土地利用数据库标准
A. 江西省萍乡市基于网络的县级土地利用数据库集成应用研究初探
胡辉1 谢梅生2
(1.江西省土地勘测规划院,江西南昌,330046;2.萍乡市国土资源勘测设计院,江西萍乡,337000)
摘要:本文介绍了江西省萍乡市建立基于网络的基级土地利用数据库集成的技术路线及方法,为今后开展县级土地利用数据库集成应用提供技术依据和工作思路。
关键词:基于网络;数据库;集成应用;研究
1 研究背景及可行性分析
1.1 研究背景
江西省于1999年启动全省1∶1 万县(市)级土地利用现状数据库建设。萍乡是中国近代工业的先驱,中国工人运动的策源地,秋收起义的主要爆发地,是红色革命圣地。萍乡市位于江西省西部,地处湘赣边界,现辖上栗、芦溪、莲花三县,安源、湘东两区和一个省级经济开发区——安源经济开发区。萍乡市从2000年起步,历经四年,完成了除莲花县外的四个区县的土地利用现状数据库建设,并通过了省厅组织的预检和验收,项目成果已在各地土地管理工作中发挥了重要作用。与此同时,相关的调研结果表明:数据库建设虽然全面开展并取得重要进展,但成果应用仍存在一定的问题,主要表现为以下两方面:①“闲库”、“死库”屡见不鲜,有些数据库在实际工作中没有发挥其应有的价值;②各县区的数据库成果整合困难,数据无法流通和共享,难以在地市级以上层面发挥作用。
当前,国家的土地管理制度和管理职能发生了重大变化,土地资源管理参与宏观调控,“金土工程”的启动对土地利用现状数据的管理也提出了新的要求。新的形势、新的管理制度和管理职能要求我们必须重新审视土地利用数据管理和应用模式。对于市级国土资源管理部门来说,怎样集成应用这些分散独立的 1∶1 万县(市)级土地利用数据库,使其为建设用地审批、耕地保护和土地利用规划等各项管理工作服务,是试点研究需要重点解决的问题。
1.2 可行性分析
1.2.1 伴随信息技术的迅猛发展,研究所需的关键技术已经成熟
近年来信息技术迅猛发展,海量数据存储与数据仓库技术、大型数据库技术、网络技术、基于 Web 的应用及通讯技术不断完善;“3 S”技术在国土资源调查中的应用日趋成熟;网络信息安全与保密技术日新月异,这些关键技术的迅猛发展为本试点研究的开展创造了良好的技术条件。
1.2.2 国土资源信息网络建设和各类相关技术标准试行为本研究奠定了基础
国土资源信息网络体系的建设使国土空间数据传输、交换、共享和集成应用成为现实;同时,国土资源部2001年颁布试行了《县(市)级土地利用数据库标准》和《县(市)级土地利用数据库技术规定》,同年组织了全国范围内的建库软件平台测评,使得江西省土地利用现状数据库建设在统一的数据格式标准和规范的技术路线及全省统一的MAPGIS 平台下进行,为本试点研究的开展奠定了坚实的基础。
1.2.3 领导重视是此项研究开展的有力保障
萍乡市国土资源局领导班子非常重视国土资源信息化建设工作,专门成立了由市局及各县区局长组成的“萍乡市基于网络的县级土地利用数据库集成应用试点领导小组”,保障此项研究工作的顺利开展。局党组按照“总体设计、分步实施、整合资源、滚动发展”的发展思路,把信息化建设纳入“一把手工程”亲自抓,先后投入近七百万元用于市政府所在地安源区380平方千米的航空摄影测量和相关的基础数据库及信息系统建设;另外,投资3800多万元萍乡市国土资源局智能化办公大楼于2005年6月底交付使用,已与政府网对接,实现了省、市、县多级数据共享,数据交换体系初步形成。
2 试点的总体目标和研究的主要内容
2.1 总体目标
在对土地利用数据库管理和应用进行充分调研的基础上,深入分析市级、县级国土资源管理部门的土地利用数据管理模式、数据更新机制和数据应用需求,提出基于网络的县级土地利用数据库集成应用体系建设方案并进行试点示范,并开展数据库成果集成应用方法研究,为解决1∶1 万土地利用现状数据库建设项目的数据库成果的共享和集成应用提供技术依据。
2.2 主要内容
(1)研究基于网络的县级土地利用数据库集成应用的框架体系和运行模式,重点研究基于网络的县级土地利用数据库集成应用基础数据更新体系和维护更新机制,在多种运行模式下,如何实现分布式多级管理,以达到各级数据的同步更新,确保数据库的现势性。
(2)研究土地利用现状数据库作为国土资源系统的基础数据,在分布式环境下,耕地保护、土地规划等应用系统的实现机制和构建框架,有效地为国土资源信息化服务。
(3)市级土地利用数据库建设应用示范。解决基于土地利用数据获取、加工、整合和土地利用数据综合分析,实现土地利用数据的统一管理、信息交换、信息分发、信息挖掘、数据增值等,为市级土地利用数据库建设应用提供示范工程。
3 集成应用需求分析
3.1 系统建设功能需求分析
3.1.1 业务应用需求
根据萍乡市国土资源管理业务开展的需要,此次开发的数据库集成应用系统在原有土地详查软件的基础上进一步突出数据的异地储存、管理,加强对异构、多元、多比例尺土地利用数据的管理,支持县区国土资源局在异地对存放在萍乡市局的土地数据进行提取、加工、处理、统计和分析,支持土地利用现状数据库在耕保、规划、利用等相关国土资源业务管理中的调用。
3.1.2 数据管理需求
能够合理存储和管理各类土地数据,包括空间图形数据、属性数据、表格数据和文本数据等,并能适应大数据量和即时数据分发的需要。
3.1.3 数据更新维护需求
为适应萍乡市土地利用数据实时更新、批量更新等维护应用的需要。包括:多级管理土地利用数据库的同步更新,包括:土地利用数据库同步更新、土地利用数据库更新技术路线,包括数据库复制、数据同步、数据报盘、数据网上传输等。
3.1.4 安全性与可扩展性要求
提供完善的安全体系,保证国土资源管理数据和系统的绝对安全,满足土地管理业务中为各级、各科股、各种需求提供服务时的系统和数据绝对安全。
3.1.5 制度化运行管理的要求
提供规范化的运行标准和制度,建立长期稳定的运行维护机制。
3.2 本项目建设需解决的问题分析
3.2.1 本项目建设应服从 “金土工程” 和国土资源电子政务建设
萍乡市土地利用数据库集成应用试点是该市国土资源管理的一次深化,也是该市各县区土地利用数据库建设的深层次应用,是萍乡市“金土工程”的组成部分。项目建设必须完全满足市县级土地管理应用的各项需求和工作需要,与全省国土资源电子政务建设体系相衔接,服从今后电子政务建设的大框架。
3.2.2 市级土地利用现状数据向上逐级更新的问题
根据“金土工程”实施指南的要求和国土资源信息化网络化管理的需要,市级土地利用数据必须逐级向上更新,系统设计时已经考虑到此项内容,充分利用分布式数据库的管理理念,实现了萍乡市局与各县区国土局之间数据的同步与共享。
4 技术路线与实现的技术方法
4.1 萍乡市县两级数据库集成应用总体框架体系和运行模式
