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華中農大土地利用柵格數據加工技術服務


一、背景介紹

       土地利用數據存在複雜的空間關系、其綜合是一項十分複雜的工程;柵格數據結構明確,鄰域探測簡單,數學建模方便。因此利用結構化的柵格數據來實現土地利用綜合更具易行性。以土地利用柵格數據爲研究對象,並考慮數據自身的特點,在數學形態學與元胞自動機等柵格處理方法的基礎上加入語義因素來實現像元轉換規則,最終實現土地利用柵格數據綜合。柵格結構是最簡單最直接的空間數據結構,是指將地球表面劃分爲大小均勻緊密相鄰的網格陣列,每個網格作爲一個象元或象素由行、列定義,並包含一個代碼表示該象素的屬性類型或量值,或僅僅包括指向其屬性記錄的指針。因此,柵格結構是以規則的陣列來表示空間地物或現象分布的數據組織,組織中的每個數據表示地物或現象的非幾何屬性特征。

       地理國情監測雲平台應華中農大的要求,對湖北省95-2010年四期柵格30米土地利用數據進行加工技術服務,以滿足客戶科研工作需求。

二、案例詳情


       1.遙感影像的處理       


       本案例中的土地利用數據加工方法大致分爲以下幾步:

       2000年遙感影像爲例,2000年遙感監測的信息源爲美國LANDSAT-TM影像(1999-2000),分辨率爲30 m×30m 20世紀70年代遙感監測的信息源爲美國LADSAT-MSS影像(1975-1978),分辨率爲80m×80m。爲了更好的突出地表植被特征,選擇TM432波段和MSS457波段進行假彩色合成。

       在遙感圖像的季相確定時,既要注意所在調查區域內遙感信息瞬時覆蓋時本身的質量(如含雲量度 <10%等技術指標),又必須顧及不同區域的時效性季相差異選擇。根據瞬時狀態下最大限度使圖像上盡可能豐富地反映地表信息的原則,全國遙感調查主要選擇5月下旬至6月中旬或8月下旬至9月中旬的圖像,對部分邊遠地區和數據獲取困難地區可適當放寬時段限制。

       2.信息提取

       全國土地利用數據産品是指基于Landsat TM遙感影像,我公司地理國情監測雲平台專業人員采用全數字化人機交互遙感快速提取方法,同時參考國內外現有的土地利用/土地覆蓋分類體系,以及遙感信息源的實際情況,將遙感影像進行解譯並在進行實地驗證將全國土地利用數據類型劃分爲6個一級分類,25個二級分類以及部分三級分類的土地利用/土地覆蓋數據産品,並結合本項目制定土地利用數據産品分類體系,詳見表1

       遙感信息提取的方法主要爲目視解譯,由于目視解譯更側重于人的知識的參與,爲了減少由于不同人員的主觀差異性所造成的誤差,提高遙感判讀精度,因此建立統一解譯標志是十分必要的。在多個專家的參與下,根據影像光譜特征,結合野外實測資料,同時參照有關地理圖件,對地物的幾何形狀,顔色特征、紋理特征和空間分布情況進行分析,並在綜合各位專家意見後,最終建立表2所示的判讀標志。

       3.數據集成

       空間數據集成是對數據形式特征(如格式、單位、分辨率、精度)等和內部特征(特征、屬性、內容等)做出全部或部分的調整、轉化、合成、分解等操作,其目的是形成充分兼容的數據庫。數據集成是面向應用項目的,數據集成應中包括空間、屬性和時間等對對象數據特征的處理,集成成果的表達與具體需求和已形成的數據規範和標准分不開。

       針對研究目的和內容,我們對土地利用/土地覆蓋數據在內部屬性、空間數據精度、空間分析尺度及數據時間序列等重新進行了調整,使其有效的組織在一起,客觀地科學地反映全國土地利用的動態變化過程。

       4.質量控制方法

       1)遙感影像糾正采用投影變換方法(PROJECT),控制點要選擇比較明顯的地物,如道路交差點,壩址等,並與地形圖相對應,分布要均勻,控制點的個數要大于4個,誤差控制在一個像元,TM影像糾正的方根誤差(a RES error)小于0.01MSS影像糾正的方根誤差(a RES error)小于0.08

       2)地形圖糾正采用有限元方法(Finite Element)。70年代末地形圖糾正誤差要求①經緯網偏差不超過一個像素(即8.4米);②經線方向的方裏網誤差不超過2個像素(17m);③緯線方向的方裏網不超過3個像素(即25m)。

       30年代和世紀初地形圖進行二次糾正時,選擇小村屯作爲控制點,誤差不能大于500

       3)專題信息矢量化采用人機交互判讀實現,分爲基于遙感影像的專題信息和分爲基于地形圖的專題信息。遙感影像解譯精度保證耕地、城鎮圖班的屬性判對率達到95%和其他地類達到90%。最小圖斑大于6*6個像元,圖斑最窄距離爲4個像元。地形圖數字化時漏繪率小于98%,最小繪圖單位爲4平方毫米。

       5.技術服務成果展示
       本次産品加工技術服務成果如圖所示: