他质量相对较差的区域,使马赛克图像的颜色自然过渡,而不会出现裂纹,模糊和重影。

2.5数字正射影像图像制作

数字正射影像图像(DOM)制作使用”图像信息”工具,该工具按照1:1的标准比例进行了裁剪,覆盖了整个县级行政管辖权。根据”高分辨率图像数据处理和数据库构建的技术要求”,将地图用于地图装饰。

3基于遥感影像的土地利用信息提取

3.1河南省土地利用遥感信息分类

结合河南省土地利用特点本文在河南省的全省范围内制定了”基于遥感的土地利用分类”,将土地利用类型分为3个第一类,10个第二类和5个第三类。分类及其对应的意义见表1。

表1基于遥感的河南省土地利用遥感信息分类

3.2土地使用信息的提取

以县级行政管辖区为单位,在正射影像图上叠加乡级以上的行政区域,合并样本图像信息并参考到现有的土地使用数据库和土地使用的详细调查数据,并使用视觉解释方法提取关于土地使用的当前状态的信息并建立遥感解释标志。遥感影像解释标记的建立有助于缩小不同人员解释的差异,提高解释的准确性。本文使用的SPOT 5遥感图像的地面分辨率很高,因此大多数功能都相对直观且易于解释。典型的照片如图1所示。

图1典型的照片

本文使用的大多数数据源是因此,在春季和夏季,植被通常是绿色的。耕地多为绿色或浅绿色;水是深蓝色或黑色;居住区比较普通的是黑色和灰色以及灰色和白色;农村居民区为规则或不规则的绿色,灰色和白色;公路大多为深灰色或浅灰色。

详细的特征色调通常会显示规则的纹理。地膜覆盖的秧苗,蔬菜大棚和牲畜养殖场大多为水平排列的条形,但花园较为规则。森林带和花园的北侧或西侧通常被遮蔽,而耕地则没有。另外,根据某些土地类型经常出现在特定位置的事实,可以使用此功能来区分具有相似色调和纹理的土地类型。例如,坑坑和池塘大多出现在农村居民点和河流附近,而工矿区则大多分布在公路和铁路的两侧。

4基于遥感图像信息的土地利用数据库的构建

基于基于遥感图像信息的土地利用数据库的构建,取县(市,区)以单位为单位,结合河南省的实际情况,制定了《高分辨率遥感影像数据处理与数据库建设技术要求》,《省级1:基于遥感影像的100万土地利用数据库标准》等。定义了标准,基于遥感图像的土地分类,文件命名规则,数据分层以及满足数据库建设需要的属性数据结构,根据数据库的要求,将利用矢量数据建立县级别的行政区,地块,线性要素,行政边界,地面控制点,土地边界,注释,样地,不一致的地图等。并逐层输入属性内容层根据标准,建立基于各县遥感影像信息的土地利用数据库。

4.1多元数据合成

根据已建立的土地利用数据库和正射影像数据,根据数据库的光谱和空间特征,将其归类为数据库的类别属性数据进行叠加。遥感数据,通过人机交互的方式收集有关土地利用现状的信息。对于尚未建立土地利用数据库的区域,将对收集到的土地利用状况地图进行扫描,校正,投影和转换,并安装正射影像以协助提取土地利用状况信息。

4.2数据收集

(1)将原始土地状况数据库的管理边界与DOM图像相结合,并根据该图像对管理边界进行校正。

(2)上图中的最小斑块面积:耕地和农村居民区为3 mm×3 mm,其他土地类型为3 mm×5 mm。

(3)线性特征:宽度小于30 m的铁路,公路,河流等沿着图像轮廓的中心线绘制,并根据较大的补丁进行处理等于或等于30 m,作为线性特征当宽度变化大于20%时,将标记为线段。

(4)河流:河流的宽度是基于原始土地利用数据库数据或正射影像的正常水位的水面宽度。

(5)高速公路林带:根据实际宽度绘制高速公路两侧宽度大于或等于30 m的林带。当道路宽度小于30 m,且单侧林带宽度大于30 m时,道路会被标记为线性特征,并根据实际宽度绘制林带。