根据萍乡市县分布的实际情况,系统采用以胖服务器、瘦客户端的B/S网络结构为主,具有良好的交互性的 C/S 网络结构为辅的模式结构。采用 MAPGIS软件为平台,充分利用 DBMS 的数据管理、服务器集群、目录服务、分布式组件及分布式事务管理等技术,实现了分布式海量数据管理和多级分布式协同工作机制。数据库组织形式为“逻辑单一,物理多个”方式,整个系统逻辑上为一个数据库,即:土地利用现状数据库物理上是由各个区县国土局的数据库构成的,这种形式各区局之间隔离得很好,数据安全容易保障,而且在业务上,允许各分局有不同的业务逻辑。
在萍乡市国土资源局建立了数据中心,购置了 IBM 高性能服务器,用于集中存储和管理市属各县区的多比例尺集成数据库。市局安装了与武汉中地信息工程有限公司合作开发的MAPGIS平台下的基于网络的县级土地利用数据库集成应用系统软件,各县区国土资源局无需建立信息中心,只需通过各地政务网专线和 IE 浏览器,经过授权就可访问、调用和管理各自的土地利用数据库,统计、分析、出图、出表、汇总等工作都可通过远程调用技术轻松完成;变更时由各县区国土局提供变化图斑范围的实测大地坐标和全套相应的用地批准材料,最后由市国土局统一完成数据库的更新和维护。
4.2 数据库集成应用实施方案
此次试点采用由武汉中地信息工程有限公司自主研发的基于MAPGIS平台的数据库集成系统软件来实现,实施方案于2005年12月28日通过国土资源部组织的专家评审。
萍乡市土地利用数据库建设采用全省统一的MAPGIS平台进行建库,且全市在同一中央经度内,不需要进行数据转换和投影转换。对未完成土地利用现状更新调查的县区安排尽快开展,以保证市级数据库集成的各个县区土地利用数据库的现势性。对各县区的土地利用现状数据库进行接边检查,发现错误后及时更正处理。按集中式的管理方式对各县区的土地利用现状数据库进行集成,形成可分可合的市级土地利用数据库。
4.3 基于网络的市县两级土地利用数据库集成应用功能设计
4.3.1 县级土地利用数据库集成应用功能设计
4.3.1.1 数据管理
(1)数据的存储 以县为单位组织和管理各类土地利用线状数据,同时建立可分可合的市级数据库,包括空间图形数据、属性数据等。
(2)数据的调阅 用户可以通过鼠标点击来调阅每个县、乡、村的数据,若该县的数据不存在,则会给出提示。
(3)数据的显示 用户可以通过鼠标对图形进行放大、缩小、平移等操作,还可以通过鼠标点击图层来控制该图层是否显示以及调整图层的叠加顺序。
4.3.1.2 信息查询
• 基本查询
(1)属性信息查询 用户通过鼠标点击图形能够查询各类土地利用专数据信息,如土地利用现状图斑及线状地物信息、宗地的基本信息、界址点信息、界址线信息、基础地理要素信息等,用户还可以通过输入条件查询空间图形信息。
(2)历史信息查询 用户可以查询某一空间图形的历史变化信息。
• 统计分析
(1)任意范围查询统计 对任意给定的范围能查询范围内各种专题数据,并能对查询结果按给定的条件统计、输出图形和表格。
(2)缓冲区查询统计 对选定的线状、点状地物按给定的缓冲区半径查询该缓冲区内各种专题数据,并能对查询结果按给定的条件统计、输出图形和表格。
(3)条件查询统计 按给定的条件对区域内的查询各种专题数据,并能对查询结果按给定的条件统计、输出图形和表格。
• 数据汇总
支持以村、乡(镇)、县(区)、市为统计单元土地利用现状数据汇总,得到各种专题汇总数据。
4.3.1.3 数据和用户角色权限维护
包括:数据字典的维护、数据上下载、数据缩编、数据输出等。
提供用户角色权限维护工具,用于建立和维护系统账户(用户名、密码)和用户权限的设置。
4.3.1.4 辅助审核管理
针对建设用地审批、土地利用总体规划执行情况检查等项工作过程中涉及的权属、地类、面积进行辅助审核管理。
4.3.2 市级土地利用数据库集成应用功能设计
在上述县级功能基础上加入变更数据获取及分布式数据库动态更新等数据的组织管理功能。
4.4 基于网络的市级土地利用数据库集成应用框架
萍乡市市级土地利用数据库是一种树状的基础空间数据库,通过多级分类编码体系构建多粒度的空间数据集,在海量数据库中使用空间数据库引擎和其独特的格网索引来访问数据,利用市、县粒度数据集之间分类编码形成的行政区划索引快速检索出相应数据。市级土地数据库采用树状结构集中管理市级粒度数据和县级粒度数据,在市级节点中点击专题可以调阅市级粒度的数据,在县级节点中点击专题可以调阅县级粒度的数据,也可以通过行政区索引调阅该行政区所在的县级粒度的数据。
通过这种机制最终实现在物理上分离的多源、多比例尺、多粒度数据的一体化管理,实现图形数据浏览查询统计的动态交互、自动切换,达到逻辑上所有数据完全一体,既方便了更新又便于使用。
4.5 本试点研究采用的主要技术
4.5.1 多元、海量空间数据的存储、管理技术
土地利用数据具有海量特点,利用关系数据库技术、空间数据库引擎的集成方法,通过关系数据库管理空间数据,使海量空间数据库得以存放在关系数据库中。空间数据库引擎允许用户在数据库服务器、客户端以及应用服务器之间实现 GIS 应用的分布式存储、管理。
4.5.2 远程调用技术
土地利用数据以数据库和网络技术为基础,研究网络服务器组建、管理、存储与远程调用等技术的实现数据的共享。
4.5.3 时空分析技术
时空分析技术的核心是如何有效地表达、记录和管理现实世界的实体随时间变化而发生的变化。这种时空变化表现为三种形式:①属性变化,其空间坐标或位置不变;②空间坐标或位置变化,而属性不变;③空间实体的空间坐标和属性都发生变化。
4.5.4 数据接边的技术
针对县市级土地利用数据库的数据存储方式和组织方式,研究数据库的图幅接边技术和行政区划接边技术。如图幅接边不受图幅数量限制、允许接边状态下的图形编辑和属性编辑。
4.6 即将整合完善的新机制、新技术
由于此次试点时间紧,任务重,通过试运行,将在今后把一些新技术整合到萍乡市基于网络的县级土地利用数据库集成应用系统中来。
4.6.1 新的土地利用数据更新维护机制
针对不同地区、不同数据源,进行遥感数据辅助县级土地利用变更,更新县级土地利用数据库,形成多种可操作的土地利用变更和土地利用数据库的更新技术流程和相对应的维护机制。
4.6.2 整合基于 “3S” 技术的土地利用数据更新技术方法
在集成现有技术的基础上,从数据获取和采集技术入手,将基于“3S”集成技术、基于“GPS+PDA”和“调查之星”技术的野外数据快速调查、数据采集整合,实现县级土地利用数据的快速获取、处理与更新,具体包括:基于航空遥感数据的正射影像图的快速、高效处理;卫星遥感数据的快速处理和土地变化信息提取,含高分辨率卫星数据的处理、信息自动判别、定量提取技术。
5 项目主要成果
(1)基于网络的萍乡市土地利用数据库集成应用管理系统;
