GIS已經(jīng)愈來愈多地為世界各國(guó)地質(zhì)調(diào)查部門所采用,并在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、區(qū)域礦產(chǎn)資源與環(huán)境評(píng)價(jià)、礦產(chǎn)資源與礦權(quán)管理中發(fā)揮越來越重要作用。
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GIS(Geographic Information System)地理信息系統(tǒng)。顧名思義,地理信息系統(tǒng)是處理地理信息的系統(tǒng)。地理信息是指直接或間接與地球上的空間位置有關(guān)的信息,又常稱為空間信息。一般來說,GIS可定義為:"用于采集、存儲(chǔ)、管理、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)"。從GIS系統(tǒng)應(yīng)用角度,可進(jìn)一步定義為:"GIS由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成,通過對(duì)地理數(shù)據(jù)的集成、存儲(chǔ)、檢索、操作和分析,生成并輸出各種地理信息,從而為土地利用、資源評(píng)價(jià)與管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城市規(guī)劃以及政府部門行政管理提供新的知識(shí),為工程設(shè)計(jì)和規(guī)劃、管理決策服務(wù)"(陳述彭,1999)。
人類生活在地球上,80%以上的信息與地球上的空間位置有關(guān)。GIS的出現(xiàn)是信息技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物。地理信息系統(tǒng)萌芽于上世紀(jì)的60年代。1962年,加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用數(shù)字計(jì)算機(jī)處理和分析大量的土地利用地圖數(shù)據(jù),并建議加拿大土地調(diào)查局建立加拿大地理信息系統(tǒng)(CGIS),以實(shí)現(xiàn)專題地圖的疊加、面積量算、自然資源的管理和規(guī)劃等;與此同時(shí),美國(guó)的Duane F. Marble在美國(guó)西北大學(xué)研究利用數(shù)字計(jì)算機(jī)研制數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng),以支持大規(guī)模城市交通研究,并提出建立地理信息系統(tǒng)的思想。70年代是地理信息系統(tǒng)走向?qū)嵱玫陌l(fā)展期。美國(guó)、加拿大、英國(guó)、西德、瑞典和日本等國(guó)對(duì)GIS的研究均投入了大量人力、物力和財(cái)力。到1972年CGIS全面投入運(yùn)行與使用,成為世界上第一個(gè)運(yùn)行型的地理信息系統(tǒng);在此期間美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展了50多個(gè)地理信息系統(tǒng),用于獲取和處理地質(zhì)、地理、地形和水資源信息;1974年日本國(guó)土地理院開始建立數(shù)字國(guó)土信息系統(tǒng),存儲(chǔ)、處理和檢索測(cè)量數(shù)據(jù)、航空像片信息、行政區(qū)劃、土地利用、地形地質(zhì)等信息;瑞典在中央、區(qū)域和城市三級(jí)建立了許多信息系統(tǒng),如土地測(cè)量信息系統(tǒng)、斯德哥爾摩地理信息系統(tǒng)、城市規(guī)劃信息系統(tǒng)等。但由于當(dāng)時(shí)的GIS系統(tǒng)多數(shù)運(yùn)行在小型機(jī)上,涉及的計(jì)算機(jī)軟硬件、外部設(shè)備及GIS軟件本身的價(jià)格都相當(dāng)昂貴,限制了GIS的應(yīng)用范圍。
80年代是GIS的推廣應(yīng)用階段,由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,在性能大幅度提高的同時(shí),價(jià)格迅速下降,特別是工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與完善,使GIS的應(yīng)用領(lǐng)域與范圍不斷擴(kuò)大。GIS與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合,開始用于全球性問題的研究,如全球變化和全球監(jiān)測(cè)、全球沙漠化、全球可居住區(qū)評(píng)價(jià)、厄爾尼諾現(xiàn)象及酸雨、核擴(kuò)散及核廢料等(李德仁,1994);從土地利用、城市規(guī)劃等宏觀管理應(yīng)用,深入到各個(gè)領(lǐng)域解決工程問題,如環(huán)境與資源評(píng)價(jià)、工程選址、設(shè)施管理、緊急事件響應(yīng)等。在這一時(shí)期,出現(xiàn)了一大批代表性的GIS軟件,如ARC/INFO、GENAMAP、SPANS、MAPINPO、ERDAS、Microstation等,其中ARC/INFO已經(jīng)愈來愈多地為世界各國(guó)地質(zhì)調(diào)查部門所采用,并在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、區(qū)域礦產(chǎn)資源與環(huán)境評(píng)價(jià)、礦產(chǎn)資源與礦權(quán)管理中發(fā)揮越來越重要作用。
