利用高分辨率卫星影像进行土地利用变更调查

郑　巍

[摘 要]随着遥感影像分辨率的不断提高,高分辨率遥感影像在土地工作中的利用将日益广泛。本文结合实际工作中利用Quik Bird影像进行大比例尺土地利用变更调查的试验,总结了高分辨率遥感影像进行土地利用变更调查的方法及试验的精度分析,并提出目前利用高分辨率遥感影像存在的困难,为今后的使用者提供借鉴。

[关键词]遥感;监测;;图斑;像元;土地利用变更调查;RTK

一、概述

运用遥感技术进行土地利用现状调查,以摸清土地数量及分布情况,是遥感应用中最早、研究最多的一项基础性工作。

在这一方面,无论利用航像片,还是卫星像片,无论在目视判读还是数字图像处理,均积累了许多经验。但是如何利用高分辨率遥感数据进行大比例尺的土地利用现状调查还有待进一步研究。

二、工作方法

土地利用现状变更调查主要需解决两个问题:一是找出变化的区域,即监测;二是对变化的区域按一定精度量测上图。

土地利用遥感监测是基于同一区域不同年份的同一时相影像间存在着光谱特征差异的原理,来识别土地利用状态变化的工作。常用的土地利用遥感监测方法基本上可以分两种:即逐个像元比较法和分类后比较法。

结合工作的具体情况,本次采用了逐个像元比较法进行作业,即利用精纠正后的Quik Bird卫星影像与前一年度的航摄影像进行比较找出变化的区域,再对变化区域进行分类辨别。

1.变化图斑、地物的判读。采用逐个像元比较法,即对不同时相的影像作相应的处理后,采用光谱特征变异法。当两个不同源数据存在较大的时相差时,受实际土地利用变化的影响,不同时相的影像在相同位置处将对应不同的地面目标,导致光谱特征不一致,从而检测出变化信息。

对于变化区域地类的识别我们采用了目视解译法。将校正后按1/2000比例尺大小进行分幅的影像与已有的土地利用现状图在计算机上套合,套合精度应在0.5个像元内,套合后将地形要素和土地利用要素完整准确的表示齐全。作业时逐幅判读,并将不同地类用不同颜色来填充并填写变化图斑、线状地物手簿。

2.变化图斑界、地物的提取。将纠正后按1/2000大小进行分幅的影像与1/1000的地形图套合,图形矢量层与影像套合的精度应在0.5个像元内。对利用人工目视判断法查找出的变化区域进行地物的线划提取,并按1/1000地形图要求进行标绘。影像不清楚的做标记,以便外业调绘重点修测。

3.外业调绘和精度检验。由于内业对于很多地类无法区分(如菜地和旱地等不容易区分),所以外业需进行补充性的调绘。

外业凋绘利用GPS(RTK)和全站仪相结合,对变化区域的地物和地类进行实地核实和测量,将测量结果与利用影像提取的线划成果进行比较,检测出利用遥感影像提取线划的各点误差及变更地类图斑面积误差。

三、精度及成果分析

1.测点与精纠正后影像点坐标的比较。将外业用RTK实测的明显地物点坐标与纠正后的射影像图上的提取坐标进行了比较:最大点位误差为0.917米、最小点位误差位0.02米,点位中误差位0.46米。原有1/1000地形图上的地物点坐标与影像图上的坐标比较后发现,最大点位误差为0.97米、最小点位误差位0.17米,点位中误差位0.52米。根据图上地物点点位中误差不得大于图上的0.5mm的要求,可见在纠正后的正射影像图上的平坦地区可以采集明显影像的坐标更新1/1000地形图。

2.实地丈量边长与精纠正后影像上相应得边长比较。在外业,我们结合影像选取200条明显的地物进行实地丈量,丈量的成果与内业在影像图中采集的边长进行比较,最大误差为0.65米,最小误差为0.01米,相对中误差为0.17米。根据图上地物点间距中误差不得大于图上0.4mm;重要建筑物及权属界址点、相关的地物其间距误差不得大于图上的0.8mm。可见,对于1/1000地形图在精纠正的影像图中采集影像明显的地物完全可以满足成图的需要。

3.地类面积的比较。在测区内我们选取了63块,按1/500地形图要求进行实测作为面积比较的地块,这些地块在影像中均是清晰的,比较后得出,最大相对误差为18.98%,最小相对误差为0.05%,相对误差的中误差为4.7%,可见影像明显的地类边界可以用纠正后的遥感影像勾划出的地类边界来代替实测地类边界。

4.地类判读。内业判读发生变化的地类范围为1 024块,实地调查后发生变化的地类范围为1 220块,内业判读准确率位83.93%。

可见,如果能及时的获取高分辨率的卫星遥感影像,经精纠正后用于土地利用现状调查,可以使大量的外业工作由室内来完成,大大减少了外业的工作量,且对外业工作有了具体的指导作用,避免外业工作的盲目性,对整个工作能起到事半功倍的效果。

四、存在的困难

目前高分辨率的卫星遥感影像的应用还存在一些问题。

1.获取数据相对困难。由于目前高分辨率卫星遥感影像为可见光遥感,受制于气候条件的影响,获取一幅质量清晰的遥感影像往往周期相对较长,不能完全满足生产的需求。

2.预处理相对困难。数据融合的基础是不同片种之间的几何精纠正和正射处理,而相应的高分辨率影像并没有相对成熟的正射校正模型来完成这一处理。在城市中影像的阴影过多,非正射现象明显,但没有成熟的方法去除阴影和进行正射纠正,使其应用受到限制。

3.对于山区部分的影像,使用现有的模型纠正的精度还不是很理想。从而也限制了它的使用。

4.高分辨率影像处理软硬件设备要求更高。高分辨率影像的发展使其数据量非常庞大,对其进行管理、处理、提取需更先进的处理设备、数据管理软件和信息提取工具。

5.遥感影像的处理和地类的判读对作业员的要求较高,不是所有人都能够达到独立作业的要求。不同作业员对同一地区的判断可能会有不同的结果,作业人员需掌握遥感数据处理、影像的判读、土地分类等方面的知识。□

(编辑/刘佳)