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發布時間: 2024-06-19 14:42:27

A. 論述地物光譜資料庫在遙感分類中的作用

  1. 定義

    光譜庫是由高光譜成像光譜儀在一定條件下測得的各類地物反射光譜數據的集合。

    簡單來說就是物體和該物體的光譜信息。

  2. 用處

    在遙感有監督分類的過程中,需要已知目標的光譜數據,用於分類訓練或者結果檢驗。這時候就需要地物光譜資料庫來提供,光譜庫越完善,分類精度越高。

    可以簡單的理解為分類的參考依據。

  3. 目前常用光譜庫

    (1)USGS顧客,是1993年美國地質勘探局USGS建立,波長范圍0.2 ~ 3.0um。

    (2)JPL光譜庫,主要為礦物的光譜數據。最後按照小於45um,,45~125um,,125~500um 3 種粒度,分別建立了3 個光譜庫JPL1,JPL2, JPL3,反映了粒度對光譜反射率的影響。

    (3)JHU光譜庫,是約翰霍普金斯大學提供了包含15 個子庫的光譜庫,針對不同的地物類型選用了不同的分光計,並且每種地物都給出了詳細的文本介紹。

    (4)ASTER 光譜庫,是2000 年加利福尼亞技術研究所建立。光譜庫的數據來源於USGS、JPL、JHU3 個光譜庫,共計8 類,包含:礦物類(1348 種),岩石類(244 種),土壤類(58 種),月球類(17 種),隕石類(60 種),植被類(4 種),水/雪/冰(9 種)和人造材料(56 種)。

    (5)中科院遙感所資料庫,由1998 年中科院遙感所建立,共收集地物光譜數據5000 條,這是我國第一部系統的光譜庫

B. 利用SPOT-5遙感影像更新土地利用資料庫技術的探討——以黑龍江省望奎縣為例

王志 魏麗君

(黑龍江省國土資源勘測規劃院,哈爾濱,150056)

摘要:更新土地利用資料庫是國土資源信息化建設的重要內容,是為各級土地管理部門的土地利用變更調查、土地規劃、耕地保護、建設項目用地管理等提供准確、翔實、現勢性的基礎數據。本文具體結合黑龍江省望奎縣資料庫更新的實際情況,著重對利用SPOT-5遙感影像更新土地利用資料庫技術所採用的一些新技術、新方法加以闡述,對更新土地利用資料庫存在的問題加以分析,並且提出解決問題的辦法。

關鍵詞:遙感;土地利用更新;數字正射影像圖;「3S」;望奎縣;黑龍江省

遙感技術應用始於20 世紀50年代,至今已經歷了50 多年的發展。隨著遙感衛星技術的進步,遙感影像解析度得到大幅度的提高,並以速度快、時間短、成本低等許多優勢,在國土資源調查方面已被廣泛應用。特別是在利用遙感技術快速更新土地利用資料庫方面,提供了重要的技術支持。

縣級土地管理是整個土地管理的基礎,由於近年來經濟與社會的高速發展,土地利用基礎圖件在更新上落後於土地利用狀況變化,不能准確、及時地反映土地利用狀況。大大阻礙了經濟、社會發展的需要。在此背景下,應用遙感技術更新土地利用資料庫已迫在眉睫,使用高解析度遙感數據源,結合 GPS 和 GIS 技術實現土地利用資料庫的更新,從而為各級土地管理部門提供准確、翔實、現勢性強的土地利用狀況信息。為此,本文以黑龍江省望奎縣為例,採用 SPOT-5 2.5 m 高解析度衛星遙感數據為信息源,將製作好的1∶1萬遙感數字正射影像圖與土地詳查矢量數據疊加,通過矢量、柵格結合的方法,輔以專家知識、人機交互提取變化信息,將外業調查後的變化信息屬性賦予矢量數據,然後重新建立拓撲關系,生成更新後的土地利用資料庫。

1 項目區的基本情況

望奎縣是黑龍江省以農業為主的一個縣,位於黑龍江省中部,松嫩平原與小興安嶺西南邊緣過渡地帶。地處東經126°10′23″~126°59′00″,北緯46°32′07″~47°08′24″。東南以克音河、諾敏河、呼蘭河三條界河與綏化市、蘭西縣相鄰,西以通肯河為界,與青岡縣相望,北與海倫市接壤。全縣幅員面積2320km2,南北長約62km,東西寬約60km。

