3S技术在土地资源信息提取中的应用研究_以湖北省蕲春县为例

第3期2010年9月四川林勘设计SI CHUAN F ORESTRY EXP LORATI O N AND DESI G NNo.3Sep.20103S技术在土地资源信息提取中的应用研究—以湖北省蕲春县为例3魏丹1,曾春阳2,唐代生3,4(1.广东省林业科学研究院,广州510520;2.广西壮族自治区林业勘测设计院,南宁530011;3.中南林业科技大学,长沙410004;4.武汉大学空间信息与数字工程研究中心,武汉430079)摘　要:本研究以湖北省蕲春县的印度I RS P6遥感影像为信息源,以A rcGI S9.2为空间地理数据处理平台,综合利用3S技术提取该县土地利用类型信息,建立了能与图形数据库互查的属性数据库,并通过解译精度检验。

提出了适用于土地利用类型信息提取的3S技术处理方法,实现了土地资源的计算机管理,为掌握土地资源动态消长情况和土地资源的可持续利用提供决策性依据。

关键词:土地资源;遥感;3S技术;信息提取;蕲春县Applica ti on of3S Technology in Extracti n g Land Resources Informa ti on—A Ca se Study of Q i chun Coun ty,Hube iW E IDan1,ZENG Chun2yang2,T ANG Dai2sheng3,4(1.Guangdong Acade my of Forestry Science,Guangzhou510520,China;2.Guangxi Forestry Survey and Design I nstitute,Nanning530011,China;3.Central S outh University of Forestry Science and Technol ogy,Changsha410004,China;4.Spatial I nf or mati on and D igital Engineering Research Center ofW uhan University,W uhan430079,China.)Abstract:Taking re mote sensing i m ages of Q ichun County in Hubei Pr ovince fr omI ndian I RS2P6as inf or mati on s ources,with A rcGI S9.2as the s pacial geographicdata p r ocessing p latf or m,authors extracted the inf or mati on about land using typesof this county by3S technol ogy,set up the attribute databases linked with thegraphic databases,and perf or med accuracy testing by inter p retati on.This paperput up3S technol ogy treat m ent methods app lying t o extract the inf or mati on aboutland using types,achieved the computer manage ment f or land res ources,in ordert o contr ol the syngenetic successi on of land res ources and p r ovide the decisi on2making basis f or the sustainable ultilizing of land res ources.Key words:Land res ource,RS,3S technol ogy,I nfor mati on extract,Q ichunCounty 我国的县域资源调查以往多是以人工调查为主,其调查周期长,工作量大,费用高,常规的调查手段在精度、时间上已经很难满足生产和社会的需要。

全球定位技术(GPS)、资源卫星遥感技术(RS)、地理信息系统技术(GI S)的集成应用能够快速、准确的查清县域土地类型的现状,及时采取3收稿日期:2010-05-10基金项目:2007年湖南省科技厅科技计划重点项目(2007[F]4200)作者简介:魏丹(1982～),女,辽宁省大石桥市,助理工程师,主要从事园林景观规划设计、数字林业方面的研究。

对策,进行科学的管理。

根据县域土地资源的特点,本文对I RS P6遥感影像图进行了处理,建立了湖北省蕲春县土地类型遥感解译标志表,综合利用RS 、GPS 、GI S 建立了湖北省蕲春县土地资源现状分布数据库,制作了蕲春县土地利用类型分布图。

1　研究区概况蕲春县地处鄂东边陲,大别山南麓,长江中下游北岸。

地势北高南低,北部为山区,中部为丘陵地带,南部为平畈围区,属亚热带大陆性季风气候,四季分明,雨量充沛,气候温和。

县域面积2398km 2,总人口94.97万人。

2　研究方法如图1所示,本研究利用2005年印度I RS P6卫星遥感数据,其全色波段空间分辨率为5.8m ,多光谱空间分辨率为24m 。

采用ERDAS9.1对影像图进行数据处理,包括几何校正、影像融合、影像拼接、影像增强,通过GCP 数据,对图像进行几何精校正;利用配准好的地形图、全县行政区划界线电子图等资料,对影像进行裁剪,并结合野外调查建立的解译标志,通过传统的目视判读,在人机交互方式下,利用A rcGI S9.2对各土地利用类型进行边界勾绘并赋属性值,在Geodatabase 直接建库,通过拓扑生成土地利用类型数据库,经过精度检验,绘制土地分类图。

图1　技术路线图Fig .1　The technol ogical fl owchart2.1　资料收集基础资料:范围所涉及的1:50000的地形图共13幅;《湖北省蕲春县山区综合开发“十一五”(2005-2010年)规划》;2005年印度I RS P6卫星遥感数据;全县以乡镇为单位的行政区划界线电子图。

硬件配置:手持Geo X M GPS 接收机、PC 机、扫描仪、打印机、计算器等。

软件平台:图像处理软件采用A rcGI S9.2、ERDAS9.1、GPS Pathfinder Office 、Phot oshop cs;数据库平台采用V isual Foxp r o6.0。