4.3数据分层

根据省级基于遥感影像的1:10000土地利用数据库标准的分层和命名规则,将使用矢量数据来建立县级行政区域,数据层,例如地图补丁,线性要素,行政边界,地面控制点,地形边界,注释,样本地图补丁和不一致的地图补丁。

4.4建立数据字典

省,省,县三级公司民政部门行政法规标准的行政法规长度均为2位,即乡级和行政村级。区号均为3位数字。 MapGIS软件中县级行政区和市级行政区的组合统称为”县级行政区”。因此,省级行政代码为2位数字,县级行政代码为4位数字,乡镇行政代码为3位数字。

4.5创建联合海图

根据大地坐标为连接的海图建立索引,并记录每张地图的地图名称,地图编号,经度和纬度等信息,这是标准地图输出依据。

4.6建设项目

以县级行政区域为单位,行政区域,行政区域,地块,地块,线性特征,土地的边界,注释,图像,DEM等文件进行数据整理和存储,建立土地利用信息管理数据库。

5基于遥感图像信息的土地利用分类区域的比较分析

基于图像提取的土地利用分类区域与县级原始土地利用数据库区域的比较和分析检查基于图像提取类别信息的准确性。以东部平原地区的两个县,丘陵地区的两个县和山区的两个县为例,进行比较和分析,并带有相对误差(表2)。

计算公式:相对误差= [(遥感数据库面积-原始土地数据库面积)/原始土地数据库面积]×100%

表2分类的相对误差从表2可以看出,道路,铁路,建镇和居民区的面积相对较大,但它们的重量在总体面积相对较小(总计不到16%);其他二级地区的相对误差小于20%,特别是在山区(相对误差小于10%),平原为第二级(相对误差小于15%),丘陵差(相对误差小于20%)。每个县(区)的面积误差小于3%。

6结束语

(1)高分辨率遥感影像信息不仅可以区分第一类耕地,而且第二类耕地的一部分基本正确。这次,基于遥感土地利用信息提取,现场验证已确认斑块的准确率较高,不确定斑块的准确率较低,平原的准确率高于山区,具有更好图像质量的信息提取的准确率也更高。不同类型提取的准确率也不同。建设用地更易于在遥感影像上解释;耕地和园林用地,由于受图像接收时间的影响,在不同季节具有不同的响应谱,丘陵区耕地与贫瘠草地之间的边界不明显,准确率低。

检查结果表明,在土地利用数据库中,土地利用遥感分类结果的准确率达到97%以上,尤其是耕地,居住区等土地类型的准确率更高。超过99%。

(2)使用高分辨率遥感影像建立公司和省级管理部门使用的土地利用状况数据库是可行的。使用MapGIS软件中的高分辨率遥感影像信息检查土地利用数据库的项目文件。检查项目包括:图形和图像的拟合精度,相邻地图边缘的精度,属性数据的精度,每层要素的拓扑以及逻辑错误检查等。检查时,数据收集精度误差小于0.2毫米,相邻图像边距误差小于0.1毫米。图形数据,属性结构和内容均符合技术设计和标准要求。数据库运行正常,可以输出相关报告。

基于遥感图像信息的土地利用数据库与原始详细调查土地利用数据库之间的比较。两者的分类区域对应的错误率大于80%,因此利用遥感影像信息构建土地利用数据库基本上是可行的。

参考

公司测绘局。 2007.基本地理信息数字产品1:10000,1:50,000生产技术法规[M]。北京:测绘出版社

国土资源部。 2000年。TD/T 1010-1999土地使用动态遥感监测条例[S]。北京:地质出版社

国土资源部。 2008.TD/T 1016—2007土地数据库标准[S]。北京:中国标准出版社

廖珂,程锡芳,吴建生等。 2006.高分辨率卫星遥感影像在土地利用变化动态监测中的应用[J]。测绘科学,(6):1115

(原载于《测绘科学》 2009年第10期)

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