90年代為GIS的用戶時(shí)代,隨著地理信息產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化信息產(chǎn)品在全世界的普及,GIS成為了一個(gè)產(chǎn)業(yè),投入使用的GIS系統(tǒng),每2~3年就翻一番,GIS市場(chǎng)的增長(zhǎng)也很快。目前,GIS的應(yīng)用在走向區(qū)域化和全球化的同時(shí),己滲透到各行各業(yè),涉及千家萬戶,成為人們生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)和工作中不可缺少的工具和助手。與此同時(shí),GIS也從單機(jī)、二維、封閉向開放、網(wǎng)絡(luò)(包括Web GIS)、多維的方向發(fā)展。
我國(guó)地理信息系統(tǒng)方面的工作始于80年代初。地理信息系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)展階段的標(biāo)志是第七個(gè)五年計(jì)劃的開始,地理信息系統(tǒng)研究作為政府行為,正式列入國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃,開始了有計(jì)劃、有組織、有目標(biāo)的科學(xué)研究、應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和工程建設(shè)工作。許多部門同時(shí)展開了地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)工作。1994年中國(guó)GIS協(xié)會(huì)在北京成立,標(biāo)志中國(guó)GIS行業(yè)已形成一定規(guī)模。九五期間,國(guó)家將地理信息系統(tǒng)的研究應(yīng)用作為重中之重的項(xiàng)目予以支持,1996年,為支持國(guó)產(chǎn)GIS軟件的發(fā)展,原國(guó)家科委開始組織軟件評(píng)測(cè),并組織應(yīng)用示范工程。這一系列的舉措極大的促進(jìn)了國(guó)產(chǎn)GIS軟件的發(fā)展與GIS的應(yīng)用。1998年,國(guó)產(chǎn)軟件打破國(guó)外軟件的壟斷,在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占有率達(dá)25%。同年,在抽樣調(diào)查25個(gè)省市19個(gè)行業(yè)的1000多個(gè)單位中,全部使用了地理信息系統(tǒng)(秦其明、袁勝元,2001)。地理信息系統(tǒng)在資源調(diào)查、評(píng)價(jià)、管理和監(jiān)測(cè),在城市的管理、規(guī)劃和市政工程、行政管理與空間決策、災(zāi)害的評(píng)估與預(yù)測(cè)、地籍管理及土地利用,在交通、農(nóng)業(yè)、公安等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 2. 地理信息系統(tǒng)的組成
GIS的應(yīng)用系統(tǒng)由五個(gè)主要部分構(gòu)成,即硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員和方法。
GIS即地理信息系統(tǒng)(Geographic
Information
System),廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評(píng)估、災(zāi)害預(yù)測(cè)、國(guó)土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運(yùn)輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計(jì)、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。
GIS與其他幾種信息系統(tǒng)密切相關(guān),但由于其處理和分析地理數(shù)據(jù)的能力使其與它們相區(qū)別。盡管沒有什么硬性的和快速的規(guī)則來給這些信息系統(tǒng)分類,但下面的討論可以幫助區(qū)分GIS和桌面制圖、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD、遙感、DBMS、以及GPS技術(shù)。
桌面制圖
