3S技术在矿区土地利用动态监测中的应用

程思思，张海昂

（1.核工业航测遥感中心，河北 石家庄 050061；2.石家庄工程技术学校，河北 石家庄 050061）

1 3S集成技术

3S是全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和遥感(RS)的总称。3S集成是指三种技术与其他相关技术的有机结合。它是一个有机组合，在线连接，实时处理和系统的完整性，3S技术的整体结合方式见图1。

图1 3S技术的整体结合方式

矿区土地利用动态监测的实施涉及大量图件、空间数据等指标，时效性要求的监测结果是高质量和管理的，采用现代技术如3s管理是非常必要的，可以提高管理的科学性、管理质量和管理效率。应用3s技术在土地利用动态监测,主要是利用遥感和全球定位系统(GPS)来获取空间数据,在此基础上,建立土地利用动态遥感监测系统和土地利用规划管理信息系统,辅助规划、修改、实施。

集成RS、GPS与GIS等现代高新技术，建立数据收集、现场调查、内部行业处理、统计汇总和分析、绘图、数据库管理和更新于一体的矿区土地利用动态监测系统，实现矿区土地利用动态监测的数字化、智能化、自动化和规范化。

2 3S技术在矿区土地利用动态监测中的应用简述

开采、地表水和矿区环境污染对地表的破坏造成了土地的污染。采取有效措施应对不同时期、不同特点的损害是刻不容缓的。为了有效地挖掘区域土地动态监测，需要利用3 s技术建立矿区土地动态监测系统，系统由数据采集模块、数据处理和信息分析模块和结果输出模块组成。数据和信息采集模块由RS和GPS与传统的测量技术相结合，利用宏观的遥感影像，广泛的土地变化和破坏，实施采矿的回收年限动态监测，从而获得土地演化的全面、三维、动态的数据。通过GIS数据处理和结果输出模块，利用GIS空间分析和数据处理功能，在具体的模型下进行数据处理和处理，支持专家系统对土地演化趋势、规律性和输出通过文本、图形等形式进行输出。3S技术可以实现矿区土地实时动态综合监测，为矿区土地的管理和利用提供强有力的决策支持。

矿区土地利用变化的预测是一个重要的矿区土地利用动态监测的内容,研究和矿区土地复垦的开采沉陷预测的结果可用于定量研究土地受开采影响的重要内容在时间和空间变化规律,从而有效、经济的土地管理措施。下面介绍一种利用遥感技术进行矿区土地利用变化预测的方法——马尔柯夫方法。马尔柯夫法是预测矿区土地利用变化的一种非常有效的方法。方法是利用事物发生与发展之间的转移概率矩阵来预测事物的状态和发展趋势。马尔柯夫过程是一个具有“无后效”的特殊随机过程。

所谓的“无后效应”是指随机过程的步骤(n+1)的状态x(n)的条件概率，x(0) x(1) x(2)…X (n-1)等(n)与上一步的状态无关，但只与X (n)的状态有关。

对矿区土地利用动态变化的研究更为合适，因为在一定条件下，矿区土地利用动态演化具有马尔柯夫过程的性质∶在某一区域，不同土地利用类型之间的相互转化的矿区;矿区土地利用类型的转换过程中包含了许多不被函数关系准确描述的事件。

利用马尔柯夫过程的关键是确定矿区土地利用类型的初始转移概率矩阵P，其数学表达式一般为∶

式（1）中N为研究矿区土地利用类型的数目，pij为初始到末期时由类型i转移为j的概率，

根据马尔柯夫模型，系统所研究的事物在任何时刻的状态概率向量p(n+1)，可由它的初始状态概率向量p(n)和转移概率矩阵来确定：

假如所研究矿区有三个时相，共有1987-1994年和1994-2000年两个时段的土地利用动态变化过程。由于是对未来年份的土地利用变化进行预测，为使预测结果更为接近实际，一般采用土地利用转移概率矩阵来研究矿区土地利用的动态变化预测。根据土地利用结构变化和动态变化数据和土地利用转移矩阵的变化，计算矿区土地利用变化的转移矩阵。这里需要说明的是：由于1994-2000年的时段长为6年，因此，预测时段长为6年，即每经过6年为一步，当n=1时，预测年份为2006年；n=2时，预测年份为2012年，以此类推。通过该方法就可以有效地进行矿区土地利用变化的预测。

3 结论

3S技术对推动矿区土地利用动态监测将具有以下现实意义。

（1）3S集成技术的完善推动土地资源管理的实时性；

（2）遥感技术向“三高”发展。

全球定位系统（GPS）的迅猛发展能够为空间数据库建立提供更为实时、准确的数据，遥感技术（RS）能有效地缩短矿区土地利用动态监测工作的时间，并且更为迅速地提供信息。

[1]胡振琪，李新举，刘宁，等.基于3S技术的黄河三角洲土壤质量自动化评价方法研究.农业工程学报，2005，21（10）：59-63.

[2]胡振琪，贺日兴，魏忠义.矿山土地可持续利用空间数据基础设施建设问题探讨.矿山测量，2000，（4）：16-18.