(2)基于网络的萍乡市土地利用数据库集成应用数据更新体系和维护更新机制;
(3)基于网络的萍乡市土地利用数据库集成应用的框架体系、运行模式及关键技术研究的各类报告。
6 结语
本试点研究项目作为全国两个试点之一,是在中国土地勘测规划院的精心组织下,由江西省土地勘测规划院牵头,萍乡市国土资源局及其所辖各县区国土资源局按照统一方案实施的。经过立项审查、需求分析、方案设计、方案论证、组织实施等几个阶段的努力,通过试运行,新的应用需求不断提出,应用系统还在不断完善。
可喜的是,高效率的萍乡市基于网络的县级土地利用数据库集成应用系统,正在被萍乡市及所辖县区国土资源局逐步认同,应用系统也在经受实践工作的检验。同时,数据库更新观念和更新机制正在萍乡市各级国土管理部门逐步形成和规范。研究面向市级土地管理工作,建立基于网络县级土地利用数据的集成应用系统,形成协调、高速、统一的土地利用数字化信息的管理和共享机制,使县级土地利用数据库建设项目更好地为国土资源信息化服务,才是本试点研究的最终目标。
B. 省级成果汇总
根据农用地分等的工作程序和技术方法,按照《农用地分等定级规程》(国土资源大调查专用)的规定,农用地分等先进行等别划分和确认,然后进行汇总,形成全省农用地分等成果。分等成果主要包括三个方面,一是文字部分,包括《农用地分等工作报告》、《农用地分等技术报告》、《标准样地设置报告》;二是图件部分,包括各级农用地经济等别图、利用等别图、自然质量等别图、标准样地分布图;三是数据部分,包括农用地分等指数计算数据、面积统计数据、标准样地属性数据等。
(一)乡(镇)级农用地等别汇总
根据计算得出乡(镇)级(农场、林业局)农用地各分等单元的等别指数,按照已确定的分等间距分值及黑龙江省农用地等别划分表(表 3-10)中所列出的农用地等别间距指数,将属于同一间距值的分等单元归为一类,再对照有关农用地等别指数所对应的农用地等别,最终确定该分等单元的农用地等别,并将其汇总。
按照上述方法,根据各分等单元的农用地等别指数,逐一确定每个分等单元的等别,然后将同一等别内的单元合并,形成农用地分等成果图。
(二)县(市)级农用地等别汇总
在乡(镇)级(农场、林业局)农用地分等成果的基础上,将县(农垦分局、森工管局)行政区内的各乡(镇)级(农场、林业局)农用地分等成果汇总,形成县(市)级农用地分等成果。县(市)级农用地分等成果汇总要求如下。
1. 县(市)级农用地等别确定
根据县(市)级农用地分等成果汇总要求,确定全县(农垦分局、森工管局)范围内农用地的等别,即在全县(农垦分局、森工管局)范围内将农用地划分成几个等别。
2. 县(市)级农用地分等面积统计
按各乡(镇)级(农场、林业局)农用地各等别的面积,汇总全县(农垦分局、森工管局)农用地各等别的面积。农用地分类的面积应和全县(农垦分局、森工管局)土地利用现状变更调查中涉及的农用地分等的地类面积一致。如农用地分类中地类为耕地,则通过农用地分等所划分的各等别的耕地面积总数应和全县耕地面积总数一致。
3. 县(市)级农用地分等图
县(市)级农用地分等成果图包括自然质量等别图、利用等别图、经济等别图。
(三)省级农用地等别汇总
在县(市)级农用地分等成果汇总的基础上,形成省级农用地等别汇总成果,其中,市级农用地等别汇总可以作为省级农用地等别汇总的中间成果。
1. 省级农用地分等成果确定
根据县(市)级农用地分等成果,进行全省农用地分等成果汇总,形成全省农用地分等成果。经过省级成果汇总,黑龙江省农用地经济等别划分为 2 10 等共 9 个等别。
2. 省级农用地分等面积统计
省级农用地分等面积统计主要是根据全省各县(市)及各农垦分局、森工管局农用地分等的面积,逐级统计汇总情况。在统计全省农用地分等面积时,应采用土地利用现状调查变更的数据,以便使全省农用地分等面积和全省土地利用现状调查变更的有关数据一致。
3. 省级农用地分等图
在县(市)级农用地分等图的基础上编绘全省农用地自然质量等别图、利用等别图和经济等别图,其中,农用地经济等别图是全省农用地分等的主要图件。
(四)农用地分等成果数据库
1. 建立电子表格数据库
为了使农用地分等的各项数据得以完善保存和应用,按照《农用地分等定级规程》(国土资源大调查专用)统一的要求和格式,利用计算机技术建立了电子表格数据库,内容包括分等单元原始属性数据表、分等基本参数、“指定作物-分等因素-自然质量分”记分规则表、分等的基本参数表、土地利用系数表、土地经济系数表、样点产量-投入调查表、指定作物分等计算结果表、分等面积统计表、标准样地属性数据表等。并将以上各种数据统一存入软盘,以便保存和应用查找。黑龙江省在农用地分等中,已建立了省、市、县三级电子表格数据库,表格统一采用 Excel 格式。
1)数据库的内容
(1)农用地分等基本参数表,包括国家下达的农用地分等指定作物光温(气候)生产潜力指数、省统一计算的产量比系数、土地利用系数、土地经济系数等。
(2)农用地分等指标区因素体系及权重值表。
(3)各指标区的“指定作物-分等因素-自然质量分”关系表。
(4)省级农用地分等结果和省、市、县三级农用地分等面积汇总表。
(5)农用地分等结果地类面积汇总表。
(6)省级标准样地属性数据表。
2)表格格式要求
为了建立统一的农用地分等数据库,便于查找和应用,全省按统一的格式填写表格,输入计算机进行保存。
(1)汇总单元编号采用“省级行政代码(2 位)+地级市行政代码(2 位)+县级行政代码(2位)+单元流水编号(4位)”。行政代码按《中华人民共和国行政区代码》(GB/T 2260-2002)执行。
(2)面积。农用地分等面积一律以公顷为单位,小数点后保留 2 位。
(3)提交的格式。电子表格除要求提供 Excel 格式的表格外,其他表格一律采用 DBF 格式。
2. 省级农用地分等数据库
1)数据库内容
数据库内容必须与表格数据一致。数据库成果包括图形数据库、表格数据库和数据软件系统,对通用软件和国家要求格式的数据库,仅要求提供数据内容。对于图形数据库,其内容应包含提交的所有成果图件的数据;对于表格数据库或属性数据库,应与图形数据相关联;对于不需要图形对应的表格,可以仅提交电子表格。
(1)分等单元电子图的属性必须包括单元编号、地类代码、指标区名称、面积属性等。
(2)自然质量等别图属性必须包括单元编号、地类代码、各单元光温(气候)生产潜力指数、产量比系数、自然质量分、自然质量等指数。
(3)利用等别图属性必须包括利用等单元编号、实际产量调查、二级区最高产量、土地利用系数和利用等指数等。
(4)经济等别图属性必须包括单元编号、投入、产量、土地经济系数和经济等指数等。
(5)农用地标准样地分布图与样地属性表相对应。
(6)综合数据应包括单元图形库和与单元相连接的综合数据表。
2)数据库要求
(1)分等单元、自然质量等、利用等、经济等、注记、主要道路等不同信息应分别保存。
(2)要求图形数据与属性数据相关联,满足图属互查的要求。
(3)成果图件的电子图颜色、注记、图例、图廓等必须设置完整。
(4)应建立电子文本文件,对电子图作出必要的说明。
(5)不同的地理信息颜色不同,可根据有关参考色标进行调整。
3)数据格式
基础数据库的点、线、面及注记层编码的规则,对照《县(市)级土地利用数据库标准》(国土资源部)、《农用地分等数据库标准》(国土资源部土地整理中心,2005 年 6 月)、《农用地分等定级规程》(国土资源大调查专用)执行。
C. 土地利用现状调查程序是什么
一、准备工作
土地利用现状调查的准备工作是指开展土地利用现状调查之前所进行的组织准备、资料准备、工具和用品准备等方面的工作。
组织准备包括建立统一的领导机构,组织专业队伍,制订工作计划,组织技术培训等工作。领导机构一般由县级人民政府主管领导牵头,从各有关部门抽调人员组成。
资料准备包括调查底图、最新的航片或正射影像图、权属证明文件资料及其他相关资料。
工具和用品准备包括必要的测绘仪器、文具和调查表格的制备。
二、土地利用现状调查申请
具备调查条件的县(市),要由县级土地行政管理部门编写《土地利用现状调查任务申请书》,经县级人民政府同意,报省级土地管理部门审批后才可开展调查工作。申请书的内容应包括:全县的基本情况;需用的图件资料和技术条件;调查工作的组织实施步骤和方法;时间安排及经费预算等。组织编写土地利用现状调查技术设计书(或技术方案),最好附在申请书后一同报批,也可另外单独报批,经批准后,按设计书的技术路线、方法、要求开展调查工作。
三、外业调绘
外业调绘是指在研究航片或地形图与地物、地貌内在联系的基础上的外业判读、调查和绘注工作。主要是把室内判读不能确定或航片上影像不清楚的地物调查清楚,描绘正确,并对室内判读的地物实地进行检查核实,还包括新增地物的补测、补调。
四、外业成果检查验收
土地利用现状调查外业成果由县级土地管理部门组织全面检查,地级进行初步验收,省级进行验收。外业成果经验收合格后,方可进行土地利用数据库建设等内业工作。地级对县级成果的初步验收,抽取占全县图幅数25%~30%的图幅进行检查;省级对县级成果的验收,抽取占全县图幅数5%~10%的图幅进行检查。
五、图形数据和属性数据采集
土地利用现状图形数据采集是指将外业调绘并经清绘后的成果图进行数字化,取得土地利用现状数字图件的过程。其步骤包括:①图件扫描;②扫描纠正;③图形矢量化。
土地利用现状属性数据采集是指将土地权属、地类代码、注记等土地利用现状图的属性数据按照《县(市)级土地利用数据库标准》和软件规定格式录入的过程。
六、土地面积量算与统计
土地面积量算与统计均由土地利用数据库系统软件自动完成,但必须按照理论控制面积进行平差。
七、建立土地利用数据库
建立土地利用数据库是指用数据库系统软件提供的数据处理和管理功能,将经过编辑处理的空间数据进行入库处理,建成数据库运行管理系统。其步骤是:①数据字典和数据索引的生成;②图形与属性数据库的建立;③软件系统与数据的融合检查;④数据库系统运行测试。
八、编写土地利用现状调查报告
土地利用现状调查报告是指系统总结整个土地利用现状调查工作的文字报告。它的内容包括:①调查区的自然和社会经济概况;②调查工作情况;③调查成果及其质量分析;④土地合理开发利用、整治保护的途径和建议。
九、土地利用数据库成果检查验收
土地利用数据库成果的检查验收实行预检和验收制度,即由省土地勘测规划院进行预检和省土地管理部门进行验收。
十、成果资料确认及上交归档
土地利用现状调查成果经省级检查验收合格后,报国土资源部确认。最后进行成果资料的上交、归档等工作。
土地利用现状调查工作程序框图
D. 土地利用数据建库
6.5.1 数据库建设技术方法及工作流程
6.5.1.1 技术方法
基于遥感影像土地利用数据建库,是以武汉中地公司开发的 MapGIS 土地利用数据库软件为工作平台,以县级行政辖区为单元,将已有的乡级及以上行政界线(采用全国第一次土地详查所确定的行政界线)叠加在以县为单位镶嵌的 1∶1 万正射影像图上,以正射影像图为本底图,参考已有的土地利用数据库或土地利用详查数据,结合遥感影像解译资料,采用人机交互的方式,目视解译采集地类图斑边界、线状地物,提取工作区土地利用分类信息。分别建立确定图斑、不确定图斑、样本图斑层,并制作外业调查工作底图,对不确定图斑、样本图斑以及抽取一定比例的确定图斑到外业进行实地验证,通过外业后处理,最终建立基于遥感影像信息的土地利用数据库。
6.5.1.2 工作流程
工作流程如图 6-19 所示。
图 6-19 基于遥感影像信息土地利用数据库建设工作流程图
6.5.2 数据采集
以县级行政辖区为单元,将土地利用数据库中乡级及以上行政界线套叠在正射影像图上,结合样本影像信息并参考已有的土地利用数据库和土地利用详查资料,采用目视解译方法提取土地利用现状信息。
(1)多元数据复合分析。
1)与已有土地利用数据库复合。利用已建成的土地利用数据库与正射影像数据叠加,参考数据库地类属性数据,根据遥感数据的光谱和空间特征,通过人机交互采集土地利用现状信息。如图 6-20 所示。
图 6-20 遥感影像与土地利用数据叠加示意图
2)与土地利用现状图复合分析。对于未建成土地利用数据库的,将收集到的土地利用现状图扫描、纠正、投影变换后与正射影像套合,辅助提取土地利用现状信息。如图 6-21 所示。
图 6-21 土地利用现状图与遥感影像图复合示意图
(2)数据采集方法及要求。
1)使用MapGIS软件进行分层矢量化,为了保证数字化精度,我们要求显示窗口放大比例在100倍以上,采用半自动、交互式分层矢量采集,这样才能保证与影像同名地物不偏移。
2)将原土地现状数据库行政界线套合在DOM影像上,根据行政界线与影像套合情况,采用修正的方法进行局部调整,即影像上以线状地物为界的原行政界线明显偏离的,以影像上线状地物为准作局部修正,影像上没有线状地物作参考的直接采用原行政界线。
3)被乡级以上行政界线、地类界线、线状地物等分割而成的封闭地块为一个图斑。上图图斑的最小面积为:耕地和农村居民点最小上图面积为3mm2×3mm2(实地为900m2),其他地类为3mm2×5mm2(实地为1500m2)。
4)地类图斑边界的采集,可采取先易后难、先平原区后山区的方法,即先采集易于判读的居民地边界,然后依次采集纹理清晰的铁路、公路、河流、沟渠等,最后采集难以区分的地类边界。
5)线状地物:对于实际宽度小于30m的铁路、公路、河流等,沿影像轮廓中心线按图示用相应单线勾绘,大于等于30m的按图斑处理,当线状地物宽度变化大于20%时,分段标记。宽度量测除其本身宽度外还包含其两侧不以排灌为主的路沟及行道树。
6)河流:河流宽度为常水位线水面宽度。常水位线以原土地利用数据库数据或正射影像为准,如土地数据库所标位置偏移较大时可做适当移动,河流宽度不再实地调查。
7)公路林带:公路两侧种植的实际宽度大于等于30m的林带,按实际宽度标绘。公路宽度小于30m,而单侧林带宽度大于30m的,公路按线状地物标识,而林带则按实际宽度标绘。
(3)数据分层。按照《基于遥感影像土地利用数据库标准》的图层划分和命名规则将矢量数据分别建立县级政区、地类图斑、线状地物、行政界线、地面控制点、地类界线、注记、样本图斑线、不一致图斑线等数据层。
(4)属性结构的建立及属性输入。按照《基于遥感影像土地利用数据库标准》对分层数据分别建立属性结构,逐层输入属性内容。
(5)建立数据字典。数据字典设计是数据库设计的一项重要内容。新建工程前首先要建立系统的数据字典文件。依据《基于遥感影像土地利用数据库标准》定义的相关属性字段名、值域以及数据描述等建立基于遥感影像土地利用数据库运行所必需的数据字典。主要包括地类编码、行政区和权属单位等数据字典。
1)设置数据字典参数。按照国标《中华人民共和国行政区划代码》,省级行政区、省辖市级行政区、县级行政区的行政代码长度均为2位,乡级及行政村级政区代码均为3位。在“土地利用数据库管理系统”中,依次设置各级行政区划代码位数。如图6-22所示。
图 6-22 新建数据字典
2)编辑数据字典。根据技术要求中规定的基于遥感影像的土地利用分类,修改、增添或减少数据字典中的地类码。如图6-23所示。
图 6-23 编辑数据字典
(6)建立接图表。接图表文件记录了每个图幅的图名、图号、经度、纬度等信息,是标准图幅输出的依据。本项目接图表是根据大地坐标建立索引(图6-24)。
图 6-24 建立接图表
(7)数据入库。经过入库前数据检查,准备好完全拓扑无错误和图数一致的数据,并且建立好数据字典和接图表后,可建立工程文件,进行数据入库管理。
以县级行政辖区为单位,对采编的行政辖区、行政界线、地类图斑、线状地物、地类界线、注记、影像、DEM 等文件进行数据整理入库,建立土地利用信息管理数据库。
(8)数据预处理。数据预处理是进行表格汇总打印输出的前提,是为汇总输出和空间分析进行数据准备。实质上是扣除线状地物的面积、利用耕地系数计算耕地面积以及每个图斑净面积的计算。如图 6-25 所示。
(9)数据汇总。汇总输出各类面积汇总表。建立基于遥感影像土地利用数据管理系统。
图 6-25 数据预处理
E. 土地分级的DEM土地分级制度
1范围
本规定规定了利用数字高程模型(DEM)确定耕地坡度分级的目的、内容、方法、指标、流程、成果及要求等。
本规定适用于第二次全国土地调查利用DEM制作坡度图和确定耕地坡度分级。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本规定的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规定,然而,鼓励根据本规定达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规定。
TD/T 1014-2007 第二次全国土地调查技术规程
TD/T 1016-2007 土地利用数据库标准
TD/T 1016-2003 国土资源信息核心元数据标准
CH/T 1008-2001 基础地理信息数字产品1:10000、1:50000数字高程模型
第二次全国土地调查底图生产技术规定
3术语
3.1 数字高程模型,简称DEM
它是定义在X、Y域(或经纬度域)离散点(矩阵或三角形)上以高程表达地面起伏形态的数据集。
3.2格网
与特定参照系相对应的空间的规则化棋盘状布置。
3.3格网单元
用来表示栅格数据的最小单元。
3.4坡度
表示地表面该点在特定区域内倾斜程度的一个量, 定义为水平面与局部地表面之间的夹角。
3.5坡度栅格数据图
利用DEM数据,通过数学模型计算每个格网坡度值,形成的坡度栅格数据。
3.6坡度分级图斑
由同一坡度级界线构成的封闭单元。
3.7坡度分级图
依据坡度栅格数据图,按照《第二次全国土地调查技术规程》规定的耕地坡度分级,对地面坡度进行分级,形成覆盖完整调查区域的坡度分级数据。
3.8耕地坡度分级图
根据坡度分级图,赋予不同类型耕地图斑对应的坡度级,并着色形成的专题图。
4总则
4.1目的
全面查清不同坡度分级耕地的分布,计算不同坡度分级和类型耕地的面积。
4.2组织形式
省(区、市)第二次土地调查领导小组办公室负责组织制作本辖区的坡度分级图,县级第二次土地调查领导小组办公室负责组织将坡度分级图与耕地图斑叠加,确定耕地坡度级,并制作耕地坡度分级图。
4.3DEM选择
采用最新的1:1万或1:5万DEM。
选用的DEM原则上应能够反映本地区的地貌特征,地形地貌复杂破碎地区宜选用1:1万DEM。
4.4比例尺
耕地坡度分级图比例尺应与当地农村土地调查比例尺一致。
4.5数学基础
数学基础应与农村土地调查保持一致。
4.6补充规定
省(区、市)第二次土地调查领导小组办公室,可根据本规定结合本地区实际情况制定补充规定。
5资料收集
5.1DEM
收集测绘主管部门生产的最新的DEM,或根据相关测绘标准要求组织DEM生产。收集或生产的DEM原则上应通过省级以上测绘产品质检部门的验收。
5.2行政区域调查界线
与农村土地调查所采用的行政区域调查界线一致。
F. 基于高分辨率遥感影像的土地利用数据库建设
王文卿
(河南省国土资源厅信息中心 郑州 450016)
摘 要:针对目前国家级和省级国土资源管理对现势性土地利用数据的要求,在高分辨率遥感影像处理、基于遥感影像的土地利用信息提取及数据库建设等方面开展有益的尝试,以便为国土资源管理提供快速、准确的土地利用信息,为国土资源的管理提供基础信息服务和辅助决策工具。
关键词:高分辨率遥感影像 土地利用 数据库
0 前 言
我国人多地少,耕地资源稀缺,当前又处于工业化城镇化快速发展时期,耕地保护与建设用地需求的矛盾进一步凸显,充分发挥技术优势、及时掌握现势性土地利用现状,关系到控制布局和调控经济杠杆作用发挥的效率问题。位于我国南北交界的河南省拥有平原、丘陵、山区三种地形,本文利用法国 SPOT 5 卫星影像数据,在河南省开展全省基于遥感影像信息的土地利用数据库试点建设,快速获取国家级、省级国土资源管理所需要的土地利用现状。
1 试点地区及遥感影像数据源基本情况
河南省位于黄河中下游地区,面积 16.7 万平方千米,其中山地和丘陵共 7.4 万平方千米,平原和盆地共 9.3 万平方千米。采用覆盖河南全省范围的分辨率为 2.5 m 的法国 SPOT 5 数据源,数据获取时间为 2005~2007 年。数据共计 79 景,数据质量良好,基本满足一般条件下影像分类的要求。但由于影像接收时间跨度大,且多集中于春季和秋季,由于河南省季节分明的特点,因此,覆盖全省的影像存在着明显的色彩差异问题。