桌面制圖系統(tǒng)用地圖來組織數(shù)據(jù)和用戶交互。這種系統(tǒng)的主要目的是產(chǎn)生地圖:地圖就是數(shù)據(jù)庫。大多數(shù)桌面制圖系統(tǒng)只有及其有限的數(shù)據(jù)管理、空間分析以及個(gè)性化能力。桌面制圖系統(tǒng)在桌面計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作,例如PC機(jī),Macintosh以及小型UNIX工作站。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)促進(jìn)了產(chǎn)生建筑物和基本建設(shè)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃。這種設(shè)計(jì)需要裝配固有特征的組件來產(chǎn)生整個(gè)結(jié)構(gòu)。這些系統(tǒng)需要一些規(guī)則來指明如何裝配這些部件,并具有非常有限的分析能力。CAD系統(tǒng)已經(jīng)擴(kuò)展可以支持地圖設(shè)計(jì),但管理和分析大型的地理數(shù)據(jù)庫的工具很有限。
遙感和GPS
遙感是一門使用傳感器對(duì)地球進(jìn)行測(cè)量的科學(xué)和技術(shù),例如,飛機(jī)上的照相機(jī),全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器,或其他設(shè)備。這些傳感器以圖象的格式收集數(shù)據(jù),并為利用、分析和可視化這些圖象提供專門的功能。由于它缺乏強(qiáng)大的地理數(shù)據(jù)管理和分析作用,所以不能叫作真正的GIS。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)專門研究如何存儲(chǔ)和管理所有類型的數(shù)據(jù),其中包括地理數(shù)據(jù)。DBMS使存儲(chǔ)和查找數(shù)據(jù)最優(yōu)化,許多GIS為此而依靠它。相對(duì)于GIS而言,它們沒有分析和可視化的工具。
張淑芹 樊彥國(guó)
(中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球資源與信息學(xué)院,東營(yíng),257061)
摘要:通過對(duì)資料查找,探討土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)的目的和意義、信息技術(shù)在土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用及二者之間的關(guān)系與影響。
關(guān)鍵詞:信息技術(shù);土地利用調(diào)查;監(jiān)測(cè);GIS;RS;GPS
信息技術(shù)是當(dāng)今世界發(fā)展最快的高新技術(shù),它正推動(dòng)著全球經(jīng)濟(jì)朝著以計(jì)算機(jī)及信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的信息化方向發(fā)展。信息技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用于人們生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域,同樣也應(yīng)用于土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)中。
1 信息技術(shù)
信息技術(shù)是指有關(guān)信息的收集、識(shí)別、提取、變換、存貯、傳遞、處理、檢索、檢測(cè)、分析和利用等的技術(shù)。它集遙感監(jiān)測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)于一體,其內(nèi)容包括信息接受技術(shù)、信息傳遞技術(shù)、信息處理技術(shù)及信息控制技術(shù)等四大技術(shù)。信息技術(shù)的四大內(nèi)容中,信息傳遞技術(shù)和信息處理技術(shù)是整個(gè)信息技術(shù)的核心,而信息接受技術(shù)、信息控制技術(shù)是核心與外部世界的接口,四者構(gòu)成一個(gè)完整的功能體系,并與人的信息器官及其功能系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。其內(nèi)容互相綜合,已形成多項(xiàng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù),如數(shù)據(jù)庫技術(shù)、人工智能、專家系統(tǒng)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)、自動(dòng)控制技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等,它們滲透到人們生活中的各個(gè)方面,充分展示了信息技術(shù)強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景[1]。