望奎縣形狀近似平行四邊形,由於受小興安嶺余脈的影響,地勢東高西低,東西坡降約在千分之一,南北坡降三千分之一左右。最高海拔250.9m,最低點海拔127.8m,絕對高差123.1m,平均海拔167m。地貌類型大體可分三個單元,東部和南部丘陵起伏漫川漫崗,中部過渡地帶微有起伏,西部低窪平坦。

2 總體技術路線

利用遙感影像更新土地利用資料庫,自動化程度較高,能夠及時、真實、客觀地反映土地利用狀況。因此,利用 SPOT-5 2.5 m 遙感影像來更新望奎縣土地利用資料庫,與日常採用的變更方法相比,在總體技術路線上,會有一些新的特點。

2.1 影像土地分類采樣表的建立

總體上來說,項目區域特點不同,比如山區、丘陵、平原、沙漠等,在遙感影像上反映出的地類表徵不同。而且,選擇解析度的高低與影像的時相等各方面,也會影響著遙感影像反映出的地類表徵。因此,建立起一個適合本項目區域的影像土地分類采樣表對於內業解譯、提取變化信息顯得非常重要。土地分類采樣表也就是影像的解譯標志,它是在影像上能直接反映和判別地物信息的影像特徵,它是識別地物屬性的主要依據,包括形狀、大小、圖案、色調、紋理、陰影、位置、布局、解析度等。在望奎縣資料庫更新項目選取法國 SOPT-5遙感影像,通過野外調查確定和地物間的對應關系,藉助有關輔助信息(規劃圖、地形圖等有關資料等),對各類型在影像圖上反映的特徵做出描述,建立起一套有代表性的影像土地分類采樣表,大大方便了內業解譯與變化信息提取工作。圖1為采樣表的一部分。

圖1 影像土地分類采樣表

2.2 「3S」 集成技術在更新土地利用資料庫中的綜合應用

「3 S」集成技術是指 RS (Remote Sensing)、GPS (Global Positioning System)、GIS (Geographical Information System)在平行發展的進程中,逐漸綜合應用的技術,三者的有機結合,構成了一個一體化信息獲取、信息處理、信息應用的技術系統,是一個充分利用各自技術特點的空間技術應用體系,並逐步成為一個實踐性和應用性較強的新學科。

一方面,GPS 測量在 SOPT -5 遙感影像製作(幾何校正配准)中的應用,在SOPT-5 遙感影像上選取明顯地物點,通過外業 GPS 高精度測量來進行影像圖的幾何糾正,製作 1∶1 萬遙感數字正射影像圖;另一方面在 GIS 支持下的土地利用更新,包括數據矢量化編輯、疊加、拓撲關系的建立。在望奎縣土地利用更新過程中,使用的是國產 GIS 軟體,即武漢中地公司開發的 MAPGIS6.5 軟體來進行的土地利用資料庫的更新工作。

2.3 矢量數據與柵格數據相結合,多種信息提取方法並用

矢量數據主要包括土地利用現狀資料庫;柵格數據主要包括1∶1 萬遙感數字正射影像圖和掃描糾正後的土地利用現狀圖。通過矢量數據和柵格數據對比分析,進行矢量化更新,提取變化信息。信息提取方法包括人工目視解譯、計算機自動提取、人工目視解譯與計算機自動提取相結合。本次更新中主要採用的是以人工目視解譯為主,人機互動式進行土地利用資料庫的更新。

2.4 遙感數據與土地利用基礎圖件相結合

充分利用土地利用現狀調查、城鎮地籍調查、行政勘界、建設用地批次用地成果、土地整理、復墾成果以及日常變更數據輔助確定土地利用類型與變化情況,減少外業調查工作量,縮短更新土地利用資料庫的時間。而且,保證了土地利用類型的准確性。

2.5 內業判讀,外業核查的路線

遙感對地觀測僅僅反映了地物的光譜特性,即土地覆蓋的表徵,而土地利用圖反映的是土地利用的狀況,土地覆蓋的變化並非完全代表土地利用的變化。此外,通過人工目視解譯提取出來的變化屬性信息需要外業調查,如零星地物、線狀地物的寬度以及權屬等。因此,需要內、外業相結合確定土地利用類型,這樣可以保證本次更新的徹底性,做到不重不漏,實現土地利用資料庫的全面更新。

3 工作方法

工作方法主要分為四個步驟:①SPOT-5 2.5 m遙感影像處理過程,包括製作1∶1 萬遙感數字正射影像圖;②內業處理過程,包括變化信息提取、外業前圖件製作;③外業調查過程,包括核實變化信息、調查零星地物及線狀地物寬度、權屬界線等;④土地利用資料庫的更新入庫過程。工作流程圖見圖2。

