理论教育 如何进行土地资源调查?

如何进行土地资源调查?

时间:2023-06-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:典型调查一般应用于土地详查,一般是从所有用地中选出若干典型地类进行详细的调查研究,以典型代替普遍。通常在进行土地资源调查时,考虑到调查的经济和高效性,路线调查和典型调查会混在一起使用,即对于位于较远、交通不便利的区域,可以采用典型代替普遍的方式辨别用地类型。与航片相比,卫片的地面分辨率较低,因此只能用来进行比例尺较小的土地资源调查。

如何进行土地资源调查?

由于土地资源调查的目的不一样,采用的比例尺不同,图件成果的精度要求不同,所采用的调查方法也不同。一般来说1∶1万、1∶2.5万、1∶5万、1∶10万比例尺图件,主要采用航空遥感方法;小于1∶10万比例尺图,一般采用卫星遥感的方法;大于1∶5000的超大比例尺图件大多采用地面实测成图法。

1.野外调查法

通常野外调查分为路线调查和典型调查。路线调查通常是针对一定的航空航天成果,设计路线,了解调查地区的自然条件、农业生产状况、主要土地类型及分布特点、土地利用布局、耕种情况及作物生长情况等,建立遥感影像的解译标志,基于解译标志制作区域土地利用相关图件。调查路线的选择是否恰当,对调查结果的质量和精度有直接影响,一般调查路线的选择有以下要求:①区域究竟选择多少条调查路线合适与制图的比例尺、调查的目的及区域土地利用类型的复杂程度有关,一般选择的路线能将区域各个土地利用类型及状况调查清楚即可;②调查路线在设计时要考虑可达性,尽量选择沿交通路线布设;③在整个调查区域内,调查路线要尽量均匀分布,尽可能穿越所有的土地利用类型。路线调查的步骤通常为:①选择调绘路线;②地形图的定向定位;③土地类型图斑的勾绘。如图2-1所示。

典型调查一般应用于土地详查,一般是从所有用地中选出若干典型地类进行详细的调查研究,以典型代替普遍。典型调查主要调查区域的土地构成要素、土地利用规律、土地利用类型与解译标志之间的对应关系等。

通常在进行土地资源调查时,考虑到调查的经济和高效性,路线调查和典型调查会混在一起使用,即对于位于较远、交通不便利的区域,可以采用典型代替普遍的方式辨别用地类型。另外,野外调查法通常会结合后面两种调查方法共同使用。

图2-1 某区域土地利用现状野外调查路线设计

2.地面实测成图法

地面实测成图法主要针对超大比例尺地图制图使用,诸如进行城镇地籍调查或农村土地使用权调查即采用这个方法,见图2-2。地面实测成图主要借助相关的测量仪器实现空间点的定位,目前用于测图的有经纬仪、平板仪、全站仪等。经纬仪测图方便灵活,适应各类地区,但在测绘地形点时,会有误差,不适应高精度测图需要,同时也不便于计算机处理;平板仪测图把测和绘集中于一步完成,既节约时间和人力,同时也不需要过多的设备,所以至今应用还很多,但它不能以坐标形式把点位表示出来,不利于测量资料的计算机管理和测图的自动化和现代化;全站仪测图是目前地面实测成图最主要的方式,全站仪在野外采集的数据,可在计算机中输出成图,保证了图件的绘制精度,提高了绘图效率,使测量成果能够以数字的形式传输、处理和共享。

图2-2 地面实测成图

3.高空遥感成图法

高空遥感成图包括航空遥感成图和卫星遥感成图两种方式。

(1)航片与卫片的特点

卫片,是卫星遥感图像的通称。卫片是通过人造卫星上装载的对地观测遥感仪器对地球陆地表面进行观测所获得的遥感图像。与航片相比,卫片的地面分辨率较低,因此只能用来进行比例尺较小的土地资源调查。