在土地管理中用到的信息技術(shù)主要有遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)等三大信息技術(shù),又稱為空間信息技術(shù)或“3S”技術(shù)。空間信息技術(shù),是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的解決與地球空間信息有關(guān)的數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、傳輸、管理、分析與應(yīng)用等問題的信息系統(tǒng)。它包括RS、GIS、GPS等一切與地理空間定位有關(guān)或具有空間特性的信息系統(tǒng),在宏觀戰(zhàn)略決策,自然資源的調(diào)查、開發(fā)與利用,區(qū)域與城市規(guī)劃和管理,自然災(zāi)害預(yù)測(cè)和災(zāi)情監(jiān)控,工程設(shè)計(jì)、建設(shè)與管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理等諸多方面,空間信息技術(shù)都有著十分廣泛的應(yīng)用[2]。
2 土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)的目的、任務(wù)和意義
土地利用是人類在土地資源基礎(chǔ)上進(jìn)行的與土地直接相關(guān)的生活和生產(chǎn)活動(dòng),它直接反映了人類對(duì)各種土地資源利用活動(dòng)的結(jié)果,包括正面的和可能存在的負(fù)面影響,是人文環(huán)境和自然環(huán)境間通過物質(zhì)流和能量流交互作用的綜合表現(xiàn)[3]。
土地利用調(diào)查亦稱土地資源數(shù)量調(diào)查,即通過勘測(cè)調(diào)查等技術(shù)手段,查清一個(gè)國(guó)家、地區(qū)各種土地利用分類面積、土地利用狀況及其空間分布特點(diǎn),編制土地利用現(xiàn)狀圖,了解土地利用存在問題,總結(jié)開發(fā)利用經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),提出合理利用土地的意見,為進(jìn)行土地利用分類和研究,制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃和土地政策,開展國(guó)土整治、土地規(guī)劃、科學(xué)管理土地等工作服務(wù)。土地利用監(jiān)測(cè)是利用遙感監(jiān)測(cè)等技術(shù),對(duì)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)土地利用狀況的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行定期或不定期的監(jiān)視和測(cè)定,主要為國(guó)家和地區(qū)有關(guān)部門提供準(zhǔn)確的土地利用變化情況,便于及時(shí)進(jìn)行土地利用數(shù)據(jù)更新與對(duì)比分析,以及編制土地利用變化圖件等,這是一項(xiàng)政策性、科學(xué)性、技術(shù)性很強(qiáng)的工作。
管理在于決策,正確政策的制定依靠準(zhǔn)確的信息,也就是對(duì)情況及時(shí)、準(zhǔn)確的了解,同時(shí)信息又是執(zhí)行政策的反饋,土地調(diào)查和監(jiān)測(cè)就是獲取土地信息和反饋土地政策、檢驗(yàn)土地管理措施執(zhí)行結(jié)果的主渠道[4]。土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的目的是及時(shí)、準(zhǔn)確掌握土地利用狀況,為政府決策、為各級(jí)土地管理部門制定管理政策和落實(shí)各項(xiàng)管理措施提供科學(xué)依據(jù),土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)的任務(wù)是根據(jù)我國(guó)土地管理的需要來決定的。我國(guó)的土地管理具有三個(gè)顯著特點(diǎn):①我國(guó)是社會(huì)主義土地公有制國(guó)家,國(guó)家實(shí)行對(duì)全國(guó)土地、城鄉(xiāng)地政統(tǒng)一管理,由國(guó)家土地管理部門和省、地、縣、鄉(xiāng)的土地管理機(jī)構(gòu)組成土地管理系統(tǒng),行使管理全國(guó)土地的職責(zé)。②國(guó)家為了實(shí)現(xiàn)土地資源的合理配置,一方面要通過編制土地利用規(guī)劃制定土地利用計(jì)劃等項(xiàng)措施,從宏觀上控制各類用地規(guī)模,調(diào)整比例結(jié)構(gòu)和空間布局,以期土地利用實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益;另一方面又要通過建設(shè)用地全程管理等手段對(duì)單位和個(gè)人的土地供給和使用進(jìn)行具體管理與監(jiān)督,通過用途管制將土地利用規(guī)劃落實(shí)到鄉(xiāng)、村以至每一地塊,從微觀上保證資源合理配置目標(biāo)的落實(shí)。③我國(guó)人口多、耕地少,耕地保護(hù)是關(guān)系我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的全局性戰(zhàn)略問題,是一項(xiàng)需要長(zhǎng)期堅(jiān)持的基本國(guó)策,也是我國(guó)土地管理的中心任務(wù)[4]。由此可見,開展土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)工作對(duì)我國(guó)合理配置土地資源、保護(hù)耕地等有著十分重要的意義。
