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[摘要]针对传统土地利用变更方法中存在的问题，结合RS和GIS技术特点及土地利用现状，探讨一种土地利用数据库变更的新方法，并具体阐述新的土地利用现状变更方法中各环节技术的实现。
[关键词]土地利用现状变更 土地利用数据库 RS GIS
[中图分类号] F301.5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-10-162-2
1土地利用变更的必要性
土地利用变更调查，是指在土地详查成果的基础上，依据土地调查的有关技术规程和规定，参考土地详查和土地变更调查的有关图件和数据资料，对土地变更的内容进行调查，并在此基础上更新土地利用现状图和土地利用数据库。变更的内容包括土地权属单位和权属性质、权属界线、地类及面积等方面。土地利用变更的调查成果可以直接用于土地年度统计。而土地年度统计的目的在于保护土地统计簿和统计台帐的现势性，获得土地流量指标，据此进行系统的调查、整理、分析和预测，实行统计监督，充分发挥土地流量与存量指标在土地利用计划、规划和国民经济中的作用。为准确获取年内土地流量指标，就必须经过土地变更过程的分析。
2传统土地利用变更存在的问题
传统的土地利用变更需要投入大量的人力和物力，工作效率低，变更周期长，成本很高。同时，土地利用的信息大部分都是以纸制地图资料进行保存，不利于土地信息的查阅和变更，而且这些纸制资料也不便于长期的保存[1]。纸制资料保存的土地信息利用率低，必须通过手工输入变成相应的电子地图和电子文档后才能用于城市规划、环境规划和土地规划等领域，而土地利用现状变更又是土地管理工作中最基础，也是最重要的环节，是一个极其复杂的工作，需要处理大量数据。所以，依靠传统的土地利用变更方法进行地类及地籍的变更工作、违法用地的调查查处及土地规划等，已不适应新形式下土地管理工作的需要，尝试应用新的技术来变革传统的土地利用现状变更的方法，提高土地利用现状变更的效率和数据的现实性和真实性，已成为一种势在必行的研究方向。
3 GIS技术与RS技术的优越性
GIS技术与RS技术的结合，具有快速、准确、大范围及时获取土地资源状况及其变化数据的能力，有传统方法无可比拟的优越性。GIS技术可以对土地利用现状进行核查与更新，建立和完善土地利用动态监测体系，对确保我国耕地保护目标的实现和及时准确掌握土地利用状况及耕地总量平衡情况有着极其重要的意义。RS技术用于实时、快速地提供大面积地物及其周边环境的几何与物理信息及各种变化参数，其对地观测的海量波谱信息为目标识别及科学规律的探测提供了精确的定性和定量数据[2]。
RS是快速、高效获取土地信息的主要途径，GIS则为多源时空数据的综合处理与分析提供了一个有效的技术平台。RS和GIS技术的集成，使GIS具有了快速定位与准确获取空间信息的能力，可以快速更新土地利用现状数据库。通过RS和GIS可以快速获取土地利用现状中各地类的数量、权属、利用状况、空间分布以及土地动态变化等信息；可以对年度土地利用变更调查数据进行更新、管理与分析；可以输出各种查询、统计和分析结果。
4主要技术流程
4.1遥感图像的地理定位和校正。遥感图像进行地理定位后，计算机才能够识别遥感图像中所有象素点的地理坐标。地理定位赋予遥感图像上的象素点以真实代表地物的地理坐标值，遥感影像的地理定位和校正主要是对图像畸变的几何校正。我们采用ERDAS遥感图像处理软件对遥感数据进行几何纠正和图像增强处理。在地理定位控制点的选取过程中应遵循以下几条原则[3]：（1）图像至少有4个控制点，为了提高定位的准确性，选取5～6个控制点；（2）每个控制点在图像上的行列号与地面实际坐标相对应，每幅图像4个角附近均有1个控制点，即共有4个控制点；（3）地面控制点尽可能定在如河流交界、岛屿、主要街道交界等地表特征明显处；对于已经定位的图像，可选择表图像修改功能进行调整，使图像定位更加准确。
4.2遥感影像的预判读。目视判读是卫星图像应用的最基本方法[4]，根据遥感图像的波谱特性，参考文献资料和地形图并结合多次实地勘察，判读出耕地、园地、林地、居民点及工矿用地、交通用地、水利用地、未利用地等基本的土地利用类型，并在判读过程中进行实地勘查校核，保证判读结果的准确性。