3.1 製作 1∶1 萬遙感數字正射影像圖

衛星遙感數字正射影像圖(Remote Sensing Digital Orthophoto Map,簡稱RSDOM),是利用衛星遙感獲取的具有一定解析度的全色影像及多光譜影像,經幾何糾正及相應的圖像處理後生成的影像數據集,它同時具有地圖的幾何特性和影像特徵。本次遙感影像數據源採用的是法國 SPOT-5 2.5 m 全色影像與10 m 多光譜數據衛星數據,其數據解析度完全滿足資料庫更新的要求。景寬為60km2×60km2,含雲量為零,以整景為單元,利用衛星影像處理軟體 ERDAS,將2.5m 全色影像與10m 多光譜數據融合。由於望奎縣地勢較為平坦,故採用加權乘法的融合方法,其優點是能較好地保留高解析度圖像的紋理信息及多光譜圖像的彩色信息,製作衛星遙感數字正射影像圖。再利用圖像處理軟體 photomapper製作1∶1 萬數字正射影像圖。影像處理技術流程見圖3。

3.2 內業處理

利用國產 GIS 軟體 MAPGIS6.5,建立工程數據,通過矢量數據與柵格數據相結合的方法,通過遙感影像與土地利用矢量數據對比,人機互動式進行資料庫更新。在內業中無法判定的信息,特殊標記出來,在製作外業圖件時同時列印出來,以便通過外業調查來核實土地利用變化狀況。

圖2 資料庫更新工作流程圖

矢量化更新採集包括:①圖形數據的更新採集,採用分層方式進行,分層按《建庫標准》要求,主要包括等高線、水系、道路、行政界線、權屬界線、地類界、其他帶有寬度的線狀地物、零星地物、文字注記等,同時根據建庫軟體的需要,對各主要層次進行細分,以達到不同圖形要素可以明顯區分,在建庫時分別採用;②屬性數據的更新採集,嚴格以外業提供的表格地類屬性為准,大部分屬性通過分類編碼、圖層、實體定義加以區分和自動轉換,再通過幾何圖形的相對位置關系確定其權屬;③圖幅數據的接邊工作,接邊按照規范所規定的原則將相鄰圖幅分割開的同一圖形對象不同部分拼接成完整對象,接邊處理包括圖形接邊和屬性接邊,屬性接邊就是確保相鄰圖幅接邊要素其屬性的一致性。

3.3 外業調查

外業調查是獲取土地現狀信息的關鍵和基礎,如果沒有扎實細致的外業調查工作,即使是最新的遙感影像數據,也無法准確地判讀。另外,項目涉及的合鄉合村權屬界線的調查工作,也必須實地調查。外業調查包括行政界線調查、權屬界線調查、零星地物調查、線狀地物寬度調查、地類調查、調查居民點、用地單位和河流等名稱調查等。依據《土地利用更新調查技術規定》及相關技術規定,按照《全國土地分類》(過渡期間適用)三級分類標准,將所有外業調查信息記錄在「土地利用更新調查記錄手簿」上。

圖3 影像處理技術流程圖

3.4 土地利用資料庫更新

本次更新所採用的資料庫軟體是愛地土地利用管理信息系統。因此,首先修改數據字典,然後修改分幅索引圖數據和行政區索引圖數據,最後將准確的入庫所需要的文件包括零星地物點文件、線狀地物線文件、地類圖斑面文件以及圖廓整飾注記點文件進行入庫,然後進行全縣面積的統計匯總、標准格式的分幅土地利用現狀圖的輸出以及各種土地匯總表格的列印。

4 存在問題與解決方法

項目採用 SPOT-5 遙感影像更新土地利用資料庫,發揮了遙感影像獲取數據速度快、精度高、范圍廣的特點,既縮短調查時間,又保證調查精度、節省調查費用。但在本次更新調查過程中也發現了一些問題,有待於進一步研究和解決。

4.1 影像處理與精度評定

在 SPOT-5 遙感影像處理方面,影像質量應層次豐富、清晰易讀、色調均勻、反差適中。本次項目在影像處理方面雖然滿足了工作要求,但在影像質量上還要有所提高,從長遠來看,如果選用數據源為美國的快鳥,那麼它的解析度為0.61m,與 SPOT-5 2.5m相比解析度高出了4 倍多,這對影像處理質量方面要求更高。它不僅直接影響著變化信息的提取,而且還影響著目視解譯的准確性。所以應該積累經驗,加強在影像處理質量上的提高。