3 信息技術(shù)對(duì)土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)影響
在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間里,計(jì)算機(jī)、遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)等信息技術(shù)還沒有興起或尚不成熟的時(shí)候,土地管理部門在進(jìn)行土地利用變更調(diào)查工作中,一般根據(jù)用地部門上報(bào)的用地?cái)?shù)據(jù),采取人工野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量修改原圖,再清繪重新印刷成圖。這種方法存在明顯的缺點(diǎn):①不能主動(dòng)監(jiān)測(cè)變化;②測(cè)量方法落后且人為干擾大;③變更數(shù)據(jù)獲取速度慢,多次清繪誤差累積;④一旦發(fā)現(xiàn)變化,原來的圖件即失去現(xiàn)勢(shì)性;⑤與城市圖斑不同,農(nóng)村土地利用圖斑多為不規(guī)則多邊形,運(yùn)用平板儀等測(cè)量工具只能測(cè)量拐點(diǎn),不能連續(xù)測(cè)量整個(gè)邊界,而且難于精確標(biāo)繪到原詳查底圖上[5]。
近年來遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,給土地管理部門提供了土地利用監(jiān)測(cè)新的思路與方法。我國(guó)土地利用現(xiàn)狀信息的獲取在技術(shù)和方法上有著明顯的階段性提高。第一階段的技術(shù)流程是:遙感圖像 →人工判讀、手工編繪及面積量算 →匯總統(tǒng)計(jì)成冊(cè)。從判讀到面積量算,每一步都需要人力的大量投入,所需時(shí)間很長(zhǎng)。第二階段采用遙感和地理信息系統(tǒng)結(jié)合法,技術(shù)流程為:遙感圖像 →人工判讀 →手工編繪并數(shù)字化 →計(jì)算機(jī)量測(cè)匯總 →數(shù)據(jù)庫。這一時(shí)期在面積量算上進(jìn)步較大,實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化量算,大大地減少了面積量算的工作量和誤差,但這一階段雖然利用了遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù),但他們僅僅是一種初步結(jié)合,尚談不上一體化或集成利用。第三階段采用了遙感和地理信息系統(tǒng)一體化信息提取技術(shù),技術(shù)流程為:遙感數(shù)字影像 →人機(jī)交互判讀 →計(jì)算機(jī)量測(cè)匯總 →數(shù)據(jù)庫。該階段初步實(shí)現(xiàn)了遙感和地理信息系統(tǒng)的集成及與 GPS 的初步結(jié)合[3]。
信息技術(shù)尤其是“3S”技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用,給土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)工作帶來了極大的影響。與傳統(tǒng)方法相比,目前具有以下優(yōu)點(diǎn):①運(yùn)用遙感可以主動(dòng)發(fā)現(xiàn)土地利用的變化信息,提取變化地塊的大致區(qū)域;而傳統(tǒng)方法只能被動(dòng)地由用地單位或個(gè)人申報(bào),存在少報(bào)和漏報(bào)的情況,增加了監(jiān)測(cè)的客觀性。②GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)都是以數(shù)字方式存儲(chǔ),可以直接輸入 GIS 系統(tǒng)成圖,避免了傳統(tǒng)方法中多次轉(zhuǎn)繪、清繪帶來的誤差。③以 GPS作為測(cè)量工具不僅快速而且精度高,可全天候作業(yè),測(cè)量操作簡(jiǎn)便。④與傳統(tǒng)成圖方式相比,GIS 的優(yōu)勢(shì)是公認(rèn)的。最重要的一點(diǎn)是數(shù)字地圖可以十分方便、快捷地進(jìn)行空間分析、綜合、提取和修改,而且成圖周期短、成本低。⑤運(yùn)用“3S”集成技術(shù)可以較好地完成各級(jí)土地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作,為土地變更調(diào)查和登記提供了一個(gè)新的手段。與傳統(tǒng)方法相比較,不僅提高了數(shù)據(jù)獲取的精度,而且大大地提高了工作效率[5]。
4 信息技術(shù)在土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
4.1 RS 技術(shù)在土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