卫片有以下特点:宏观性强、覆盖面积大;多时相重复,资料更新快,现势性强;以多波段方式观测,可反映地物光谱特征;以数字方式记录,除制成图像产品以外,还可提供数字产品,便于进行各种专业用途的计算机处理;观测平台高,几何畸变小,在计算机图像几何精纠正之后制作的卫片,一般专业用图可不经纠正直接成图;用于土地详查可大大加快调查进度,节省经费等。此外,大多数卫片可公开发售,无保密性,易于购买使用,同时价格相对低廉,一般相同面积区域的卫片成本不到航片的十分之一。当然,卫星遥感也有其局限性,首先,地面分辨力低,成图比例尺偏小。以陆地卫星TM图像为例,一般可满足1∶20万成图精度的资源调查和专题制图。个别地区及相应的时相、波段组合,可进行1∶1万、1∶5万、1∶10万比例尺调查。它不能满足农区土地详查的精度要求,但可以满足我国北方和西部地区半农半牧区以及农、林、牧兼营地区的成图精度要求。其次,卫片一般不具备立体观测特性,不便于立体观察和测制地形图。新型的资源卫星,如SPOT卫星图像则可以克服上述两个缺陷,其成图精度可达1∶2.5万至1∶5万,同时也做立体观测,但SPOT卫星图像资料成本高,不便推广使用。

航片一般分辨率较高,影像清晰而且细致,反映的地物也较丰富,比较容易判读。但是航片获取成本也较高,而且它属于中心投影,校正处理比较复杂。一般在局部范围和制作大比例尺时使用,而制作小比例尺图则通常会使用卫片。

(2)遥感成图的过程

遥感成图的过程如图2-3所示,具体内容如下。

图2-3 遥感成图过程

1)波段合成。

对于卫星遥感影像,RGB彩色合成能大大改善原始图像的质量以及解像力。

2)几何校正。

利用矢量数据中的水系、湖泊、公路及具有明显特征标志的地物及影像中同名地物点进行校正,校正控制点在影像中需均匀分布,对无法取得校正点的区域,利用与它相邻已做过精校正并具有重叠部位的影像来取得校正控制点,校正结果需符合精度要求。

3)图像信息增强。

为了突出图像的信息,区分不同地类特征,采用多段线性灰度拉伸变换,以达到提取和增强目标地物的目的。

4)遥感影像解译。

首先,确立典型解译样区,建立目视解译标志;其次,野外进行实地用地类型的识别,通过对地形、遥感影像的识别,利用GPS,建立起直观的影像与地面特征的对应关系,并拍摄地面实况照片,建立遥感影像图的判读样片,以作为地区性判读标志的依据;再次,根据解译标志,利用ERDAS或Envi软件中的分类模块,采用监督分类,获得分类结果;最后对初判结果进行验证修改。

5)对各土地类型进行属性完善。

6)进行图幅整饰及成果出图。

(3)影像解译

在土地调查中,无论是采用全野外调绘法还是综合调绘法,掌握不同影像信息所反映的实地具体地类(地物)的映射关系,对提高调查质量和调查效率都是十分重要的,也是调查人员应具备的基本技能。

解译(也称判读、判译、预判、判绘等),是指运用解译标志和实践经验,对影像进行识别,从而获取实地信息的过程。根据影像特征的差异可以识别和区分不同的地物,这些典型的影像特征称为影像解译标志。解译标志是解译影像的前提。解译标志分为直接解译标志和间接解译标志。在影像上可以直接判读的影像特征,称为直接解译标志,包括影像的几何形状、大小、色彩、色调、阴影、反差、位置和相互关系等。在直接解译的基础上,需要经过分析、判别才能识别、推断其性质的影像特征,称为间接解译标志,如解译水系,看其位置、形状、大小等就可推断是河流还是沟渠等。影像的解译标志具体如下。