精度評定是對數字正射影像圖製作質量的一個評定標准。精度評定採用外業特徵控制點實測坐標與其影像同名點圖像坐標的較差作為評定參考,可以藉助 GPS 在影像上同名地物點上實地測量坐標,與圖像坐標進行較差分析,這是利用遙感影像更新土地利用資料庫前期的一個重要環節。只有符合國家標准,才可以利用遙感影像來進行更新工作。

4.2 矢量化線狀地物的偏移處理與屏幕矢量採集處理問題

通過矢量、柵格數據結合的方法,將土地利用資料庫與1∶1 萬數字正射影像圖套合更新,出現矢量線狀地物與同名影像上線狀地物偏移的問題。根據國家標准與黑龍江省土地利用更新技術方案要求,在資料庫文件與影像套合時,當矢量線條與影像上的同名線狀地物偏差大於圖上1 mm (相當於 SPOT-5 2.5 m 影像的4個像素)時視為偏移,對偏移的線狀地物應進行糾正,如果偏移的線狀地物不發生寬度、地類碼的變更,可採用線工具中平移、復制等進行糾正處理;如果屬性改變,將通過外業調查核實變化信息。

在此基礎上,通過影像進行屏幕矢量線狀地物偏移處理。與此同時,又涉及到一個屏幕放大倍數的問題,如果在屏幕採集時放大倍數過大,將會出現影像的失真,看不清線狀地物的邊緣輪廓,影響線狀地物的偏移處理位置;但屏幕採集時放大倍數過小,又會出現線狀地物偏移處理不完全,過於粗糙,套合不準確。在項目進行時經過多次實驗,一致認為參照遙感影像矢量化放大倍數標准為 0.9 倍為宜。這樣,既保證了影像的邊緣清晰、不失真效果,又保證了線狀地物偏移處理的完全性。

4.3 資料庫更新的工作量較大

與傳統更新方法相比,利用 SPOT-5 遙感影像更新土地利用資料庫優勢非常的明顯。但是由於涉及前期的准備和外業調查工作量依然很大,在前期提取變化信息時,主要還是採用人工目視解譯。而且,土地利用資料庫還是20世紀90年代初的詳查成果,所以提取變化信息數量較大。本次更新項目提取的變化地塊近兩萬塊,不僅如此,還要通過外業將提取的變化信息一一核實,並且每一個變化信息都要記錄在「土地利用更新調查記錄手簿」上。這個工作量也較大,而且有不可避免的人為誤差存在。所以,在利用遙感影像更新土地利用資料庫同時,應該在此基礎上研究探索,尋求更有效的方法在計算機上進行變化信息的提取,減少外業的工作量,提高數據的准確性。

4.4 完善數據質量檢查機制,資料庫更新進一步規范

數據質量檢查貫穿更新土地利用資料庫項目的始終,是資料庫建設工作中極其重要的組成部分,其工作量占整個建庫工作的60%以上,數據質量檢查是保障資料庫質量的重要工具。質量檢查包括計算機邏輯檢查和人工檢查,主要是針對數據結構和精度進行檢查。本次項目中成立三級質量檢查機制,有小組自檢、一級檢查和二級檢查,為項目的質量保駕護航。

在項目實施的同時,完全參照國家有關標准和要求以及省級出台的有關規范。但是,在項目進行當中,有些比較細致的工作仍無章可循。所以,在更新土地利用資料庫方面還需要進一步規范標准和要求,以便達到數據的共享。

4.5 需要培養一支高素質的土地更新調查隊伍

在項目進行的前期,需要對更新土地利用資料庫隊伍進行強化培訓。因為,更新調查質量好壞決定著更新項目的成敗;而且,土地更新調查涉及到土地管理、地學、土壤學、農學、測繪學、信息學等多門學科,調查人員必須具備上述各學科的理論知識和應用技能,才能保證土地更新調查的質量。

採用 SOPT-5 遙感影像更新土地利用資料庫與傳統方法相比,省時快速、減少人力、節約資金、數據准確,保證了更新調查成果質量,為新一輪土地利用總體規劃修編、農村集體土地登記發證、基本農田保護、土地開發復墾整理、建設用地審批等提供了准確、翔實的數據。而且,遙感技術的應用將會推動土地變更調查工作自動化和土地資源信息化,大大提高土地利用變更調查數據的准確性和及時性,從根本上解決土地利用現狀圖的更新問題。