土地是存在于地球表面的自然產(chǎn)物,土地位置的固定性、面積的有限性、地域的差異性、利用狀況的多樣性和可變性,決定了土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)龐大復(fù)雜的技術(shù)工程。由于遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)具有覆蓋面廣、宏觀性強(qiáng)、快速、準(zhǔn)確、準(zhǔn)時(shí)、周期短、多時(shí)相、豐富的綜合信息等優(yōu)點(diǎn),人們對(duì)于衛(wèi)星遙感在土地調(diào)查中的應(yīng)用,從衛(wèi)星遙感發(fā)展初期就寄予厚望,較普遍地應(yīng)用于土地調(diào)查制圖與監(jiān)測(cè)中,美國(guó)、西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家還為泰國(guó)、墨西哥、肯尼亞等第三世界國(guó)家制作中小比例尺的土地利用圖[4]。
隨著傳感器技術(shù)、航空和航天平臺(tái)技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代遙感技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)能夠動(dòng)態(tài)、快速、準(zhǔn)確、多手段提供多種對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的新階段。新型傳感器不斷出現(xiàn),已由過去的單一傳感器發(fā)展到現(xiàn)在的多種類型的傳感器,并能在不同的航天、航空遙感平臺(tái)上獲得不同空間分辨率、時(shí)間分辨率和光譜分辨率的遙感影像。遙感影像的空間分辨率已達(dá)到米級(jí);光譜分辨率已達(dá)到納米級(jí),波段數(shù)已增加到數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè);回歸周期可達(dá)幾天甚至十幾小時(shí)[6]。遙感技術(shù)的發(fā)展,給土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)帶來了極大的幫助。
遙感是土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)的主要信息源,遙感監(jiān)測(cè)主要分為內(nèi)業(yè)和外業(yè)兩部分。內(nèi)業(yè)通過一系列的圖像處理,獲取土地利用的變化信息,經(jīng)過外業(yè)調(diào)查核實(shí),以分析土地利用變化的現(xiàn)狀[7]。最常用的土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)方法可分為兩種:逐個(gè)像元對(duì)比法和分類后對(duì)比法。逐個(gè)像元對(duì)比法是首先對(duì)同一區(qū)域不同年份同一時(shí)相影像的光譜特征差異進(jìn)行比較,確定土地利用發(fā)生變化的位置,在此基礎(chǔ)上,再采用分類的方法來確定土地利用變化信息,這種方法一般能較為靈敏地探測(cè)出已經(jīng)發(fā)生變化的像元,但它不能同時(shí)獲得具體的土地利用的變化類型信息;分類后對(duì)比法是首先對(duì)整個(gè)監(jiān)督區(qū)域的不同時(shí)相的影像進(jìn)行各自分類,然后比較在各影像同一位置分類結(jié)果,進(jìn)而確定土地利用類型變化的位置和所屬類型,這種方法能獲得詳細(xì)的土地利用轉(zhuǎn)變矩陣,但這一方法明顯受到單獨(dú)分類所帶來的誤差影響,會(huì)不可避免地夸大變化的程度。鑒于以上兩種方法均存在不盡如人意的地方,一些研究者又提出了多時(shí)相遙感圖像疊合后的主成分分析法。這種方法是將疊合后的圖像進(jìn)行分類,而不是對(duì)各時(shí)相的圖像進(jìn)行單獨(dú)分類,從而大大減少變化程度的夸大。目前采用的技術(shù)方法是選取兩個(gè)時(shí)相的衛(wèi)星影像為主要數(shù)據(jù)源,對(duì)其進(jìn)行幾何糾正、幾何配準(zhǔn)和數(shù)據(jù)融合,通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取和人機(jī)交互解譯的方式直接發(fā)現(xiàn)變化特征信息,完成動(dòng)態(tài)變化制圖[6]。
4.2 GIS 技術(shù)在土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
物質(zhì)世界中的任何地物都被牢牢地打上了時(shí)空的烙印,人們的生產(chǎn)和生活中80% 以上的信息和地理空間位置有關(guān)。地理信息系統(tǒng)萌芽于 20 世紀(jì) 60年代的加拿大和美國(guó),從技術(shù)和應(yīng)用的角度,地理信息系統(tǒng)是一種采集、存儲(chǔ)、管理、分析、顯示與應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù),是解決空間問題的工具、方法和技術(shù),它作為獲取、處理、管理和分析地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學(xué)科,近年來得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展;從功能上,GIS 具有強(qiáng)大的對(duì)空間信息獲取、存儲(chǔ)、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用的功能[8]。