4.3遥感影像分类处理。依据实际用地类型及国家的有关標准，确定土地利用总体地类数，采用ERDAS软件中的监督分类方法进行图像的初始分类。首先要定义分类模板，打开已经校正及合成的图像文件，在图像上选择已知地类单元，勾绘其地类图斑边界，对该图斑进行定义，依次重复以上设置，将所要研究的土地利用类型定义完毕。其次执行监督分类，依据所建立的分类模板，在一定的分类决策规则条件下，对图像象元进行聚类判断，并在分类过程中对照图像结合目视解译，完成对各个地类的有关像元统计值的分析。再评价分类结果，执行了监督分类后需要对分类效果进行评价，ERDAS提供了多种分类评价方法，包括分类叠加、分类重编码等；在实际工作过程当中，利用监督分类进行图像分类其结果往往不是很准确，往往会产生一些小的图斑，需要进行图像的分类后处理。以上过程依次重复，直到得到较为满意的像元特征向量和“分类器”时为止。
4.4影像转换。如何将遥感影像转化为有价值的信息对成功地实施GIS和制图工程是至关重要的。ArcGIS和ERDAS二者的无缝结合，避免了数据信息在转换过程中的丢失，不仅提高了数据的处理速度，也从根本上保证了原始数据的完整性。
4.5土地利用变更数据获取。从土地利用数据库中提取土地利用现状图斑信息，将数据转换成矢量图层（ArcGIS的coverage 、ESRI的Shape、 ESRI SDE矢量层），在ArcGIS软件系统中，将经过图像处理后的遥感影像与土地利用数据（矢量图）进行空间叠加，通过空间复合分析进行土地利用变化区的识别。具体作法是，以矢量图上的图斑为单位，逐一检查每一个图斑，当影像所表示的土地利用类型与图上的土地利用类型不一致时，视为土地利用变化区。土地利用变更数据的获取首先是空间数据的获取，土地利用空间数据分为面状和线状两种类型，分别存储在不同的数据文件中。 4.6野外调查校核。由于遥感中同谱异物和同物异谱现象的存在[5]，我们需要对室内所解译的土地利用变化区进行野外验证，将初步确定的变更信息成图输出，与野外实地调查的信息相比较，进行变更地类图斑的精确再定位。有些工作可以在内业完成，如屏幕数字化确定图斑边界，目视判读确定部分土地利用类型，再通过外业调查来确定部分变化图斑的边界和土地利用类型。
4.7数据的编辑管理。利用相应的地理信息系统平台如ArcGIS、MapGIS等进行空间数据的矢量处理和属性数据的录入工作，完成变更图斑属性数据和空间数据的管理。
4.8土地利用数据库更新。把整理好的变更测量图形和变更记录表在GIS平台下进行相应的文件转换，利用土地利用数据库系统生成标准的土地利用现状变更图，建立具有数据查询、汇总、输出、变更等功能的最新数据库系统。主要步骤：①变更数据交换文件得导入；②变更数据和土地利用现状基年数据库的空间分析和叠加；③土地利用现状当年数据库的生成；④土地利用变更调查变更表数据的生成。土地利用数据库更新技术流程图如图2所示。
5结语
RS和GIS技术的结合，能够快速获取土地数量、权属、土地利用各地类的数量、空间分布和利用状况，以及土地动态变化等信息；能够对年度土地利用变更调查数据进行更新、管理、分析；能够输出各种查询、统计和分析结果[6]，如输出的土地利用现状图及各种专题图件反映了各地类空间分布的，土地统计簿反映了各权属单位的地类数量，年内地类变化平衡表反映了年內各地类面积增加来源和减少去向等，这些科学、直观又翔实的数据，为实现土地资源的科学管理和土地利用规划、基本农田保护及决策层的决策制定提供了科学依据。
参考文献
[1]范泽孟，颉耀文.基于RS与GIS技术的城郊土地利用现状调查和动态监测分析--以兰州市西固区为例[J].兰州大学学报（自然科学版），2002（8）：114-118.
[2]何国栋，张岩.利用3S技术进行土地利用现状变更[J].电脑开发与应用，2002（8）：393-394，396.
[3]徐鹏炜，王艳萍，蔡菊珍.利用遥感和GIS技术监测绍兴县土地利用现状及其制图研究[J].科技通报，2001（9）：16-20.
[4]刘正军，冯学智，王周龙，等.基于GIS与遥感集成的土地利用现状动态监测[J].应用技术，2000（1）：5，29-31.
[5]祁元，王一谋，冯毓荪，等.基于RS、GIS的宁夏土地利用动态变化分析[J].干旱区地理，2002（9）：245-250.