2.2　建立土地分类系统本次研究以遥感解译为主导,以《土地利用现状分类》(G B /T 21010-2007)、《村镇规划标准》(G B50188-93)以及《森林资源规划设计调查主要技术规定》(林资发[2003]61号)为基础,并结合本区域的特点,将土地利用斑块划分为4个一级地类:林地、耕地、水域及其它;并对林地进行二级地类分类:针叶林、阔叶林、灌木林、疏林地及无林地。

2.3　遥感图像的处理2.3.1　影像融合将具有高空间分辨率的全色波段影像与具有丰富光谱信息的多光谱影像进行融合运算,可以形成兼有高空间分辨率和多光谱彩色信息的融合影像。

本次选择融合模型时,尽可能的使影像在色彩上能正确地反映出地面上各主要土地类型及植被信息,在空间上也能分辨出各种地物。

2.3.2　影像增强由于图像是多种信息的综合反映,因此往往受自然地理现象的限制或季节影响,为使影像便于肉眼判读,需要对其进行图像增强处理。

影像增强后的图像,为外业调查小班的区划、建立解译标志、训练样区、最大限度地提取图像所反映的地类信息,提供可靠的数据类型,提高了成果精度。

本次研究中,为了区分出不同的地类特征,在色彩上采用符合真实景物的色彩合成方式。

2.3.3　影像拼接遥感图像的拼接处理是要将具有地理参考的45四川林勘设计　2010年第3期若干相邻图像合并成一幅图像或一组图像。

本次涉及蕲春县的遥感图像共2景,选出后,直接进行拼接。

2.3.4　野外GPS点的数据采集以遥感影像图为基础,利用型号为Geo X M 的手持GPS接收机,进行地面控制点(GCP)数据采集。

根据行政区划的特点,在蕲春县的13个乡镇采集了93个GPS控制点,尽可能选在固定地物的交叉点(如铁路与河岸交点,人工水渠交叉点、公路交叉点等)上,在山区与丘陵无精确定位的标志情况下利用半固定的地形地物交叉点(如山顶,河流交叉点,水库坝址等)。

2.3.5　几何精校正、裁剪利用经过差分后的GCP数据,实现几何精校正。

根据以往的研究经验,一般采用最高次数二次或三次就可以达到校正精度的要求。

本次运用二次多项式进行几何精校正,用最邻近点内插法进行像元的重采样。

再根据行政区划界线把遥感影像裁剪出来,以利于以后的管理和区划。

2.4　外业建标野外解译标志的建立与GPS点的采集同时进行,采用路线调查与典型样地调查相结合的方法,合理选择勘查路线。

调查内容为各种不同典型类型的地类,色调齐全并具有代表性,在经过预处理的遥感影像图与实地情况相对照,进行图班勾绘,同时进行拍照。

获得各地类在影像图上的影像特征,并将各类型的影像色调、光泽、质感、几何形状以及地名等因子记载下来,建立判读调查表,最终影像解译标志表(如表1)。

2.5　内业解译区划利用遥感影像资料解译编制各种专题地图,其最终成果是将影像图转化为矢量图。

因此,基础底图的编制工作是关系到专题制图质量的重要前提。

小班判读人员在A rcGI S9.2软件的环境下,在屏幕上调出经过处理后的遥感影像图和配准好的1:50000地形图,参照通过外业采集的解译标志,直接用鼠标对各种地类进行边界勾绘,赋小班属性值。

区划完成后将其保存为通用的shapefile格式文件。

表1　蕲春县土地利用类型遥感解译标志Table1Re mote sensing inter p retable sign ofland classificati on in Q ichun地类影像特征形状亮度色调结构纹理相关分布或地域分布针叶林连续性强偏亮深绿、暗绿,色调均匀颗粒紧密、界线明显坡度较小的阴坡、阳坡面阔叶林连续性强较亮亮绿、浅绿颗粒紧密、界线明显平地、水域旁、公路沿线、沟谷疏林地云雾状斑点较亮绿色、间有其它杂色颗粒粗糙分布不确定灌木林地不规则斑点偏暗浅褐红、浅绿相伴颗粒较细山顶、比较贫瘠的山区无林地云雾状斑点、不规则斑点较亮零星淡绿色颗粒较细比较贫瘠的山区耕地条形状、斑块状较亮蓝色、灰绿色颗粒紧凑、界线明显河流旁,平地,山沟,地势低洼处水域带状、斑点状较亮蓝色、深蓝色颗粒紧凑沟谷,明显的河流其它斑块状、直线、曲线中亮度酒红、白色、灰白色颗粒粗糙平坝,建筑,河流两旁2.6　数据库的建立土地资源现状分布图是对土地资源分布现状直观、形象的表达,而更详细的土地资源信息需要建立属性数据库来补充丰富。