2 遥感影像数据处理
单景全色与多光谱数据是同步接收到的,其图形的几何相关性较好,影像处理采用先配准融合、后纠正的顺序 , 主要包括影像的配准、融合、正射纠正和镶嵌、裁切等。
2.1 影像配准
影像配准采用 ERDAS 软件中相对配准的方法,多光谱数据采用 XS2(红)、XS3(绿)、XS1(蓝)波段组合形式,重采样采用双线性内插法,以景为配准单元,以 SPOT 5 全色数据为配准基础,均匀选取配准控制点。对接收侧视角和地势起伏较大的个别区域增加控制点采集密度。
2.2 影像融合
采用乘积变换融合法和 ANDORRE 融合方法对全色和多谱两种空间分辨率的数据进行合成,融合后影像采用调整直方图、USM 锐化、色彩平衡、色度饱和度调整和反差增强等手段改善影像的视觉效果,使整景影像色彩真实、均匀、清晰,并且强化纹理等专题信息。
2.3 影像正射校正
影像正射校正采用 ERDAS 软件的 LPS 正射模块,利用 SPOT 5 物理模型,每景采集 25 个像控点均匀分布于整景影像,各相邻景影像重叠区有 2 个以上公共像控点。正射校正以实测像控点和 1∶5 万 DEM 为校正基础 , 以景为单元,对融合后的数据进行正射校正。
2.4 影像镶嵌
影像镶嵌以工作区为单元,在景与景之间镶嵌线尽量选取线状地物或图斑边界等明显分界处,尽量避开云、雾及其他质量相对较差的区域,使镶嵌后的影像色彩过渡自然,无裂缝、模糊和重影现象。
2.5 数字正射影像图制作
数字正射影像图(DOM)制作采用 Image Info 工具,按照 1∶1 万标准分幅进行裁切,覆盖完整的县级行政辖区。依据《高分辨率影像数据处理及数据库建设技术要求》,利用 MapGIS 下分幅进行图幅整饰。
3 基于遥感影像的土地利用信息提取
3.1 河南省土地利用遥感信息分类
结合河南省土地利用特点,本文制定了适用于河南省全省辖区的“基于遥感的土地利用分类”,将土地利用类型分为 3 个一级类,10 个二级类,5 个三级类,分类及相应含义见表 1。
表 1 基于遥感的河南省土地利用遥感信息分类
3.2 土地利用信息提取
以县级行政辖区为单元,将乡级及以上行政界线套叠在正射影像图上,结合样本影像信息并参考已有的土地利用数据库和土地利用详查资料,采用目视解译方法提取土地利用现状信息,同时建立遥感解译标志。建立遥感影像解译标志有助于缩小不同人员解译的差异,提高解译的准确性。本文采用的 SPOT 5 遥感影像的地面分辨率较高,因此,多数地物比较直观,易于判读。典型地类照片如图 1 所示。
图 1 典型地类照片
本文使用的数据源大部分为春、夏时相,因此,植被一般为绿色;耕地多呈绿色或浅绿色;水域呈深蓝或黑色;居民地多呈较规则的黑灰和灰白相间色;农村居民地则呈规则或不规则的绿和灰白相间色;铁路、公路多呈深灰或浅灰色。
地物的细部色调常呈现出有规律的纹理。塑料地膜育秧、蔬菜大棚、畜禽养殖场多为水平排列的条状纹理,但园地更为规则;林带、园林地的北侧或西侧一般会有阴影,而耕地没有。另外,根据有些地类常出现在特定的位置,可以利用此特征把色调、纹理相近的地类区分开来。如坑塘多出现在农村居民点内部及河流附近,工矿用地大多分布在公路、铁路两侧。
4 基于遥感影像信息土地利用数据库建设
基于遥感影像信息土地利用数据库建设,以县(市、区)为单位,结合河南实际,制定了“高分辨率遥感影像数据处理及数据库建设技术要求”、“省级基于遥感影像 1∶1 万土地利用数据库标准”等。在标准中定义了基于遥感影像的土地分类、文件命名规则、数据分层以及满足建库需要的属性数据结构。数据建库按照要求将矢量数据分别建立县级政区、地类图斑、线状地物、行政界线、地面控制点、地类界线、注记、样本图斑线、不一致图斑线等数据层,并对照标准,逐层输入属性内容,建立分县的基于遥感影像信息的土地利用数据库。
4.1 多元数据复合
利用已建成的土地利用数据库与正射影像数据叠加,参考数据库地类属性数据,根据遥感数据的光谱和空间特征,通过人机交互方式,采集土地利用现状信息。对于未建成土地利用数据库的区域,对收集到的土地利用现状图扫描、纠正、投影变换后与正射影像套合,辅助提取土地利用现状信息。
4.2 数据采集
(1)将原土地现状数据库行政界线与 DOM 影像套合,以影像为基准,修正行政界限。
(2)最小上图图斑面积:耕地和农村居民点为 3 mm×3 mm, 其他地类为 3 mm×5 mm。
(3)线状地物:宽度小于 30 m 的铁路、公路、河流等,沿影像轮廓中心线勾绘,大于等于30 m 的按图斑处理,当线状地物宽度变化大于 20%时,分段标记。
(4)河流:河流宽度为常水位线水面宽度 , 以原土地利用数据库数据或正射影像为准。
(5)公路林带:公路两侧宽度大于等于 30 m 的林带,按实际宽度标绘。公路宽度小于 30 m,而单侧林带宽度大于 30 m 的情况,则将公路按线状地物标识、而林带按实际宽度勾绘。
4.3 数据分层
按照《省级基于遥感影像 1∶1 万土地利用数据库标准》的分层和命名规则将矢量数据分别建立县级政区、地类图斑、线状地物、行政界线、地面控制点、地类界线、注记、样本图斑线、不一致图斑线等数据层。
4.4 建立数据字典
全国民政部门行政编码标准中省级、省辖市、县级行政区的行政代码长度均为 2 位,乡级及行政村级政区代码均为 3 位。MapGIS 软件中县级行政区、市级行政区合并统称为“县级行政区”。因此,省级行政区代码为 2 位,县级行政代码为 4 位,乡级和村级行政代码为 3 位。
4.5 建立接合图表
接图表根据大地坐标建立索引,记录了每个图幅的图名、图号、经度、纬度等信息,是标准图幅输出的依据。
4.6 建立工程
以县级行政辖区为单位,对采编的行政辖区、行政界线、地类图斑、线状地物、地类界线、注记、影像、DEM 等文件进行数据整理入库,建立土地利用信息管理数据库。
5 基于遥感影像信息的土地利用分类面积对比分析
以县为单位将基于影像提取的土地利用分类面积与原土地利用数据库面积进行比较分析,以检验基于影像提取地类信息的准确度。分别抽取东部平原地区 2 个县、丘陵地区 2 个县、山区 2个县为例,以相对误差进行对比分析(表 2)。
计算公式:相对误差 =[(遥感数据库面积-原土地数据库面积)/ 原土地数据库面积]×100%
表 2 分类面积相对误差
由表 2 可见,公路、铁路、建制镇、居民点面积相对较大,但其占整体面积的权重较小(合计小于 16%);其他各二级类面积相对误差都小于 20%,尤其以山区吻合最好(相对误差小于10%),平原次之(相对误差小于 15%),丘陵较差(相对误差小于 20%)。各县(区)辖区面积误差都小于 3%。