[6]李磊，李小娟，崔伟宏.基于RS和GIS的县级土地利用动态监测系统研究[J].地理学与国土研究，2001（5）：28-32.
[关键词]土地利用现状变更 土地利用数据库 RS GIS
[中图分类号] F301.5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-10-162-2
1土地利用变更的必要性
土地利用变更调查，是指在土地详查成果的基础上，依据土地调查的有关技术规程和规定，参考土地详查和土地变更调查的有关图件和数据资料，对土地变更的内容进行调查，并在此基础上更新土地利用现状图和土地利用数据库。变更的内容包括土地权属单位和权属性质、权属界线、地类及面积等方面。土地利用变更的调查成果可以直接用于土地年度统计。而土地年度统计的目的在于保护土地统计簿和统计台帐的现势性，获得土地流量指标，据此进行系统的调查、整理、分析和预测，实行统计监督，充分发挥土地流量与存量指标在土地利用计划、规划和国民经济中的作用。为准确获取年内土地流量指标，就必须经过土地变更过程的分析。
2传统土地利用变更存在的问题
传统的土地利用变更需要投入大量的人力和物力，工作效率低，变更周期长，成本很高。同时，土地利用的信息大部分都是以纸制地图资料进行保存，不利于土地信息的查阅和变更，而且这些纸制资料也不便于长期的保存[1]。纸制资料保存的土地信息利用率低，必须通过手工输入变成相应的电子地图和电子文档后才能用于城市规划、环境规划和土地规划等领域，而土地利用现状变更又是土地管理工作中最基础，也是最重要的环节，是一个极其复杂的工作，需要处理大量数据。所以，依靠传统的土地利用变更方法进行地类及地籍的变更工作、违法用地的调查查处及土地规划等，已不适应新形式下土地管理工作的需要，尝试应用新的技术来变革传统的土地利用现状变更的方法，提高土地利用现状变更的效率和数据的现实性和真实性，已成为一种势在必行的研究方向。
3 GIS技术与RS技术的优越性
GIS技术与RS技术的结合，具有快速、准确、大范围及时获取土地资源状况及其变化数据的能力，有传统方法无可比拟的优越性。GIS技术可以对土地利用现状进行核查与更新，建立和完善土地利用动态监测体系，对确保我国耕地保护目标的实现和及时准确掌握土地利用状况及耕地总量平衡情况有着极其重要的意义。RS技术用于实时、快速地提供大面积地物及其周边环境的几何与物理信息及各种变化参数，其对地观测的海量波谱信息为目标识别及科学规律的探测提供了精确的定性和定量数据[2]。
RS是快速、高效获取土地信息的主要途径，GIS则为多源时空数据的综合处理与分析提供了一个有效的技术平台。RS和GIS技术的集成，使GIS具有了快速定位与准确获取空间信息的能力，可以快速更新土地利用现状数据库。通过RS和GIS可以快速获取土地利用现状中各地类的数量、权属、利用状况、空间分布以及土地动态变化等信息；可以对年度土地利用变更调查数据进行更新、管理与分析；可以输出各种查询、统计和分析结果。
4主要技术流程
4.1遥感图像的地理定位和校正。遥感图像进行地理定位后，计算机才能够识别遥感图像中所有象素点的地理坐标。地理定位赋予遥感图像上的象素点以真实代表地物的地理坐标值，遥感影像的地理定位和校正主要是对图像畸变的几何校正。我们采用ERDAS遥感图像处理软件对遥感数据进行几何纠正和图像增强处理。在地理定位控制点的选取过程中应遵循以下几条原则[3]：（1）图像至少有4个控制点，为了提高定位的准确性，选取5～6个控制点；（2）每个控制点在图像上的行列号与地面实际坐标相对应，每幅图像4个角附近均有1个控制点，即共有4个控制点；（3）地面控制点尽可能定在如河流交界、岛屿、主要街道交界等地表特征明显处；对于已经定位的图像，可选择表图像修改功能进行调整，使图像定位更加准确。
4.2遥感影像的预判读。目视判读是卫星图像应用的最基本方法[4]，根据遥感图像的波谱特性，参考文献资料和地形图并结合多次实地勘察，判读出耕地、园地、林地、居民点及工矿用地、交通用地、水利用地、未利用地等基本的土地利用类型，并在判读过程中进行实地勘查校核，保证判读结果的准确性。
