第二次全国土地调查航天遥感数据源的选择

ｃｈｏｏｓｉｎｇ ａｅｒｏｓｐａｃｅ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｄａｔａ ｂｙ ｓｐａｔｉａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｃａｌｅｓ ｏｆ ｍａｐｓ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｈａｄ ｇｉｖｅｎ ｏｕｔ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ
ｃｈｏｏｓｉｎｇ
ａｅｒｏｓｐａｃｅ
价格都不尽相同， 因此选择合适的数据源是土地调查
工作必须要考虑的问题。
为了能满足土地调查工作的需要， 遥感数据的空
间分辨率是最重要的因素之一。空间分辨率的选择可
以从人眼生理特点和混合像元的可识别能力等方面来
考虑。选择数据源时兼顾空间分辨率和成图比例尺。第
二次全国土地调查农村土地调查以 １：１０，０００ 比例尺
２ 数据源的选择依据
选择遥感数据源要考虑分辨率、时相、价格、覆盖 范围等因素。对于土地调查工作来说， 图像的分辨率是 主要的考虑因素。遥感图像的分辨率通常指光谱分辨 率和空间分辨率两种。
光谱分辨率是指传感器所能记录的电磁反射波谱 中某一特定波长范围值。波长范围越宽， 则光谱分辨率 越低； 波长范围越窄， 光谱分辨率越高， 能分辨的地物
率 一 般 在 １′左 右， 可 分 辨 的 最 小 物 体 尺 度 为 ０．２ ～
０．３ｍ ｍ 之间［８］， 即 １ｍ ｍ 单位距离内人眼能分辨 ３～５
个像元。要保证遥感影像清晰，则遥感影像图的分辨率
应高于 ３～５ 个像元。因此遥感数据源的空间分辨率应
满足下式：
ｄ×ｋｊ ５
!ｆｉ !
ｄ×ｋｊ ３
（２．１）
据下式来确定所需的遥感数据源分辨率。
ｆｉ
!
Ｄ ３０％
（ ２．２）
其中代表遥感图像的空间分辨率， Ｄ 代表线状地
物的宽度。第二次全国土地调查线状地类通常宽度应
大于 １ ｍ， 据此可推断遥感图像的空间分辨率应小于
３．３ ｍ。
３ 航天遥感数据源的选择
近年来， 大量的环境与资源遥感卫星为民用提供 数据。目前常用的遥感数据源如表 ２ 所示。这些数据源 的空间分辨率为 ０．５ ｍ 至 ４０ ｍ 不等， 波谱范围基本 覆盖可见光到近红外。部分数据只含有全色波段或只 有多光谱波段。这些遥感数据在环境与资源调查中发 挥了非常大的作用。
式中 ｆｉ 代表遥感图像的空间分辨率， ｄ＝１ｍ ｍ ， ｋｊ 代
表不同的比例尺分母值。以此推断各数据源的可用性。
据此， 可以推断出各成图比例尺所需要的遥感数据空
间分辨率（ 见表 １） 。
表 １ 按公式（ ２．１） 推断的遥感数据源空间分辨率
成图区域
所需遥感数据源
成图比例尺
空间分辨率
农村 荒漠、沙漠、高寒等地区 城乡结合部 城市
第２期
仇大海等： 第二次全国土地调查航天遥感数据源的选择
５
种类也就越详细。
空间分辨率是指传感器所能分辨的最小目标大
小。空间分辨率越高， 图像反应的地面信息就越精细。
通常所说的遥感图像分辨率一般就是指空间分辨率，
它也是进行土地调查工作所要考虑的最主要因素。
二十世纪七八十年代， 美国等国家曾利用气象卫