參考文獻

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劉順喜.土地資源調查.北京:當代中國出版社,2006

C.  資料庫設計

根據以上數據內容分析,當前遙感綜合調查基礎資料庫主要由各個專題資料庫(以矢量數據為主)、公共資料庫(既有矢量數據又有柵格數據,前者如1∶25萬基礎地理數據,後者如1∶25萬DEM資料庫和1∶25萬ETM+遙感影像)等構成,同時整個系統還必須具備自身的擴展機制,隨著用戶和應用的不斷變化,資料庫的內容也必將隨之變化。因此,遙感綜合調查基礎資料庫設計的主導思想是,利用ArcSDE技術提供的Multiuser Geodatabase模型組織復雜的空間數據,建立一個開放的、靈活的空間資料庫。

Geodatabase由矢量要素數據集、柵格數據集、TIN數據集、空間域、規則等部件構成。它對通常所要處理和表達的地理空間要素,如矢量、柵格、三維表面、網路、地址等進行了統一的描述,並引入了這些地理空間要素的行為、規則和關系(ESRI,2001)。而遙感綜合調查基礎資料庫只存儲其中的矢量要素數據集、柵格數據集等幾種類型。基於Geodatabase的遙感綜合調查數據模型如圖11.4所示。

設計Geodatabase與設計普通的資料庫是相同的,也分成兩個基本步驟——邏輯數據模型的表達和資料庫模型的物理實施,即邏輯設計和物理設計。邏輯設計是空間數據在用戶或應用中的表現形式,物理設計主要是空間數據在存儲介質里的具體儲存方式。邏輯數據模型是對所要研究的現實世界的有關數據而建立的一個抽象的關聯結構,以描述這些數據之間的邏輯關系。它完全獨立於具體系統實現和處理過程,區別於物理數據模型,即它不是一個在資料庫管理系統中的表結構,不化解或消除實體間的多對多關系,更接近於現實世界,是一個訪問數據的基本視圖。可以說邏輯層是物理層的表現,而物理層是邏輯層的基礎。

圖11.4基於GeoDatabase的遙感綜合調查數據模型

圖11.5邏輯層與物理層的聯系

從邏輯設計的角度來看,本系統基礎資料庫的設計思路是:資料庫→子庫→圖層→空間實體,庫可以包含多個子庫,子庫用來存放不同比例尺或不同用途的空間數據,再根據項目設計書的要求對每一個子庫做大類和圖層的劃分。從物理設計的角度來看,最終反映在ArcSDE的物理資料庫模型則是GEODATABASE→FEATUREDATASET→FEATURECLASS→FEATURE(如圖11.5)所示。

D. 基於遙感影像土地利用數據建庫

6.4.1 基於遙感影像土地利用數據建庫原則

(1)資料庫建立在統一平台下。採用國產地理信息系統 MapGIS 作為建庫基礎平台,通過數據格式轉換,用 ArcGIS 軟體系統管理資料庫。

(2)數據建庫依據統一技術標准。除執行國家和行業的一系列相關標准及規程外,嚴格按照本項目制定的《技術要求》和《資料庫標准》開展工作,所建資料庫數據結構、數據內容要符合技術設計要求,達到標准化。

(3)資料庫主要依據遙感正射影像上反映的地類特徵判定土地利用類型和標繪地類邊界,以原有的土地利用資料庫和土地利用圖作為輔助參考資料,對難以確定的圖斑經外業驗證確認土地利用類型。

(4)資料庫內容要具有完整性和實用性。能夠正確反映全省土地利用類型、面積對比、分布規律、利用特點,提供完整的土地資源資料。而且內容的選取和表示,要層次分明、清晰易讀,使數據內容完整、實用性強。

(5)建立嚴格的質量監督體系,實行「三檢一驗」制度。即每個工作階段都要通過自檢、互檢、專檢,對數據內容、數據精度進行質量把關,各項指標必須符合技術要求,資料庫建成後要通過項目組的統一驗收。整個資料庫建設過程採取嚴密的質量控制,從而保證資料庫數據質量。

6.4.2 資料庫文件命名規則、圖層劃分、數據屬性結構

為規范資料庫建設,保證基於遙感影像土地利用資料庫質量,在認真執行國家和行業標準的原則下,進一步定義了基於遙感影像資料庫文件命名規則、數據分層、數據屬性結構。

6.4.2.1 文件命名規則

(1)圖層文件命名規則。行政區劃代碼 + 圖層名 + 影像獲取年份 + 文件擴展名,例如:河南省鄭州市金水區 2006 年資料庫,縣級政區層:410101XJZQ2006.WP,行政界線層:410101XZJX2006.WL,地面控制點層:410101GCP2006.WT。(註:文件命名欄中,.WT、.WL、.WP 分別代表 MapGIS 格式文件中的點文件、線文件和面文件)

(2)數字正射影像圖(DOM)文件命名規則。數字正射影像圖(DOM)影像文件、整飾文件和元文件共同組成 DOM 信息管理文件夾。文件夾命名規則為:影像獲取年份 + 圖幅號,例如:影像獲取時間為 2005 年,圖幅號為 I49G053089,其對應的 DOM 文件夾名稱即為「2005I49G053089」。

DOM 影像文件、整飾文件和元文件命名規則為:圖幅號 + 文件類型 . 文件擴展名。例如:DOM 圖幅號為 I49G053089,其各類文件命名見表 6-5。

表 6-5 DOM 文件命名規則

註:文件命名欄中「,.WT、.WL、.WP」代表圖廓修飾文件中的 MapGIS 數據格式中的點、線、面文件。

6.4.2.2 圖層劃分

根據基於遙感影像信息建立土地利用現狀資料庫的特點,資料庫中僅反映基礎地理和土地利用的基本要素,在這些要素基礎上建立行政轄區、地類圖斑、線狀地物、測量控制點、注記、樣本圖斑、不一致圖斑等圖層。資料庫所含要素圖層見表 6-6。

表 6-6 圖層劃分表

6.4.2.3 數據屬性結構

根據所劃分圖層分別設置如下數據屬性結構。

(1)行政區劃屬性表(表 6-7)。

表 6-7 行政區劃(SHZQ、SJZQ、XJZQ)

註:①區劃代碼採用 GB/T 2260—2002 規定的代碼;②行政區名採用 GB/T 2260—2002 規定的行政區名。

(2)行政界線屬性表(表 6-8)。

表 6-8 行政界線(XZJX)

(3)地類圖斑屬性表(表 6-9)。

表 6-9 地類圖斑(DLTB)

(4)地類界線屬性表(表 6-10)。

表 6-10 地類界線(DLJX)

(5)線狀地物屬性表(表 6-11)。

表 6-11 線狀地物(XZDW)

(6)地面控制點屬性表(表 6-12)。

表 6-12 地面控制點(GCP)

(7)樣本圖斑屬性表。

樣本圖斑屬性表同表 6-8。

(8)不一致圖斑屬性表(表 6-13)。

表 6-13 不一致圖斑(BYZTB)

(9)注記屬性表(表 6-14)。

表 6-14 注記(ZJFH)

註:①注記中不包括圖廓注記;②僅文字注記填入相應的屬性內容;③高寬為注記的高度 × 寬度,如 3×4。

6.4.3 基於遙感影像土地利用信息提取

以遙感正射影像圖(DOM)為本底圖,根據遙感影像上所反映的土地利用類型空間特徵,從地物光譜、紋理的可分性,利用目視解譯對土地利用信息加以提取,快速獲取土地利用及變化信息,為高效、准確、規模化土地資源動態監測提供技術支持。

6.4.3.1 目視解譯(判讀)

目視解譯主要是從影像上獲取地物三種特徵:①光譜特徵。提取顏色、灰度或多波段數據間的特徵變數等地物的光譜特徵,區分出土地覆蓋信息;②空間(幾何)特徵。將地物的形狀、大小、邊界、線性特徵、空間關系等幾何性特徵提取出來,來獲取地類圖斑的空間信息;③紋理特徵。根據構成圖案的要素形狀、分布密度、方向性等紋理特徵提取,可獲得土地利用信息。通過三種特徵提取構成土地利用的空間地理信息與屬性。

影像目視解譯分類是運用了解譯者的綜合知識,對遙感影像進行分析、識別。目視解譯包括室內預判、外業調查、室內詳細解譯和外業驗證等步驟。室內預判是初步解譯、初步建立解譯標志並將解譯中遇到的不能確定的目標和疑難點記錄下來留待外業確定,通過外業調查與實地對照進行測量和樣本採集,以提供後續階段詳細分析,室內詳細解譯是在上述基礎上,建立影像解譯標志,對工作區的土地利用分類信息提取,再次進行外業驗證提高影像解譯的准確性與精度。

基於遙感影像的土地利用分類信息提取技術流程如圖 6-9 所示。

圖 6-9 土地利用分類信息提取技術流程圖

6.4.3.2 土地利用類型判讀方法

遙感影像地類信息判讀的准確性是基於影像土地利用數據建庫的關鍵,因此在進行數據採集時運用相關分析方法,根據影像時相、區位地形特徵等對影像進行綜合分析,判斷影像所反映的地類信息,勾繪地類界線,標注地物類別,形成預判圖。