6 结 论
(1)高分辨率遥感影像信息不仅可分辨耕地等一级类,分辨部分二级类也基本正确。本次基于遥感土地利用信息提取经外业验证,确定图斑正确率较高,不确定图斑正确率较低,平原较山区提取的准确率高,影像质量较好的信息提取的准确率也较高。地类不同提取的准确率也不同。建设用地在遥感影像上较易判读;耕地、园林地,由于受影像接收时间的影响,季节不同反应波谱也不同,且丘陵地区耕地与荒草地边界区分不明显,正确率较低。
检查结果显示,土地利用数据库中,土地利用遥感分类结果正确率达 97% 以上,尤其是耕地和居民点等地类正确率高,达 99% 以上。
(2)利用高分辨率遥感影像建立国家级、省级管理部门使用的土地利用现状数据库技术可行。在 MapGIS 软件下对利用高分辨率遥感影像信息土地利用数据库工程文件进行检查,检查项目包括:图形与影像套合精度、相邻图幅接边精度、属性数据正确性、各图层要素拓扑和逻辑错误检查等。经检查,数据采集精度误差小于 0.2 mm,相邻图幅接边误差小于 0.1 mm, 图形数据、属性结构及内容均符合技术设计和标准要求,数据库运行正常能够输出相关报表。
将基于遥感影像信息土地利用数据库与原详查土地利用数据库抽查对比,二者分类面积相对误差对应率为 80%以上,因此利用遥感影像信息建设土地利用数据库基本可行。
参 考 文 献
国家测绘局.2007.基础地理信息数字产品 1∶10000、1∶50000 生产技术规程[M].北京:测绘出版社
国土资源部.2000.TD/T 1010—1999 土地利用动态遥感监测规程[S].北京:地质出版社
国土资源部.2008.TD/T 1016—2007 土地利用数据库标准[S].北京:中国标准出版社
廖克,城夕芳,吴建生,等.2006.高分辨率卫星遥感影像在土地利用变化动态监测中的应用[J].测绘科学,(6):11~15
(原载《测绘科学》2009 年第 10 期)
G. 基于遥感影像土地利用数据建库
6.4.1 基于遥感影像土地利用数据建库原则
(1)数据库建立在统一平台下。采用国产地理信息系统 MapGIS 作为建库基础平台,通过数据格式转换,用 ArcGIS 软件系统管理数据库。
(2)数据建库依据统一技术标准。除执行国家和行业的一系列相关标准及规程外,严格按照本项目制定的《技术要求》和《数据库标准》开展工作,所建数据库数据结构、数据内容要符合技术设计要求,达到标准化。
(3)数据库主要依据遥感正射影像上反映的地类特征判定土地利用类型和标绘地类边界,以原有的土地利用数据库和土地利用图作为辅助参考资料,对难以确定的图斑经外业验证确认土地利用类型。
(4)数据库内容要具有完整性和实用性。能够正确反映全省土地利用类型、面积对比、分布规律、利用特点,提供完整的土地资源资料。而且内容的选取和表示,要层次分明、清晰易读,使数据内容完整、实用性强。
(5)建立严格的质量监督体系,实行“三检一验”制度。即每个工作阶段都要通过自检、互检、专检,对数据内容、数据精度进行质量把关,各项指标必须符合技术要求,数据库建成后要通过项目组的统一验收。整个数据库建设过程采取严密的质量控制,从而保证数据库数据质量。
6.4.2 数据库文件命名规则、图层划分、数据属性结构
为规范数据库建设,保证基于遥感影像土地利用数据库质量,在认真执行国家和行业标准的原则下,进一步定义了基于遥感影像数据库文件命名规则、数据分层、数据属性结构。
6.4.2.1 文件命名规则
(1)图层文件命名规则。行政区划代码 + 图层名 + 影像获取年份 + 文件扩展名,例如:河南省郑州市金水区 2006 年数据库,县级政区层:410101XJZQ2006.WP,行政界线层:410101XZJX2006.WL,地面控制点层:410101GCP2006.WT。(注:文件命名栏中,.WT、.WL、.WP 分别代表 MapGIS 格式文件中的点文件、线文件和面文件)
(2)数字正射影像图(DOM)文件命名规则。数字正射影像图(DOM)影像文件、整饰文件和元文件共同组成 DOM 信息管理文件夹。文件夹命名规则为:影像获取年份 + 图幅号,例如:影像获取时间为 2005 年,图幅号为 I49G053089,其对应的 DOM 文件夹名称即为“2005I49G053089”。
DOM 影像文件、整饰文件和元文件命名规则为:图幅号 + 文件类型 . 文件扩展名。例如:DOM 图幅号为 I49G053089,其各类文件命名见表 6-5。
表 6-5 DOM 文件命名规则
注:文件命名栏中“,.WT、.WL、.WP”代表图廓修饰文件中的 MapGIS 数据格式中的点、线、面文件。
6.4.2.2 图层划分
根据基于遥感影像信息建立土地利用现状数据库的特点,数据库中仅反映基础地理和土地利用的基本要素,在这些要素基础上建立行政辖区、地类图斑、线状地物、测量控制点、注记、样本图斑、不一致图斑等图层。数据库所含要素图层见表 6-6。
表 6-6 图层划分表
6.4.2.3 数据属性结构
根据所划分图层分别设置如下数据属性结构。
(1)行政区划属性表(表 6-7)。
表 6-7 行政区划(SHZQ、SJZQ、XJZQ)
注:①区划代码采用 GB/T 2260—2002 规定的代码;②行政区名采用 GB/T 2260—2002 规定的行政区名。
(2)行政界线属性表(表 6-8)。
表 6-8 行政界线(XZJX)
(3)地类图斑属性表(表 6-9)。
表 6-9 地类图斑(DLTB)
(4)地类界线属性表(表 6-10)。
表 6-10 地类界线(DLJX)
(5)线状地物属性表(表 6-11)。
表 6-11 线状地物(XZDW)
(6)地面控制点属性表(表 6-12)。
表 6-12 地面控制点(GCP)
(7)样本图斑属性表。
样本图斑属性表同表 6-8。
(8)不一致图斑属性表(表 6-13)。
表 6-13 不一致图斑(BYZTB)
(9)注记属性表(表 6-14)。
表 6-14 注记(ZJFH)
注:①注记中不包括图廓注记;②仅文字注记填入相应的属性内容;③高宽为注记的高度 × 宽度,如 3×4。
6.4.3 基于遥感影像土地利用信息提取
以遥感正射影像图(DOM)为本底图,根据遥感影像上所反映的土地利用类型空间特征,从地物光谱、纹理的可分性,利用目视解译对土地利用信息加以提取,快速获取土地利用及变化信息,为高效、准确、规模化土地资源动态监测提供技术支持。
6.4.3.1 目视解译(判读)
目视解译主要是从影像上获取地物三种特征:①光谱特征。提取颜色、灰度或多波段数据间的特征变量等地物的光谱特征,区分出土地覆盖信息;②空间(几何)特征。将地物的形状、大小、边界、线性特征、空间关系等几何性特征提取出来,来获取地类图斑的空间信息;③纹理特征。根据构成图案的要素形状、分布密度、方向性等纹理特征提取,可获得土地利用信息。通过三种特征提取构成土地利用的空间地理信息与属性。