遥感数据已经成为进行土地调查工作的必要数据 源， 这是由遥感技术的大面积同步观测、信息丰富、更 新周期短等特点所决定的。遥感技术的进步大大提升 了土地工作的精度和效率［２］。
进行土地调查工作的遥感数据源主要有航天遥感 数据和航空遥感数据两大类。航空遥感数据的空间分 辨率很高， 同城能够满足各种土地调查工作的要求， 但 是由于航空数据的获取要受到天气、军事管制、财力物 力等因素的影响， 无法大规模采集。而航天遥感数据以 其资源丰富、价格合理、更新周期快等优势成为第二次
可以分辨出宽度为 １ ｍ 的道路； ＡＬＯＳ、歼 ３ 的图像上
可以看到车辆等。这是由于不同地类接触边界处像元多
为混合像元。通常混合像元中混入地类面积占像元点面
积比大于 ３０％ 时， 该像元点与非混合像元点间的灰度
具明显差异，若仅为单点，则该点难以从背景中解译识别
出； 若多个混合像元点连接成线，则该类混合像元点群 所显示的线状地物则是可以解译识别的［６］。因此可以根
欧洲
法国 ＰＬＥＩＡＤＥＳ 法国 ＳＰＯＴ 英国 ＴＯＰＳＡＴ 英国 ＤＭＣ ＵＫ 德国 ＴＥＲＲＡＳＡＲ 德国 ＲＡＰＩＤＥＹＥ－ Ａ 欧洲航天局 ＥＲＳ 欧洲航天局 ＰＲＯＢＡ 欧洲航天局 ＥＮＶＩＳＡＴ 俄罗斯 ＤＫ－ １ 俄罗斯 ＭＯＮＩＴＯＲ 意大利 ＣＯＳＭＯ－ ＳＫＹＭＥＤ
亚洲
中巴 ＣＢＥＲＳ 中国 ＢＥＩＪ ＩＮＧ－ １ 中国 ＴＳＩＮＧＨＵＡ－ １ 台湾 福卫 ２ 日本 ＡＬＯＳ 日本 Ｊ ＥＲＳ－ １ 印度 ＩＲＳ ＣＡＲＴＯＳＡＴ 印度 ＲＩＳＡＴ 印度 ＲＥＳＯＵＲＣＥＳＡＴ 韩国 ＫＯＭＰＳＡＴ 以色列 ＥＲＯＳ 土耳其 ＤＭＣ ＢＩＬＳＡＴ
星和 ＬＡＮＤＳＡＴ 卫星数据进行土地调查。由于受到图
像空间分辨率的限制， 当时的土地调查只能是定性的
分析， 无法进行准确、详细的定量统计。随着技术的发
展， 米级甚至是亚米级分辨率的卫星图像已经广泛应
用， 土地调查的遥感数据源日益丰富［４］。种种遥感数据
源不但空间分辨率不同而且光谱分辨率、时间分辨率、
全国土地调查工作的首选数据源。如何选择最优的航 天遥感数据成为土地调查工作中应该思考的问题。
在选择航天遥感数据源时， 人们通常以成图比例 尺与图像空间分辨率的关系予以界定。但是这种界定 仍停留在定性阶段， 阈值的选取往往依靠大量的实践 经验， 缺乏定量的、准确的依据［５］。因此， 在建立明确的 定量依据的基础上选择航天遥感数据是本文的研究重 点。
图 ２ 某地区 ＱＵＩＣＫＢＩＲＤ 多光谱彩色合成影像
素、波谱分辨率、空间分辨率等因素，其中图像的空间 分辨率是主要的考虑因素。对于空间分辨率的选择应 具备定量依据， 客服凭借定性分析和经验选取的不足。 人眼的可视能力和图像混合像元的可识别性是确定图 像空间分辨率的主要依据， 按照公式 ２．１ 和公式 ２．２， 结合其他考虑因素， 就可以选择出用于第二次全国土 地调查工作的最优航天遥感数据源。通过这种方式来 选择遥感数据源理论依据充分， 所选数据可以充分满 足土地调查要求。
表 ３ 各种成图需要的遥感数据最低分辨率
成图区域
成图比例尺
所需遥感数据源最低分辨率
农村 荒漠、沙漠、高寒等地区 城乡结合部 城市
１∶１０， ０００ １∶５０， ０００ １∶２０００～５０００
１∶５００
３．３ ｍ ３．３ ｍ（ 可适当放宽）
１．６７ ｍ ０．１６７ ｍ（ 可适当放宽）
表 ４ 满足农村土地调查条件的全色遥感数据源
