利用高分辨率衛(wèi)星影像進(jìn)行土地利用變更調(diào)查

鄭　巍

[摘 要]隨著遙感影像分辨率的不斷提高,高分辨率遙感影像在土地工作中的利用將日益廣泛。本文結(jié)合實(shí)際工作中利用Quik Bird影像進(jìn)行大比例尺土地利用變更調(diào)查的試驗(yàn),總結(jié)了高分辨率遙感影像進(jìn)行土地利用變更調(diào)查的方法及試驗(yàn)的精度分析,并提出目前利用高分辨率遙感影像存在的困難,為今后的使用者提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]遙感;監(jiān)測;;圖斑;像元;土地利用變更調(diào)查;RTK

一、概述

運(yùn)用遙感技術(shù)進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀調(diào)查,以摸清土地?cái)?shù)量及分布情況,是遙感應(yīng)用中最早、研究最多的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。

在這一方面,無論利用航像片,還是衛(wèi)星像片,無論在目視判讀還是數(shù)字圖像處理,均積累了許多經(jīng)驗(yàn)。但是如何利用高分辨率遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行大比例尺的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查還有待進(jìn)一步研究。

二、工作方法

土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查主要需解決兩個問題:一是找出變化的區(qū)域,即監(jiān)測;二是對變化的區(qū)域按一定精度量測上圖。

土地利用遙感監(jiān)測是基于同一區(qū)域不同年份的同一時相影像間存在著光譜特征差異的原理,來識別土地利用狀態(tài)變化的工作。常用的土地利用遙感監(jiān)測方法基本上可以分兩種:即逐個像元比較法和分類后比較法。

結(jié)合工作的具體情況,本次采用了逐個像元比較法進(jìn)行作業(yè),即利用精糾正后的Quik Bird衛(wèi)星影像與前一年度的航攝影像進(jìn)行比較找出變化的區(qū)域,再對變化區(qū)域進(jìn)行分類辨別。

1.變化圖斑、地物的判讀。采用逐個像元比較法,即對不同時相的影像作相應(yīng)的處理后,采用光譜特征變異法。當(dāng)兩個不同源數(shù)據(jù)存在較大的時相差時,受實(shí)際土地利用變化的影響,不同時相的影像在相同位置處將對應(yīng)不同的地面目標(biāo),導(dǎo)致光譜特征不一致,從而檢測出變化信息。

對于變化區(qū)域地類的識別我們采用了目視解譯法。將校正后按1/2000比例尺大小進(jìn)行分幅的影像與已有的土地利用現(xiàn)狀圖在計(jì)算機(jī)上套合,套合精度應(yīng)在0.5個像元內(nèi),套合后將地形要素和土地利用要素完整準(zhǔn)確的表示齊全。作業(yè)時逐幅判讀,并將不同地類用不同顏色來填充并填寫變化圖斑、線狀地物手簿。

2.變化圖斑界、地物的提取。將糾正后按1/2000大小進(jìn)行分幅的影像與1/1000的地形圖套合,圖形矢量層與影像套合的精度應(yīng)在0.5個像元內(nèi)。對利用人工目視判斷法查找出的變化區(qū)域進(jìn)行地物的線劃提取,并按1/1000地形圖要求進(jìn)行標(biāo)繪。影像不清楚的做標(biāo)記,以便外業(yè)調(diào)繪重點(diǎn)修測。

3.外業(yè)調(diào)繪和精度檢驗(yàn)。由于內(nèi)業(yè)對于很多地類無法區(qū)分(如菜地和旱地等不容易區(qū)分),所以外業(yè)需進(jìn)行補(bǔ)充性的調(diào)繪。

外業(yè)凋繪利用GPS(RTK)和全站儀相結(jié)合,對變化區(qū)域的地物和地類進(jìn)行實(shí)地核實(shí)和測量,將測量結(jié)果與利用影像提取的線劃成果進(jìn)行比較,檢測出利用遙感影像提取線劃的各點(diǎn)誤差及變更地類圖斑面積誤差。