(1)耕地。主要分布在平原地區、河流兩岸、川台地和緩坡地上。

平原地區的耕地,在影像上反映比較單一,呈條塊狀或網格狀分布,形狀規則,絕大部分都能作出准確判讀。由於時相的不同所反映的色調有所差異,農作物生長季節的耕地呈綠、淺綠色;農作物收獲季節的耕地則呈灰白、褐白色,如:河南省平原地區影像為 6 月份時相的,大部分都為收獲後的裸露耕地,其色調特徵為白或灰白;但窪地處的耕地,若影像接收日期在雨水季節,在影像上顯示出水域特徵,採集時要參考土地利用資料進行判斷,同時作為不確定圖斑進行外業調查,實地分析周邊地形狀況來確定其地類。另一種情況是農作物與林果兼作的土地,冬春季節和夏秋季節接收的影像特徵差別較大,冬春季節反映的是以耕地為主,夏秋時則以林地為主,對此情況在參照土地利用資料的同時,作為不確定圖斑由外業判定地類類型。

農作物生長及收獲後耕地特徵如圖 6-10 所示。

山區和丘陵地區的耕地,在影像上反映的是綠色和灰白色相間的層疊狀影像紋理特徵,集中連片的較大地塊影像上較易判斷,而零散分布特別是在坡地上由農民零星開發出的小塊耕地很難確定。根據分布規律、紋理特徵,參考土地利用資料來確定地類,室內判讀不出的,作為不確定圖斑由外業判定地類類型。

坡耕地影像特徵如圖 6-11 所示。

圖 6-10 農作物生長及收獲後耕地特徵

圖 6-11 坡耕地影像特徵

(2)園林地。在基於遙感影像土地分類中將園林地歸並為一個地類。

平原地區的園林地分布有一定規律,大部分在村莊周邊,呈塊狀或條帶狀分布,色調均勻,形狀規則,邊界明顯。成片種植的闊葉林易與耕地區分,一些針葉、矮生果樹以及苗圃的色調和紋理特徵與耕地相近,較難判讀,在參考土地利用資料無法判讀的作為不確定圖斑由外業調查確認。

山區和丘陵地區的園林地呈片狀或帶狀,形狀不規則,邊界較明顯。連片林地較容易判讀,難以判讀的是丘陵向平原地區的過渡地帶,其間零散分布的樹木與雜草叢生一起,主次難分,林地與荒草地之間沒有明顯分界線,此種情況可通過外業調查權衡主次來確定。

公路林帶,影像上呈深綠色調,沿公路兩側呈規則長條帶狀,室內可准確判讀。

園林地影像特徵如圖 6-12 所示。

(3)其他農用地。牧草地在基於遙感影像土地分類中歸並到其他農用地。牧草地在河南省區域內分布很少,其紋理和色調特徵與耕地接近不容易區分,只有從其分布形態來分辨,其邊界多呈不規則形態,同時利用土地利用資料輔助判斷,或根據實地調查情況確定地類。

坑塘、養殖水面、溝渠等在影像上有明顯特徵,可根據解譯標志對影像進行判讀。

其他農用地影像特徵如圖 6-13 所示。

圖 6-12 園林地影像特徵

圖 6-13 其他農用地影像特徵

(4)城市和建制鎮。城市和建制鎮影像特徵比較典型,呈規則條塊狀,以灰、灰白色調為主,可准確判讀。各省轄市、縣級市政府所在地的建成區按城市歸類,縣政府所在地及建制鎮建成區仍按建制鎮歸類。

城市和建制鎮影像特徵如圖 6-14 所示。

圖 6-14 城市和建制鎮影像特徵

(5)農村居民點。農村居民點地類特徵比較明顯,呈灰白與綠色調相間的片狀分布,邊界清晰,依據其在影像上的實際范圍進行採集,但採集時要注意與其他建設用地區分。農村民居點影像特徵如圖 6-15 所示。

圖 6-15 農村居民點影像特徵

(6)鐵路、公路。鐵路、公路在影像上表現為長條帶狀或線狀形態,形狀規則,兩者色調比較接近呈深灰色,建設中的鐵路、公路呈白加灰色,高速公路較易判讀,普通公路與鐵路不太容易區分,可參考土地利用資料輔助判讀,新增的鐵路、公路要到實地外業調查後確認地類。