ＱＩＵ Ｄａ－ ｈａｉ１， ＴＩＡＮ Ｓｈｕ－ ｆａｎｇ２
（Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｅｙｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｘｅｄ－ ｐｉｘｅｌｓ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｗａｙ ｏｆ
全色分辨率（ ｍ ） ０．４１ ０．５ ０．６１ ０．７ ０．７ ０．７
遥感数据源 俄罗斯 ＤＫ－ １ 韩国 ＫＯＭＰＳＡＴ－ ２ 美国 ＩＫＯＮＯＳ－ ２ 美国 ＯＢＶＩＥＷ－ １ 意大利 ＣＯＳＭＯ－ ＳＫＹＭＥＤ 印度 ＩＲＳ ＣＡＲＴＯＳＡＴ－ ２
１
全色分辨率（ ｍ ） １ １ １ １ １ １
为主， 荒漠、沙漠、高寒等地区可采用 １：５０，０００ 比例
尺， 经济发达地区和大中城市城乡结合部， 可根据需要
采用 １：２，０００ 或 １：５，０００ 比例尺。城镇土地调查宜采用
１：５００ 比例尺。
２．１ 以人眼的生理特点为依据
土地调查工作的人工识别成分很大， 所以图像的
可识别能力要以人的视觉生理水平为基准。人眼分辨
遥感数据源
美国 ＯＢＶＩＥＷ－ ３ 美国 ＯＢＶＩＥＷ－ ２ 美国 ＱＵＩＣＫＢＩＲＤ－ ２ 法国 ＰＬＥＩＡＤＥＳ－ １ 法国 ＰＬＥＩＡＤＥＳ－ ２ 以色列 ＥＲＯＳ－ Ｂ 德国 ＴＥＲＲＡＳＡＲ 俄罗斯 ＤＫ－ １ 韩国 ＫＯＭＰＳＡＴ－ ２ 美国 ＩＫＯＮＯＳ－ ２ 美国 ＯＢＶＩＥＷ－ １ 意大利 ＣＯＳＭＯ－ ＳＫＹＭＥＤ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１∶１０， ０００ １∶５０， ０００ １∶２０００－ ５０００
１∶５００
２．０ ｍ～３．３ｍ １０ ｍ～１６．５ ｍ ０．４ ｍ～１．６７ ｍ
０．１～０．１６７
２．２ 以混合像元的可识别能力为依据
遥感图像中的地物边界大多是以混合像元的形式
存在的， 遥感影像可解译识别的地物尺度通常小于遥感
数据的点几何分辨率，例如 ２．５ ｍ 分辨率的 ＳＰＯＴ 图像
第７卷 第２期 ２００８ 年４ 月
广东土地科学 ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ ＬＡＮＤ ＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖｏｌ． ７ Ｎｏ． ２ Ａｐｒ．， ２００８
第二次全国土地调查航天遥感数据源的选择
仇大海 田淑芳 （ 中国地质大学（ 北京） 遥感教研室， 北京 １０００８３）
摘要： 本文根据人眼的生理特点和图像混合像元的可识别能力， 按照空间分辨率和成图比例尺的关系来分析如何选择
全色分辨率（ ｍ ） １ １．８ ２ ２ ２．５ ２．５ ２．５ ２．５ ２．５ ３ ３
遥感数据源 美国 ＯＢＶＩＥＷ－ ３ 美国 ＯＢＶＩＥＷ－ ２ 美国 ＱＵＩＣＫＢＩＲＤ－ ２ 法国 ＰＬＥＩＡＤＥＳ－ １ 法国 ＰＬＥＩＡＤＥＳ－ ２ 以色列 ＥＲＯＳ－ Ｂ 德国 ＴＥＲＲＡＳＡＲ
表 ５ 满足城乡结合部的全色遥感数据源
第二次全国土地调查的航天遥感数据源。提出了选择航天遥感数据源的定量依据：
公式
ｄ×ｋｊ ４
!ｆｉ !