三、精度及成果分析

1.測點(diǎn)與精糾正后影像點(diǎn)坐標(biāo)的比較。將外業(yè)用RTK實(shí)測的明顯地物點(diǎn)坐標(biāo)與糾正后的射影像圖上的提取坐標(biāo)進(jìn)行了比較:最大點(diǎn)位誤差為0.917米、最小點(diǎn)位誤差位0.02米,點(diǎn)位中誤差位0.46米。原有1/1000地形圖上的地物點(diǎn)坐標(biāo)與影像圖上的坐標(biāo)比較后發(fā)現(xiàn),最大點(diǎn)位誤差為0.97米、最小點(diǎn)位誤差位0.17米,點(diǎn)位中誤差位0.52米。根據(jù)圖上地物點(diǎn)點(diǎn)位中誤差不得大于圖上的0.5mm的要求,可見在糾正后的正射影像圖上的平坦地區(qū)可以采集明顯影像的坐標(biāo)更新1/1000地形圖。

2.實(shí)地丈量邊長與精糾正后影像上相應(yīng)得邊長比較。在外業(yè),我們結(jié)合影像選取200條明顯的地物進(jìn)行實(shí)地丈量,丈量的成果與內(nèi)業(yè)在影像圖中采集的邊長進(jìn)行比較,最大誤差為0.65米,最小誤差為0.01米,相對中誤差為0.17米。根據(jù)圖上地物點(diǎn)間距中誤差不得大于圖上0.4mm;重要建筑物及權(quán)屬界址點(diǎn)、相關(guān)的地物其間距誤差不得大于圖上的0.8mm?？梢?對于1/1000地形圖在精糾正的影像圖中采集影像明顯的地物完全可以滿足成圖的需要。

3.地類面積的比較。在測區(qū)內(nèi)我們選取了63塊,按1/500地形圖要求進(jìn)行實(shí)測作為面積比較的地塊,這些地塊在影像中均是清晰的,比較后得出,最大相對誤差為18.98%,最小相對誤差為0.05%,相對誤差的中誤差為4.7%,可見影像明顯的地類邊界可以用糾正后的遙感影像勾劃出的地類邊界來代替實(shí)測地類邊界。

4.地類判讀。內(nèi)業(yè)判讀發(fā)生變化的地類范圍為1 024塊,實(shí)地調(diào)查后發(fā)生變化的地類范圍為1 220塊,內(nèi)業(yè)判讀準(zhǔn)確率位83.93%。

可見,如果能及時的獲取高分辨率的衛(wèi)星遙感影像,經(jīng)精糾正后用于土地利用現(xiàn)狀調(diào)查,可以使大量的外業(yè)工作由室內(nèi)來完成,大大減少了外業(yè)的工作量,且對外業(yè)工作有了具體的指導(dǎo)作用,避免外業(yè)工作的盲目性,對整個工作能起到事半功倍的效果。

四、存在的困難

目前高分辨率的衛(wèi)星遙感影像的應(yīng)用還存在一些問題。

1.獲取數(shù)據(jù)相對困難。由于目前高分辨率衛(wèi)星遙感影像為可見光遙感,受制于氣候條件的影響,獲取一幅質(zhì)量清晰的遙感影像往往周期相對較長,不能完全滿足生產(chǎn)的需求。

2.預(yù)處理相對困難。數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)是不同片種之間的幾何精糾正和正射處理,而相應(yīng)的高分辨率影像并沒有相對成熟的正射校正模型來完成這一處理。在城市中影像的陰影過多,非正射現(xiàn)象明顯,但沒有成熟的方法去除陰影和進(jìn)行正射糾正,使其應(yīng)用受到限制。

3.對于山區(qū)部分的影像,使用現(xiàn)有的模型糾正的精度還不是很理想。從而也限制了它的使用。

4.高分辨率影像處理軟硬件設(shè)備要求更高。高分辨率影像的發(fā)展使其數(shù)據(jù)量非常龐大,對其進(jìn)行管理、處理、提取需更先進(jìn)的處理設(shè)備、數(shù)據(jù)管理軟件和信息提取工具。

5.遙感影像的處理和地類的判讀對作業(yè)員的要求較高,不是所有人都能夠達(dá)到獨(dú)立作業(yè)的要求。不同作業(yè)員對同一地區(qū)的判斷可能會有不同的結(jié)果,作業(yè)人員需掌握遙感數(shù)據(jù)處理、影像的判讀、土地分類等方面的知識?！?/p>

(編輯/劉佳)