RS和GIS在土地利用更新调查中的应用

李广生，王文杰，王彦良

（河南省地质测绘总院，河南 郑州450006）

RS和GIS在土地利用更新调查中的应用

李广生，王文杰，王彦良

（河南省地质测绘总院，河南 郑州450006）

土地利用更新调查是保持土地利用调查成果的现势性的重要手段，传统的更新调查方法周期长、精度低且费用较高。近年来RS、GIS技术的迅速发展，为土地利用调查提供了新的调查手段。RS具有宏观性、及时性、动态性及多光谱等优点，GIS具有强大的空间分析和数据管理功能。通过对RS和GIS集成技术的分析研究，利用SPOT－5数据进行遥感解译、影像判读，采用Map GIS作为数据管理平台，详细阐述RS、GIS相结合的技术手段在土地利用更新调查中的具体应用。

土地利用更新调查；RS；GIS

土地利用更新调查（简称土地更新调查或更新调查）指采用不小于土地利用现状调查（简称土地详查）基础图件比例尺的现势性强的遥感资料制作的正射影像图及相同比例尺最新测绘的地形图作为土地更新调查工作底图，参考土地详查和土地变更调查的图件、数据等有关资料，查清土地利用现状的分类、分布、数量、面积和土地所有权状况，在此基础上建设或更新土地利用数据库，对土地详查和土地变更调查成果进行全面更新的调查［1］。

土地利用更新调查是我国国土资源管理的基础性工作之一。一方面，它保持了土地利用调查成果的现势性，满足土地利用数据库建设、土地利用规划及集体土地所有权发证工作的需要；另一方面，它也是土地主管部门制定土地利用政策及对土地利用现状进行监测的依据。

近年来，迅速发展的遥感（RS）技术为土地资源调查提供了更为及时、有效的技术手段。由于其具有宏观性、及时性、动态性及多光谱等优点［2］，并结合计算机快速处理的特点，是常规土地调查技术所无法比拟的；地理信息系统（GIS）由于其强大的空间分析、管理功能为土地利用提供了强大的数据库管理功能。将遥感（RS）技术和地理信息系统（GIS）技术结合起来，实现RS、GIS的集成是目前土地资源调查和动态监测的主要发展趋势［3－4］。在土地利用现状调查中引入RS和GIS技术，大大提高了工作效率，从而形成了利用遥感技术（RS）发现土地利用变化信息，利用地理信息系统技术（GIS）进行土地利用现状数据库更新与管理的运行机制。

1 RS和GIS集成技术

遥感与地理信息系统集成是当前3S应用系统开发中的一个难点，一般而言，遥感为地理信息系统提供主要的信息源，GIS是管理、处理和分析应用空间数据的平台，遥感与地理信息系统集成的目标在于充分利用RS和GIS各自的特点，快速、准确地实现遥感数据与地理信息数据集成和融合分析，为管理和决策提供服务。遥感系统普遍采用以像元为单元的栅格格式存储，而GIS主要以点、线、面（多边形）为单元的图形矢量格式存储，因此，两者集成分析的关键是解决栅格数据和矢量数据的接口问题。要方便、有效地实现RS与GIS集成，主要方法是GIS软件开发平台中需包含高效的栅格数据分析功能，或者GIS软件能够与第三方提供的栅格数据分析软件之间实现很好的数据通信，这也是GIS应用系统中专业应用模型与GIS有效集成所必须解决的问题［5］。

对于RS与GIS的一体化集成，国外有关专家提出了3个发展阶段：①分散集成模式，2个系统虽彼此独立，但相互之间可以通过数据通讯而联系在一起，即以中间文件为数据交换格式连接GIS和RS分析软件；②2个软件模式具有共同的用户界面，做到表面上无缝的结合，数据传输则在内部通过特征码相结合，这只是某种思想和方法的合一，并非将系统完全融合；③具有复合处理功能的软件体，即具有矢、栅一体化管理的、高度集成的融合分析软件。

2．1 技术路线

利用现势性好的航天、航空正射影像图为基础调查资料，经图像处理后，与原有土地利用现状图套合对比，进行预判分析，再通过外业实地调绘、补充调查和内业图数整理，更新土地利用现状图，建设或更新土地利用现状数据库。