ｄ×ｋｊ ３
和
Ｄ ３０％
!ｆｉ ，
并以此依据选择了不同成图比例尺所需要的航天遥感数据源。
关键词： 遥感； 土地调查； 分辨率
Ｔｈｅ Ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ Ａｅｒ ｏｓｐａｃｅ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｄａｔａ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｎｄ Ｓｕｒ ｖｅｙ
根据式（ ２．１） 和（ ２．２） 两点依据， 所需的遥感数据源 的空间分辨率至少要满足以下条件（ 见表 ３） 。
城市土地调查由于成图比例尺较大， 要求也高， 一 般应采用航片。荒漠、沙漠、高寒等地区由于成图比例 尺要求较小， 而且这些区域内地类通常比较单一， 土地 调查的工作任务较轻， 可以选用分辨率较低的遥感数
６
广东土地科学
第７卷
表 ２ 常见的航天遥感数据源
美洲、非洲 美国 ＯＢＶＩＥＷ 美国 ＬＡＮＤＳＡＴ ＴＭ 美国 ＬＡＮＤＳＡＴ ＥＴＭ 美国 ＩＫＯＮＯＳ 美国 ＭＴＩ 美国 ＥＯ 美国 ＡＳＴＥＲ 美国 ＱＵＩＣＫＢＩＲＤ 加拿大 ＲＡＤＡＲＳＡＴ 阿尔及利亚 ＤＭＣＡＬＳＡＴ 南非 Ｒ２６Ｍ 尼日利亚 ＤＭＣ ＮＩＧＥＲＩＡＳＡＴ
ｒｅｍｏｔｅ
ｓｅｎｓｉｎｇ
ｄａｔａ
ｂｙ ｆｏｒｍｕｌａ
（ ｄ×ｋｊ ４
!ｆｉ !
ｄ×ｋｊ ３
） ａｎｄ
ｆｏｒｍｕｌａ
（Ｄ ３０％
!ｆｉ ），
ａｎｄ
ｔｈｅ
ａｅｒｏｓｐａｃｅ
ｒｅｍｏｔｅ
ｓｅｎｓｉｎｇ
ｄａｔａ
ｏｆ ｄｉｆ－
ｆｅｒｅｎｔ ｓｃａｌｅｓ ｗｅｒｅ ｃｈｏｓｅｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ．
第２期
仇大海等： 第二次全国土地调查航天遥感数据源的选择
７
据。 由表 ３ 可推知满足农村土地调查条件的全色遥感
数据源有（ 见表 ４） 。 满足城乡结合部的全色遥感数据源有（ 见表 ５） 。 土地调查工作的调查地图要求接近自然真彩色，
全色波段由于是灰度图像， 可识别能力弱于多光谱数 据， 可以将这些全色数据与其他数据源的多光谱数据 源进行图像融合（ 如图 １） ， 得到更易于识别的彩色图 像［３］， 一般融合时多光谱数据的分辨率不能大于全色 的 ５ 倍。在进行异源遥感数据融合时还要注意到投影 方式等问题， 在融合前最好几何配准工作。
全色分辨率（ ｍ ） ０．４１ ０．５ ０．６１ ０．７ ０．７ ０．７ １ １ １ １ １ １
遥感数据源
印度 ＩＲＳ ＣＡＲＴＯＳＡＴ－ ２ 以色列 ＥＲＯＳ－ Ａ１ 台湾 福卫 ２ 泰国 ＴＨＯＥＳ 法国 ＳＰＯＴ５ 马来西亚 ＲＡＺＡＫＳＡＴ 日本 ＡＬＯＳ 印度 ＩＲＳ ＣＡＲＴＯＳＡＴ－ １ 英国 ＴＯＰＳＡＴ 加拿大 ＲＡＤＡＲＳＡＴ－ ２ 印度 ＲＩＳＡＴ
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｌａｎｄ ｓｕｒｖｅｙ； ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ
１ 引言
从 ２００７ 年开始， 第二次全国土地调查工作进入 实施阶段。二次调查作为一项重大的国情国力调查， 目 的是全面查清目前全国土地利用状况， 掌握真实的土 地基础数据， 建立和完善土地调查、统计和登记制度， 实现土地资源信息的社会化服务， 满足社会经济发展 及国土资源管理的需要［１］。