影像目视解译分类是运用了解译者的综合知识,对遥感影像进行分析、识别。目视解译包括室内预判、外业调查、室内详细解译和外业验证等步骤。室内预判是初步解译、初步建立解译标志并将解译中遇到的不能确定的目标和疑难点记录下来留待外业确定,通过外业调查与实地对照进行测量和样本采集,以提供后续阶段详细分析,室内详细解译是在上述基础上,建立影像解译标志,对工作区的土地利用分类信息提取,再次进行外业验证提高影像解译的准确性与精度。
基于遥感影像的土地利用分类信息提取技术流程如图 6-9 所示。
图 6-9 土地利用分类信息提取技术流程图
6.4.3.2 土地利用类型判读方法
遥感影像地类信息判读的准确性是基于影像土地利用数据建库的关键,因此在进行数据采集时运用相关分析方法,根据影像时相、区位地形特征等对影像进行综合分析,判断影像所反映的地类信息,勾绘地类界线,标注地物类别,形成预判图。
(1)耕地。主要分布在平原地区、河流两岸、川台地和缓坡地上。
平原地区的耕地,在影像上反映比较单一,呈条块状或网格状分布,形状规则,绝大部分都能作出准确判读。由于时相的不同所反映的色调有所差异,农作物生长季节的耕地呈绿、浅绿色;农作物收获季节的耕地则呈灰白、褐白色,如:河南省平原地区影像为 6 月份时相的,大部分都为收获后的裸露耕地,其色调特征为白或灰白;但洼地处的耕地,若影像接收日期在雨水季节,在影像上显示出水域特征,采集时要参考土地利用资料进行判断,同时作为不确定图斑进行外业调查,实地分析周边地形状况来确定其地类。另一种情况是农作物与林果兼作的土地,冬春季节和夏秋季节接收的影像特征差别较大,冬春季节反映的是以耕地为主,夏秋时则以林地为主,对此情况在参照土地利用资料的同时,作为不确定图斑由外业判定地类类型。
农作物生长及收获后耕地特征如图 6-10 所示。
山区和丘陵地区的耕地,在影像上反映的是绿色和灰白色相间的层叠状影像纹理特征,集中连片的较大地块影像上较易判断,而零散分布特别是在坡地上由农民零星开发出的小块耕地很难确定。根据分布规律、纹理特征,参考土地利用资料来确定地类,室内判读不出的,作为不确定图斑由外业判定地类类型。
坡耕地影像特征如图 6-11 所示。
图 6-10 农作物生长及收获后耕地特征
图 6-11 坡耕地影像特征
(2)园林地。在基于遥感影像土地分类中将园林地归并为一个地类。
平原地区的园林地分布有一定规律,大部分在村庄周边,呈块状或条带状分布,色调均匀,形状规则,边界明显。成片种植的阔叶林易与耕地区分,一些针叶、矮生果树以及苗圃的色调和纹理特征与耕地相近,较难判读,在参考土地利用资料无法判读的作为不确定图斑由外业调查确认。
山区和丘陵地区的园林地呈片状或带状,形状不规则,边界较明显。连片林地较容易判读,难以判读的是丘陵向平原地区的过渡地带,其间零散分布的树木与杂草丛生一起,主次难分,林地与荒草地之间没有明显分界线,此种情况可通过外业调查权衡主次来确定。
公路林带,影像上呈深绿色调,沿公路两侧呈规则长条带状,室内可准确判读。
园林地影像特征如图 6-12 所示。
(3)其他农用地。牧草地在基于遥感影像土地分类中归并到其他农用地。牧草地在河南省区域内分布很少,其纹理和色调特征与耕地接近不容易区分,只有从其分布形态来分辨,其边界多呈不规则形态,同时利用土地利用资料辅助判断,或根据实地调查情况确定地类。
坑塘、养殖水面、沟渠等在影像上有明显特征,可根据解译标志对影像进行判读。
其他农用地影像特征如图 6-13 所示。
图 6-12 园林地影像特征
图 6-13 其他农用地影像特征
(4)城市和建制镇。城市和建制镇影像特征比较典型,呈规则条块状,以灰、灰白色调为主,可准确判读。各省辖市、县级市政府所在地的建成区按城市归类,县政府所在地及建制镇建成区仍按建制镇归类。
城市和建制镇影像特征如图 6-14 所示。
图 6-14 城市和建制镇影像特征
(5)农村居民点。农村居民点地类特征比较明显,呈灰白与绿色调相间的片状分布,边界清晰,依据其在影像上的实际范围进行采集,但采集时要注意与其他建设用地区分。农村民居点影像特征如图 6-15 所示。
图 6-15 农村居民点影像特征
(6)铁路、公路。铁路、公路在影像上表现为长条带状或线状形态,形状规则,两者色调比较接近呈深灰色,建设中的铁路、公路呈白加灰色,高速公路较易判读,普通公路与铁路不太容易区分,可参考土地利用资料辅助判读,新增的铁路、公路要到实地外业调查后确认地类。
铁路、公路影像特征如图 6-16 所示。
图 6-16 铁路、公路影像特征
(7)其他建设用地。独立工矿用地大多分布在城镇、农村居民点中或周边,或分布在公路、铁路两侧,呈规则块状,以白、白加灰色调为主,兼有绿、黄等其他色调,判读时要注意与临时取土的耕地进行区分,其影像特征比较接近,容易误判。
水库水面呈椭圆、扇形或方形,边界规则,根据影像特征比较容易判读。
其他建设用地影像特征如图 6-17 所示。
(8)未利用地。苇地、滩涂、河流、湖泊可根据其空间位置和影像上明显特征,较容易分辨。由于苇地和滩涂大多分布在河流、湖泊、水库周边,可根据其空间位置进行判读;荒草地在影像上较难分辨,要借助土地利用资料辅助判读或到实地调查。
裸岩、裸土地多分布在山区、丘陵地区,其周围与林地衔接或向平缓地带过渡时,其边界不明显,此类情况在外业也难以区分地类边界,对此在参照土地利用资料的基础上,要充分分析影像上的色彩、纹理特征来确定。
未利用地影像特征如图 6-18 所示。
图 6-17 其他建设用地影像特征
图 6-18 未利用地影像特征
H. 乡镇土地利用总体规划数据库标准
首发 乡TD T1026-2010 县TD T1027-2010 市TD T1028-2010 土地利用总体规划数据库标准
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I. 建立了基于高分辨率遥感影像土地利用数据库建设
基于遥感影像土地利用数据库建设,为国家和省土地宏观管理提供了现势性较强的土地利用电子数据,为国内同类工作的开展提供了技术依据。
考虑到国家和省级土地宏观管理的需要,根据项目制定的“基于遥感影像土地利用分类体系”,结合中地公司 MapGIS 土地利用数据库管理系统框架结构,在 MapGIS 土地利用数据库管理系统平台的基础上,分别制定了《高分辨率影像数据处理及数据库建设技术要求》和《基于遥感影像 1∶1 万土地利用数据库标准》等,并在标准中明确了基于遥感影像的土地分类、文件命名规则、数据分层格式及要求等,保证了数据标准和数据格式的一致性及数据库建设质量,为国家和省提供了翔实的、现势性强的土地利用现状数据。