2．2 工作流程

采用RS技术和GIS技术集成的办法，以GIS为技术平台，RS影像为工作底图，外业实地调查为依据，土地利用数据库为参考，解译土地利用变更情况。工作流程如图2所示。

2 基于RS和GIS的土地利用更新调查

基于RS和GIS的土地利用更新调查以近期现势性强的航空或航天正射影像图作为工作底图并配以同比例尺最新地形图作为辅助资料，并结合野外实地调查的手段对土地利用状况进行调查，按照国土资源部最新的三级分类标准对土地进行分类，最后建立土地利用数据库。

考虑到项目技术要求、软件集成特点、经费的投入以及土地利用更新调查最终要实现数据格式的统一，工作选用在国土部门广泛应用的MAPGIS为集成平台，利用遥感处理软件PCI对遥感影像进行前期的处理，最后利用基于MAPGIS二次开发的土地利用数据库管理系统进行数据建库。集成模式如图1所示。

图2 土地利用更新调查工作流程

3 应用遥感技术（RS）发现和提取土地变化信息

图1 RS与GIS集成示意图

遥感（RS）技术包括航空摄影和卫星遥感技术，调查如果使用省国土资源厅统一提供的航空正射影像图，可以直接引用；如果采用航天遥感数据，应根据有关规定进行数据处理。本文以SPOT－5 2．5 m分辨率全波段数据为例，介绍土地利用更新调查工作中RS的应用与处理流程。

3．1 RS影像处理

利用PCI在土地利用更新调查中主要对遥感影像作如下工作：

1）影像校正。为了将RS数据与GIS数据实现套合，必须将遥感影像投影到需要的地理坐标系中。利用地形图可采用二阶多项式法等校正方法对遥感影像进行校正，控制点的选取最好在道路交叉点、河流岔口等不随时间变化的地物上。

2）影像增强处理。目的是为了增强局部反差突出纹理细节，并尽可能降低噪声。首先采用线形拉伸的方法增强图像反差，调整视觉效果；然后用高通滤波器对SPOT影像进行锐化处理以增强纹理细节。

3．2 建立遥感解译标志

传统的人工目视解译和计算机自动分类遥感解译方法分别存在耗时多、周期长和分类精度低的弊端，很难满足实际需要。现代计算机技术的迅猛发展给我们提供了新的方法—在计算机屏幕上进行遥感影像的人工目视解译，即遥感影像的屏幕数字化解译。这种方法提高了定位和定性的精度，同时解译结果可以直接进入地理信息系统中。为了统一解译标准，提高解译精度，建立了遥感解译标志，部分解译标志如表1所示。

表1 土地利用遥感解译判读标志

3．3 利用遥感正射影像图进行内业预判

1）界线处理。将县级以上行政界线按照民政部门核准的勘界成果，转绘到原土地详查图上；根据县（市）相关文件，标绘出变化的行政界线、权属界线；行政、权属界线没有变化或有争议的，使用原详查成果。

2）套合对比判读。将航空或航天数据与原土地利用现状图或数据库进行套合。通过人机交互或目视判读，提取地类信息。地类边界以影像为准，地类属性参考原土地详查结果。矢量化方法及精度符合土地利用数据库建设要求。

3）根据判读确定调查原则。通过与原土地利用现状图或数据库的对比，形成4种调查原则（如图3所示）。①一致：对于一致的情况，直接使用原有资料；②少调查：对于影像基本与原有资料符合的情况，采取较少范围地进行调查；③多调查：对于影像数据与原有资料有较大差异的情况，采取多调查的原则；④变更漏或新增地物：对以前变更调查有所遗漏的情况，采取对遗漏区域重新全面调查。

图3 利用遥感监测与原土地变更调查对照

4 GIS软件制图与数据建库

GIS系统平台选用武汉中地公司的MAPGIS，利用MAPGIS对工作底图进行图形化处理，利用“MAPGIS土地利用数据库管理系统”进行数据建库。

4．1 土地利用现状图的分层矢量化

1）行政界线图层。包含整个某市城区和郊区的市界、区界、县界、乡界和行政村界，及农、林、牧、渔场界，居民地外的厂矿、企事业单位的土地所有权界线和使用权属界线，还包含飞地、争议地的界线。根据标准图式把界线按规定设计成相应的线型，并按相应的图层，逐一矢量化。