地理信息系統(tǒng)最早應(yīng)用在資源環(huán)境管理中,并且多于遙感結(jié)合應(yīng)用,其一是利用遙感信息,在 GIS 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的支持下輔助土地利用類型的解譯,提高分類的精度;其二是利用遙感數(shù)據(jù)獲取的土地利用現(xiàn)狀最新信息補(bǔ)充和更新 GIS 數(shù)據(jù)庫,保持 GIS 的現(xiàn)勢(shì)性;其三即利用 GIS 空間疊加分析等功能進(jìn)行不同時(shí)期土地利用狀況的疊加分析,監(jiān)測(cè)土地利用變化,并輔助土地的決策[9]。
土地信息主要分為地理位置信息和屬性信息,GIS 在土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用關(guān)鍵是數(shù)據(jù)庫的建立,數(shù)據(jù)庫除要達(dá)到常規(guī)制圖的需要外,必須能進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新管理,具有大數(shù)據(jù)量處理能力,土地利用數(shù)據(jù)庫的建設(shè)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程,其工程運(yùn)作的覆蓋面廣、數(shù)據(jù)量大、精度要求高、系統(tǒng)性強(qiáng)。土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)中運(yùn)用 GIS 技術(shù)大體有以下技術(shù)流程:制定出資料處理、分幅數(shù)據(jù)掃描處理、遙感圖像數(shù)據(jù)采集處理、屬性數(shù)據(jù)錄入處理、圖形拼接處理、數(shù)據(jù)庫分析處理,然后通過套合檢查、接邊檢查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)成果檢查等方式進(jìn)行三級(jí)檢查,確保土地利用數(shù)據(jù)庫的正確性和準(zhǔn)確性[10]。
4.3 GPS 技術(shù)在土地資源管理中的應(yīng)用
GPS作為一種全新的現(xiàn)代定位方法,具有布點(diǎn)靈活、全天候觀測(cè)及計(jì)算速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)逐漸在越來越多的領(lǐng)域取代了常規(guī)儀器,給測(cè)繪工作帶來了革命性的變化。
GPS 技術(shù)在土地利用調(diào)查觀測(cè)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下方面:①建立高精度的控制網(wǎng)及航片像控點(diǎn)的布設(shè)。高精度控制網(wǎng)的建立可為空間數(shù)據(jù)設(shè)施的建立提供一個(gè)基礎(chǔ)體系。GPS也被廣泛的用于航測(cè)像控點(diǎn)的布設(shè),大大提高了工作效率。②進(jìn)行變更圖斑的數(shù)據(jù)采集及新增地物的補(bǔ)測(cè)。對(duì)于航片上沒有變化的圖斑及新增地物,可在實(shí)地采用GPS動(dòng)態(tài)定位方式,沿每個(gè)變更圖斑外圍界線進(jìn)行采集,對(duì)采集的數(shù)據(jù)利用隨機(jī)專用程序進(jìn)行處理[10]。
計(jì)算機(jī)、RS、GIS、GPS 等信息技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展方興未艾,其創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值日益突出,“3S”技術(shù)與土地資源管理工作的密切結(jié)合今后將會(huì)日臻完善。在土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用不再以單獨(dú)的系統(tǒng)出現(xiàn),而是逐漸向集成化方向發(fā)展。利用遙感(RS)手段可以主動(dòng)快速地發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域,運(yùn)用差分 GPS 技術(shù)可以精確獲取土地利用變化的數(shù)量和性質(zhì),GIS 則是管理土地利用的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)(如土地利用類型、權(quán)屬、圖斑號(hào)等)成為土地利用變化與監(jiān)測(cè)的有效工具。
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文章名稱:土地調(diào)查用到的GIS技術(shù) 土地調(diào)查的作用
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