4.3遥感影像分类处理。依据实际用地类型及国家的有关標准，确定土地利用总体地类数，采用ERDAS软件中的监督分类方法进行图像的初始分类。首先要定义分类模板，打开已经校正及合成的图像文件，在图像上选择已知地类单元，勾绘其地类图斑边界，对该图斑进行定义，依次重复以上设置，将所要研究的土地利用类型定义完毕。其次执行监督分类，依据所建立的分类模板，在一定的分类决策规则条件下，对图像象元进行聚类判断，并在分类过程中对照图像结合目视解译，完成对各个地类的有关像元统计值的分析。再评价分类结果，执行了监督分类后需要对分类效果进行评价，ERDAS提供了多种分类评价方法，包括分类叠加、分类重编码等；在实际工作过程当中，利用监督分类进行图像分类其结果往往不是很准确，往往会产生一些小的图斑，需要进行图像的分类后处理。以上过程依次重复，直到得到较为满意的像元特征向量和“分类器”时为止。
4.4影像转换。如何将遥感影像转化为有价值的信息对成功地实施GIS和制图工程是至关重要的。ArcGIS和ERDAS二者的无缝结合，避免了数据信息在转换过程中的丢失，不仅提高了数据的处理速度，也从根本上保证了原始数据的完整性。
4.5土地利用变更数据获取。从土地利用数据库中提取土地利用现状图斑信息，将数据转换成矢量图层（ArcGIS的coverage 、ESRI的Shape、 ESRI SDE矢量层），在ArcGIS软件系统中，将经过图像处理后的遥感影像与土地利用数据（矢量图）进行空间叠加，通过空间复合分析进行土地利用变化区的识别。具体作法是，以矢量图上的图斑为单位，逐一检查每一个图斑，当影像所表示的土地利用类型与图上的土地利用类型不一致时，视为土地利用变化区。土地利用变更数据的获取首先是空间数据的获取，土地利用空间数据分为面状和线状两种类型，分别存储在不同的数据文件中。 4.6野外调查校核。由于遥感中同谱异物和同物异谱现象的存在[5]，我们需要对室内所解译的土地利用变化区进行野外验证，将初步确定的变更信息成图输出，与野外实地调查的信息相比较，进行变更地类图斑的精确再定位。有些工作可以在内业完成，如屏幕数字化确定图斑边界，目视判读确定部分土地利用类型，再通过外业调查来确定部分变化图斑的边界和土地利用类型。
4.7数据的编辑管理。利用相应的地理信息系统平台如ArcGIS、MapGIS等进行空间数据的矢量处理和属性数据的录入工作，完成变更图斑属性数据和空间数据的管理。
4.8土地利用数据库更新。把整理好的变更测量图形和变更记录表在GIS平台下进行相应的文件转换，利用土地利用数据库系统生成标准的土地利用现状变更图，建立具有数据查询、汇总、输出、变更等功能的最新数据库系统。主要步骤：①变更数据交换文件得导入；②变更数据和土地利用现状基年数据库的空间分析和叠加；③土地利用现状当年数据库的生成；④土地利用变更调查变更表数据的生成。土地利用数据库更新技术流程图如图2所示。
5结语
RS和GIS技术的结合，能够快速获取土地数量、权属、土地利用各地类的数量、空间分布和利用状况，以及土地动态变化等信息；能够对年度土地利用变更调查数据进行更新、管理、分析；能够输出各种查询、统计和分析结果[6]，如输出的土地利用现状图及各种专题图件反映了各地类空间分布的，土地统计簿反映了各权属单位的地类数量，年内地类变化平衡表反映了年內各地类面积增加来源和减少去向等，这些科学、直观又翔实的数据，为实现土地资源的科学管理和土地利用规划、基本农田保护及决策层的决策制定提供了科学依据。
参考文献
[1]范泽孟，颉耀文.基于RS与GIS技术的城郊土地利用现状调查和动态监测分析--以兰州市西固区为例[J].兰州大学学报（自然科学版），2002（8）：114-118.
[2]何国栋，张岩.利用3S技术进行土地利用现状变更[J].电脑开发与应用，2002（8）：393-394，396.
[3]徐鹏炜，王艳萍，蔡菊珍.利用遥感和GIS技术监测绍兴县土地利用现状及其制图研究[J].科技通报，2001（9）：16-20.
[4]刘正军，冯学智，王周龙，等.基于GIS与遥感集成的土地利用现状动态监测[J].应用技术，2000（1）：5，29-31.
[5]祁元，王一谋，冯毓荪，等.基于RS、GIS的宁夏土地利用动态变化分析[J].干旱区地理，2002（9）：245-250.
[6]李磊，李小娟，崔伟宏.基于RS和GIS的县级土地利用动态监测系统研究[J].地理学与国土研究，2001（5）：28-32.