鐵路、公路影像特徵如圖 6-16 所示。

圖 6-16 鐵路、公路影像特徵

(7)其他建設用地。獨立工礦用地大多分布在城鎮、農村居民點中或周邊,或分布在公路、鐵路兩側,呈規則塊狀,以白、白加灰色調為主,兼有綠、黃等其他色調,判讀時要注意與臨時取土的耕地進行區分,其影像特徵比較接近,容易誤判。

水庫水面呈橢圓、扇形或方形,邊界規則,根據影像特徵比較容易判讀。

其他建設用地影像特徵如圖 6-17 所示。

(8)未利用地。葦地、灘塗、河流、湖泊可根據其空間位置和影像上明顯特徵,較容易分辨。由於葦地和灘塗大多分布在河流、湖泊、水庫周邊,可根據其空間位置進行判讀;荒草地在影像上較難分辨,要藉助土地利用資料輔助判讀或到實地調查。

裸岩、裸土地多分布在山區、丘陵地區,其周圍與林地銜接或向平緩地帶過渡時,其邊界不明顯,此類情況在外業也難以區分地類邊界,對此在參照土地利用資料的基礎上,要充分分析影像上的色彩、紋理特徵來確定。

未利用地影像特徵如圖 6-18 所示。

圖 6-17 其他建設用地影像特徵

圖 6-18 未利用地影像特徵

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F.  數據伺服器

數據伺服器也稱資料庫伺服器,用來存儲數據和提供基本數據服務,包括基礎地理信息、遙感圖像源數據和各個專題成果數據等。本系統的數據伺服器基於ArcSDE+Oracle而設計,各類數據實際上最後均以二維表的形式存儲於Oracle資料庫中,並具體存儲在多張相互有一定關聯的二維表中。

另外,本系統的資料庫伺服器在設計時實際上包括兩個部分,即元資料庫伺服器和空間資料庫伺服器。

由於元數據的形式是與元數據內容標准相一致的數字形式,可以用多種方式建立、存儲和使用,因此,我們在標準的HTML和文本形式保存基礎上,還將這些非結構化的形式導入Oracle資料庫中,採用結構化的關系資料庫管理本次遙感綜合調查元數據集,構成遙感綜合調查元資料庫。通過統一資源定位地址URL與Metadatabase中的URL元數據項相連,把基於Internet/Intranet的空間資料庫與元資料庫系統相結合,實現分布式異構數據的共享。在這樣的共享機制下,元資料庫就成了訪問空間資料庫的向導,應用伺服器的每個請求,首先都要訪問元資料庫,確定請求的所需數據是否存在,並可訪問遙感調查成果數據的格式、性質、應用方式等內容,實現高效地管理空間數據,適應網路上多用戶的並發訪問,保障數據的安全性。

由此,Browser/Server三層體系結構實現起來較Client/Server兩層體系結構復雜得多,但只有採用這樣的體系結構,才可以體現浙江省遙感調查成果類型繁多、數據量大、分布廣的特點,滿足多維、動態的應用分析需求,並可實現與其他領域的應用集成。另外,出於安全性的考慮,即使應用伺服器可能受到某些「黑客」的襲擊,採用數據伺服器與網路訪問處理相分離的方法,也可以把資料庫伺服器放在防火牆以內,使其不能被防火牆外的計算機訪問,某種程度上起了內外網隔離的作用。

G. 遙感作業空間資料庫的建立流程有那些

建模,入庫,生產。
資料庫建模過程。這一過程主要是根據行業應用特點及對其的理解,制定出比較規范的數據規范,在邏輯上建設資料庫。數據監理過程。這一過程主要是檢測數據的正確性,從而保證建庫的准確性。利用各種工具將各種數據入庫的過程。此過程主要是將可以得到的各種數據紙制數據,矢量數據,柵格數據,遙感數據等快速、准確的入到庫中。
通過設計和建database空間資料庫,掌握空間資料庫設計和建設流程,學會所學GIS知識獨立分析決問題的能力,對所學建庫知識進行一個完整的串接。需求分析,旅遊業是一個綜合性很強的信息依賴型產業,旅遊信息的獲取、加工、傳播和利用對旅遊業的發展起著舉足輕重的作用。從旅遊者和旅遊規劃管理部門的需求出發建立旅遊信息資料庫,不僅可以使旅遊者和旅遊規劃管理部門能夠快速、准確地查找和檢索自己所需要的旅遊信息,而且能夠促進旅遊信息規范化和標准化,促進旅遊信息的共享,打破對旅遊信息的封鎖;旅遊信息資料庫的建立有利於從整體上對旅遊業進行宏觀的調控和管理,有利於旅遊業協調、健康有序的發展。

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