2）线状地物图层。包含所有1 m、10 m的道路、河流。当线状有变化时，需要在变化处切断，每一条线状都必须是一条完整的线串并注有一个宽度。道路、河流存放在不同的图层。

3）地类图斑层。以行政村为单位，矢量化该村的所有的地类图斑，并在图斑内注记地类代码。行政界线可以作为地类界线，线状地物一般不作地类界线，需要作为地类界线时要求重新矢量化该段线。一个村有几块时，可以分成几个文件，文件名需标注清1、2、3等。一个村里有另外一个村的大片土地时，需要把此块地剔除出来，不能当作飞地处理。争议地放在邻近的村处理。图斑和地类代码按不同的图层存放。

4）零星地物图层。根据外业调查手薄和扫描图，把所有的零星地物按实测的面积用圆圈标绘相应的位置上。

4．2 利用“MAPGIS土地利用数据库管理系统”建数据库

1）建立数据字典。利用“MAPGIS土地利用数据库管理系统”软件把全市的乡、镇、村，各农牧、林场等行政单位按行政级别从大到小，根据有关部门制定的单位行政编码建立数据字典。

2）给图斑赋属性。根据数据字典把已经构成面的地类图斑文件导入“MAPGIS土地利用数据库管理系统”。先利用其图型编辑功能统一赋予各个图斑的权属、地类、性质等属性；然后再修改各块飞地、争议地的权属和性质。

所有的已构面地类图斑文件预处理完成后，把其合成一个文件。经图形相加、减等运算后，把重叠或开天窗的地方处理掉，然后对图斑进行自动编号（所有的编号都是唯一的）。

3）在图斑中加入线状及零星地物属性。将DGN格式的线状地物图和零星地物图导入MAPGIS并与其图斑属性相关联。经过数据编辑和处理，自动把关联的线状地物和零星地物的扣除面积赋给各个耕地地类图斑的属性库。

4）扣除耕地田埂面积。根据要求在不同的坡度下赋予耕地地类图斑相应的田埂系数，根据此田埂系数，自动生成各个图斑的毛面积和净面积。

5）面积汇总、出台账和成果图。利用“MAPGIS土地利用数据库管理系统”软件的汇总统计功能，形成最终的各种台账、汇总表。最后对图形进行整饰，打印出各种土地利用现状图。

5 结束语

土地利用变更是土地管理中最基础、最重要的环节。常规的土地变更调查方法，获取数据周期长而且精度差，数据和图件的管理、传输、分析手段落后，无法提供及时准确、全方位的信息。本次调查中所采用的RS、GIS相结合的方法，既发挥了RS获取数据速度快、精度高、范围广的特点，又发挥了GIS对数据管理与分析的优势。在缩短调查时间的同时，保证调查精度，节省调查费用。而且应用一体化技术得到的土地利用专题图很好地把RS的栅格影像与GIS的矢量数据结合在一起，可以更加直观地反映土地利用的变化状况。

［1］欧名豪．土地利用管理［M］．北京：中国农业出版社，2002．

［2］邓良基．遥感基础与应用［M］．北京：中国农业出版社，2002．

［3］毛政元，李霖．“3S”集成及其应用［J］．华中师范大学学报，2002，36（3）：385－388．

［4］潘瑜春，王纪华．基于GIS和RS的应用分析系统集成研究［J］．计算机工程，2005，31（15）：44－46．

The application of RS ＆GIS into changes in land

LI Guang－sheng，WANG Wen－jie，WANG Yan－liang
（Henan Geological Institute of Surveying and Mapping，Zhengzhou 450006，China）

The updating investigation of land use is a current important means to keep the land use survey but traditional investigation updating method requires the investigation of long period，high cost and low precision．In recent years，the rapid development of the technology of RS，GIS，for the land use survey provides new means of investigation．Based on the RS and GIS integration analysis，elaborated RS，GIS combination technology in updating investigation of land is used in specific applications．

updated land utilization survey；RS；GIS

P237；P208

A

1006－7949（2012）03－0074－04

2011－07－09

李广生（1967－），男，工程师．

［责任编辑张德福］