1)色调与色彩特征。

色调就是地面物体颜色反映在黑白影像上的不同的黑度层次和彩色影像上的不同颜色,如红、绿、蓝、黄等。色彩就是地物在彩色影像上不同的色相。色相由原色、间色和复色构成,色阶是亮度强弱的表现。影像的色调和色彩决定物体的颜色、亮度、含水量等,是解译识别地物的重要标志,没有色调、色彩的差别,地物的形态差别就显示不出来。

一般情况下,真彩色影像的颜色大致与实际地物颜色相同或相似,如水体为深蓝色或黑色,植被为绿色,居民点为灰色或深灰色等;黑白影像一般是地物颜色的深浅与影像的深浅一致,如水面颜色在实地和影像上均较深,山脊两侧的山坡,向阳面颜色淡,背阳面颜色暗。另外,不论彩色影像还是黑白影像,地物的亮度愈高影像愈浅,如水泥地面亮度较高,反映在影像上颜色较浅;水面遇到阳光直射时,亮度高,反映在影像上,水的颜色呈白色。含水量愈多影像愈深,如浇水的耕地比未浇水的耕地颜色深;成熟的庄稼比未成熟的庄稼颜色浅。由于人眼分辨彩色的能力比分辨黑白影像的能力高得多,因此,采用彩色影像调绘比采用黑白影像调绘具有易识别地类的优势。

2)形状特征。

影像的形状特征是指地物在影像图上表现出来的外部形态、结构和轮廓。一般来说,地物顶部形状与其在图上的影像是相同的或是相似的。人工地物通常呈现出较规则的几何形状,如房屋、平原上的水田、人工修建的渠道等;自然地物多呈不规则形状,如坑塘、山区中的耕地、河流等。借助地物的形状特征就可解译出不同的地类。地物的形状特征与影像比例尺、影像分辨率密切相关。比例尺越大、分辨率越高,地物细节显示得越清楚,反之,则模糊,甚至显示不出来。(www.daowen.com)

地物影像的形状特征可以分为三种:点状,如树木、山顶、墙角、地物的交叉点等;线状,如铁路、公路、农村道路、河流、沟渠等;面状,如地块、山坡、湖泊、水库等。复杂地物也是由点、线、面组合而成的。掌握了地物在影像上的形状特征,就能充分发挥影像的作用,提高调查效率和质量。

3)大小特征。

影像图除形状特征外,还有大小(尺寸)之分。在同一影像图上,根据地物影像的形状及其大小,可以较准确地识别出不同的地类,如厂房和住宅,其影像色调、形状没有明显区别,这时主要从大小来区分,面积较大的为厂房,面积较小的为住宅;农村道路与公路,一般较大的是公路,较小的是农村道路。

解译时可根据影像的比例尺掌握地物大小与影像大小的比例关系,识别地物的大小。

4)阴影特征。

阴影主要反映在航片上。突出地面的物体都会有阴影,阴影色调一般为黑色,且方向都是一致的。阴影又分为本影和落影。

本影,指物体未被阳光直射的部分反映在航片上的影像,即物体本身的阴影。如山的阴坡、人字屋顶的背阴坡、树冠的背阴面等都是它们的本影。本影有助于获得物体的立体感。山体的阳坡明亮、阴坡较暗,其明暗分界线为山脊线或山谷线。

落影,指地物投落在地面的影子在航片上的影像,即物体投落的阴影。落影可以识别地物侧面的轮廓(形状)。

阴影对突出地面物体的解译很有帮助。但阴影的存在也产生了对解译不利的遮蔽因素,如高大建筑物有时会遮盖小的地物,山体的阴坡可能会被误认为有植被覆盖等。因此,在解译有阴影的地物时,一是要仔细分析解译,二是要到实地确认,以保证调绘的准确性和精确度

5)相互位置特征。

地面物体之间的相互联系,在影像上也会反映它们之间的相互关系,这种关系也是解译地类的一个重要标志。根据实地物体之间的相关关系,通过对影像的分析判别,解译那些影像不清晰的地物。如根据有农村居民点必有道路通达的关系,可解译出影像不清晰的小路;根据单个的厂房面积大于单个的宅基地面积的关系,可解译出哪些是工矿企业,哪些是农村居民点。

