土地资源学53第五章土地调查(备课2012),3S技术

3、3S技术在土地资源调查中应用有哪些特点？
RS： 即遥感技术。可客观、全面、立体、实时放映 地物地貌景观，可通过遥感成像特征及土地资源自 然要素的对应关系，快速解译土地类型和土地利用 类型及空间分布界线，为土地资源调查提供了省时、 省力、快速、准确的技术手段。
GIS：即地理信息系统。可对RS和实地调查和相关资 料提供信息数据处理的平台，可对调查区的土地单 元建立属性数据库和空间属性数据库（图形），可 对数据进行编辑、存储、组织、空间查询和分析， 直接为用户提供调查成果。
通过对遥感资料的初步研究以及对有关图件和 资料的分析．便可大致辨别出研究区的地形、 地表组成物质、地表覆盖物(包括土地利用)和水 体等。地表覆盖物类型如森林、草地、耕地等 主要依靠影像的灰阶或色调的变化加以识别。
（灰阶）
即若干大小不同并按顺序排列的一系列灰度组 合。是遥感影像目视判读的一种工具，用来帮 助人眼辨别影像的灰度变化。
3．空间查询及分析 用户可以就某个地物 本身的直接信息进行双向查询，即根据图 形查询相应的属性信息，以及按照属性特 点查找对应的地理目标。
土地资源调查是针对土地的各种资源、各 种自然属性进行调查，地理信息系统建立 各种自然属性的空间和统计数据库，信息 来源有土壤图、气候图、土地利用现状图、 自然灾害图等。地理信息系统通过对这些 图的叠加建立起土地资源调查数据库，存 储大量的土地资源及其背景信息，为土地 资源的自动化管理服务。
对土地的光学特征研究，即分析太阳辐射及地 球表面不同地段的相互作用规律。地球表面不 同地段的光学特征是各不相同的，同一地段的 光学特征在不同时间(春、夏、秋、冬，上、下 午等)也是各不相同的。
土地的光学特征决定于构成该土地各成分的相 互关系和动态变化，其中特别决定于地貌起伏、 土被特征(腐殖质含量、湿度、矿物和机械组成、 外貌等)、植被特征(颜色组成、群丛构造等)、 太阳高度角、天气条件、水文特征等的相互关 系。
(三)野外实地考察及室内解译分析相结合，提 高遥感影像解译质量
必须指出的是，无论在哪一层次上进行解译， 均不能脱离对研究区的实地考察和对有关图件、 资料的分析研究．实地考察可在解译之前进行， 这属预察性质；也可结合解译过程进行。在解 译结束之后，也需进行考察，以便对成果进行 验证。
由于各种因素的影响，使得从遥感数据中提取 的信息不是绝对准确的，在通常的土地利用分 类中，90％的分类精度就是相当客观的结果， 因而需要野外实际的考察验证。
无论应用哪种遥感信息源，都需要应用者通 过认真分析研究，从遥感影像提取所需的地 物信息。
从遥感影像能否成功地提取土地资源信息， 除了取决于影像的质量、研究区的复杂程度 和解译深度(层次)之外，在很大程度上还取 决于研究人员对有关土地各组成要素之间相 互联系、相互作用方面的知识。
1．加强土地的光学特征研究
二、地理信息系统在土地资源调查中的应用
地理信息系统是由计算机系统、地理数据和用户 组成的，通过对地理数据的集成、存储、检索、 操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为 土地利用、资源管理、城市规划等提供新的知识。
地理信息系统萌芽于20世纪60年代初，70年代进 入巩固发展期，80年代为地理信息系统的大发展 时期，而90年代则成为地理信息系统的用户时代。 地理信息系统将发展成为现代社会最基本的服务 系统。
（一）根据实际需要选择适当的信息源
在20世纪70年代以前，土地资源调查中使用的
主要是航空像片，近些年来卫星影像(如美国的 陆地卫星TM影像)在土地资源调查中日益得到 广泛的应用。
目前，世界上许多国家都已经发射了服务于不
同目的的各种遥感卫星，其遥感器的空间分辨 率和光谱分辨率也都各异(遥感使用的电磁波波 段从x光到微波，远远超出了可见光范围)，遥感 信息源有多种多样，大大“加宽”了人眼所能 观察的光谱范围，并且可以不受制于昼夜、天 气变化，进行全天候的观测。
土地光学特征的动态变化则取决于构成该 土地各成分的数年、年、季节、日的变化 周期所具有的不同的相互关系的表现。
任何影像的光学特征，必须在一定的土地 光学条件研究下加以解译，土地光学研究 将有助于遥感图像的解译，有助于遥感资 料处理的自动化。
2．区域土地特征及解译关系研究
遥感解译必须具备足够的区域土地知识， 卫星影像牵涉的范围比航空像片大得多， 更需要有关区域的全面知识，包括山脉、 水系、湖泊的分布状况，地质岩性和构造 特征，气候对土壤和植被分布影响，交通 和城市建设面貌，农业开垦等区域特征。
1．数据获取及编辑 地理信息系统的核心 是一个地理信息数据库，就是将地面上的 实体图形数据和描述它的属性数据输入到 数据库中，对数据进行存贮，同时可以随 时变动已有数据。
2．数据存储及组织 这是建立地理信息系 统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和 属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或 栅格／矢量混合模型是常用的空间数据组 织方法。