具体解译影像时,要根据不同类型遥感影像的光谱特征加以分析,建立各种地类的解译标志,结合有关资料综合考虑,确定影像所代表的地类。

(4)主要地类的解译标志

根据前述影像的相关解译特征,就可以建立地类的解译标志,利用这些标志判别地类,有利于提高调查效率。但由于影像存在“同谱异物”和“同物异谱”的情况,且《土地利用现状分类》之间也存在相似性,如水浇地与旱地、园地与林地、草地与耕地等,即使建立了解译标志,有时也很难准确认定,还必须到实地调查认定才行。以下结合黑白航片,根据影像的特征,介绍主要地类的解译标志,供调查时参考,参见表2-1及表2-2。

1)耕地。

平坦的农田有明显的几何形状、面积较大,有道路与居民点相连。色调随土壤、湿度、农作物种类及生长季节不同而不同。一般湿度大的色调较暗、干燥的较浅;正生长着农作物的较暗、成熟的较浅;农田灌溉时较暗、不灌溉时较浅。沟谷中的农田呈不规则状,大部分呈现窄而长的条状。梯田呈阶梯状。水田一般田块分割小而整齐,地面平整,周围筑有田埂,影像色调一般较均匀、呈深灰色,比旱地深。水田在平原地区形状多为格网状,在山区形状不规则。一般水田与水浇地、旱地较易区别,水浇地与旱地较不易区别。但山区耕地大部分为旱地。

2)园地。

果树在影像上一般呈颗粒状、排列整齐、色调较深,比较容易判别,这也是它与林地的重要区别。

3)林地。

森林在影像上的界线轮廓较明显、色调呈暗色,主要分布在山区,呈颗粒状图案,比较容易判别。

4)草地。

草地在影像上为均匀的灰色或深灰色,纹理光滑细腻,形状不规则。在牧区的草地容易判别,但人工牧草地与天然牧草地不容易判别。

5)居民地

居民地在影像上是由若干个小的矩形(屋顶形状)紧密相连的成片图形。由于阴影的存在,居民地更易判别。居民地色调一般呈灰色或灰白色。城市居民地一般面积大、街道比较规则,常有林荫大道、公园、广场等;城镇居民地一般分布在公路、铁路沿线,房屋多而密集;农村居民地一般与农田联系在一起,有道路相连。这也是判别城、镇、农村居民点的方法之一。

6)道路。

道路指铁路、公路、农村道路。道路在影像上呈细而长的条状。色调由白到黑,随路面的湿度和光滑程度不同而变化。一般湿度小,光滑,色调浅。

铁路一般呈浅灰色或灰色的平滑线状图形,转弯处圆滑或为弧形,与其他道路直角相交;公路一般为白色或浅灰色的带状,山区公路常有迂回曲折的形状,公路两侧一般有树和道沟,呈较暗的线条;土路一般呈浅灰色的线条,边缘不太清晰;小路成曲折的细线条状,为浅灰色。

7)水域。

水的色调由白到黑,色调的深浅与水的深浅、浑浊程度、光照条件等有关,水深则色调暗、水浅则色调浅;水越浑浊则色调越深暗,反之越浅;光照越强则色调越浅,反之越深。河流在影像上一般较宽并呈弯曲带状,色调由白到黑;小溪呈弯曲不规则的细线条,色调较暗,常被岸上树木、灌木掩盖;湖泊和坑塘的水面色调呈均匀的浅黑色或灰色,面积大小相差甚大;沟渠色调呈暗色的线状影像,灌渠的一端总与水源相连,排水渠的一端总与河流相通。

表2-1 QUICKBIRD影像土地利用各类型解译标志

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表2-2 假彩色影像土地利用类型解译特征及标志

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