其他的卫星定位导航系统有俄罗斯的GIONASS， 欧洲空间局的NAVSAT，国际移动卫星组织的 NMARSAT等等。
1．GPS系统组成
GPS系统由三大部分组成，空间部分——GPS卫 星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设 备部分—GPS信号接收机。
(1)GPS卫星及其星座。 GPS由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，它们均
匀分布在6个相互夹角为60度的轨道平面内，即每 个轨道上有四颗卫星。卫星高度离地面约 20000km，一天绕地球两周。GPS卫星向用户发 射导航定位信号，同时接收地面发射的导航电文 以及调度命令。
(2)地面控制系统。
对于导航定位而言，GPS卫星是一动态已知点， 而卫星的位置是依据卫星发射的星历——描述卫 星运动及其轨道的参数计算得到的。每颗GPS卫 星播发的星历是由地面监控系统提供的，同时卫 星设备的工作监测以及卫星轨道的控制，都由地 面控制系统完成。
➢ 应用地理信息系统建立土地资源调查数据 库，提高土地管理信息化水平，并逐步建 立和完善土地信息系统（LIS）
一、遥感技术在土地资源调查中的应用 在土地资源调查中，由于利用航空像片找目标、
定方位容易、反映地物和景观清楚，因此逐步 受到人们的重视，开始作为底图使用，航片的 诸多优点使得其很快成为土地资源调查的基本 工具。 20世纪60年代以来，航片成为现代土地资源调 查的一个主要方法。 进入70年代，现代卫星遥感技术产生并迅速发 展，因而多层次、多时相、多波段高分辨率的 遥感信息资料大量涌现，使土地资源调查的遥 感技术又进入了一个新阶段。
由于不同地物的电磁辐射（反射或发射）强度 不同，因此在感光材料上感光的程度亦不相同， 形成黑白之间的色调变化，构成了灰阶的等级。
一般在目视判读时，其灰阶可粗略地划分成七 级，即白、灰白、浅灰、灰、深灰、浅黑、及 黑。灰阶是像片判读中的重要判读标志和基础。
在一定程度广，地表覆盖物类型也有赖于地形 的起伏变化，因为地形起伏及地表覆盖物的分 市有一定联系，故地形起伏往往可作为地表覆 盖物类型的指示。地形特征则主要通过地形起 伏予以判别，但是它及影像的灰阶或色调也有 一定联系，尤其是由地形的阴影作用造成影像 灰阶或色调的变化，对地形特征的判别有明显 的作用。
3．土地要素相关及解译关系研究
地表的不同区域和不同土地的各组成要素(地质地貌、 气候、水文、植被、土质土壤、动物界等)之间存在 着一定的相互制约和相互适应性。
在从遥感影像提取信息时，要仔细分析地貌形态及 地表组成物质之间的关系，因为它们是识别和划分 土地资源的重要依据。同时，也要重视分析地貌、 水文及土壤之间，植被及地表水文状况之间，以及 植被及地表组成物质之间(尤其在地球化学异常的矿 区)的关系，它们对于阐明土地的分异规律也具有重 要意义。
可以用于调查从土地利用、农作物生长、植被
覆盖状况到洪水、森林火灾、污染等现象的信 息及其动态变化监测。
航空像片的地面分辨率高(空间分辨率可以高 达厘米级甚至毫米级)，且可观察地形的立体 模式，所以能为土地资源调查提供丰富、翔 实的信息。
卫星影像的地面分辨率较低，且不可对其作 立体观测(1986年发射的法国SP0T卫星影像亦 可)，所包含的信息量比航空像片少得多。然 而及航空遥感相比，航天遥感能够进行连续 的、全天候的工作，提供更大范围的数据， 其成本更低，是获取遥感数据的主要方式。
三、全球定位系统在土地资源调查中的应用
（一）全球定位系统简介 全球定位系统(GPS)是利用人造地球卫星进行
点位测量导航技术的一种，是1973年12月美国国 防部批准的陆海空三军联合研制的以卫星为基础 的无线电导航定位系统，具有全能性(陆地、海洋、 航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性 的导航、定位、定时的功能，能为各类用户提供 实时、精密的三维坐标、速度和时间数据。 GPS，由美国军方组织研制建立，从1973年开始 实施，到90年代初完成。
GPS：即全球定位系统。具有全球性、全天候、连续 性和实时性的导航、定定时功能，可提供实时、精 密的地理坐标，提高RS空间数据信息的准确性，提 高制图的精度，可补充RS信息的不足。
土地资源调查中现代技术的应用主要 体现在以下几个方面：
➢ 利用“3S”技术快速获取及处理土地利用信 息；
➢ 航空数码遥感新技术在土地调查得到应用；
至于地表组成物质的性质，如果是在无植被或 极少植被覆盖的地区(如荒漠地区)，也可依据影 像灰阶或色调的变化大致予以判别。
为了更有效地利用遥感资料，必须研究各 土地组成要素之间的关系。
例如从影像的灰阶或色调的变化可容易地 推知地表的植被状况和地表水体，一定程 度上也可推断地表组成物质。
据影像的灰阶或色调不易直接判别地形特 征和地表组成物质，在这种情况下，要更 多地参考有关的专业图件和资料。具备这 些区域知识，卫星影像涉及的区域轮廓， 影像解译基本上解决了一半以上的问题。
如热带多雨气候地带分布着相应的雨林植被；若为 花岗岩分布地区而又有植被保护则发育成很厚的砖 红壤风化壳；若为石灰岩分布地区则发育着岩溶蜂 林奇观。