随着经济持续快速增长,我国的土地资源的形势十分严峻,用地量逐年增大,土地利用变化频繁,常规的土地勘测方法已远远不能满足新形势对土地管理的要求。因此,改变传统国土资源管理工作方式,采用现代化技术手段,准确、快速地掌握国土资源利用状况,科学规划、配置、合理开发利用国土资源。遥感技术作为一种高效获取信息的手段,其蕴涵的信息量丰富、全天候、信息获取周期短和多光谱特性,在我国土地利用勘测工作中得到广泛应用。笔者根据多年的工作经验,主要针对遥感图像处理技术在土地勘测中的应用进行分析和讨论。
遥感图像处理技术在土地勘测中的应用
◎张金娜
一、遥感技术的发展及优势
在高空间分辨率遥感图像上,地物的空间特征在地物识别中越来越占据主导地位,而在中、低分辨率图像识别中起主要作用的色调及统计特征将退居次要的或辅助的地位。高光谱技术的兴起与发展,使遥感从鉴别发展到对地物的直接识别。高光谱遥感的最大特点是可以获得和重建像元光谱,从而依据光谱特征直接识别地物类型、地物组成以致地物的成分,反演地物的物理、化学参量。随着光谱分辨率的提高,地物的光谱特征在识别中越来越占据主导地位,工作方法则由图像分析转变为以谱分析为主的图谱结合模式,并使遥感应用逐渐摆脱“看图识字”阶段,而越来越依赖于对地物波谱特征的定量分析和理解。时间分辨率的提高细化了遥感动态监测的时间粒度,使遥感变化检测研究发展到对地物或现象演化过程的研究,序列图像分析方法会逐渐成为新的研究热点。
二、遥感技术应用方面存在的问题
总体来说,遥感技术大多被应用于对大自然的遥感探测,分析调查。例如地质情况调查、水资源调查、环境探测等,多数为大面积的遥感探测。无论是从应用遥感技术的时问早晚方向还是对遥感技术的研究,我国相比发达国家,还存在一些问题,主要有以下几个方面:
1.对遥感技术的研究工作不够深、不够多。
对特定区域或者特定目标的影响变化主要还是来自遥感动态探测,并不能对区域的面积或者目的的行踪进行准确判断。因此,应该加大对遥感技术研究的财力、人力投入,注意研究的深度。
2.遥感技术的成图精度不够高。
目前,遥感信息的准确度还有提升的空间,例如光谱信息的详细情况,特征信息的有效融合,提高遥感信息的处理能力,同时结合实际地理情况,详细分析收集的各种数据,提取出高精度的信息,利用人们做出正确的规划。
3.遥感技术要实现实用化和商业化。
图像配准主要是指不同遥感数据源的配准,目的是为了清除数据间的系统误差。多时相图像间准确的空间配准是动态变化监测所必需的。要得到可靠的土地利用变化结果,需极高的图像配准精度。
4.遥感技术应用很少应用与微观领域。
另外,几何校正要注意重采样方法选择。重采样实质上是根据原始空间与标准空间的对应关系,在原始空间中取一点或若干点,按一定的准则组合成标准空间中对应点的数值,比较准确地再现原始图像空间中反映的地物光谱特性。常用的重采样方法有最邻近法、双线性差值法和三次卷积法。在这3种方法中,尤以三次卷积法为佳。
文章讨论了大豆根系虚拟模型的构建方法,设计了大豆根系的L系统,并在VC++环境下采用OpenGL技术实现了其可视化,分析了各参数对根系模型的影响,生成的大豆根系图像具有随机性,在形态结构上与真实根系图像比较接近。但是,试验数据是在没有考虑水分、光照等环境因素下获取的,加之根系数据采集手段的局限性等因素,与自然环境下的数据之间还存在一定的差异,在后续的研究工作中,应进一步结合大豆根系的生理特征进行模拟,为大豆根系模拟研究提供技术支持。
三、遥感图像预处理方法
将原来不清晰的图像变得清晰或把人们感兴趣的某些特征强调出来(同时抑制不感兴趣的特征)的图像处理方法称为图像增强。增强方法有多种,如直方图调整、直方图线性扩展、滤波及主成分分析等。但值得指出,图像增强处理专门性很强,不存在对所有问题效果都好的增强方法。
1.图像的增强处理。
遥感图像预处理是为了更好地提取土地利用变化信息,处理效果的好坏直接决定土地利用动态监测的精度。
这项工作是校正遥感图像记录的数据。常用的方法是一般齐次多项式。校正过程:先通过地面控制点数据对原始遥感图像的几何畸变过程进行数学模拟,建立原始畸变图像空间与几何标准空间的数学对应关系,再利用这种数学关系将畸变图像空间中的全部元素转换为标准空间中的元素。应当注意所用地形图比例尺应接近基本监测图的成图比例尺。
2.图像几何精度校正。
根据人类思维,表达一个论题、观点或信息,从句式结构来讲,最集约的方式,无非是“主语+谓语+宾语”,在此基础上加上“定语、状语和补语”使之更加严谨准确。而稳健的立论方法就是精明地利用试题材料的主题或标题或出处,利用问题的限制,精准的确定了论题结构中的“主语和宾语”的个数,使得虽然论题具体表述高度灵活,但灵活中有不变的东西,那就是充当“主语或宾语”的术语或主题。在此,笔者把确定论题结构中“主语或宾语”中一个的现象称为“半开(放)”式论题,而把两个都确定的现象称为“不开(放)”式论题,最后把一个都确定不了,高度灵活,只能随机应变的现象称为“全开(放)”式论题。下面请看例1:
近几年,电磁发射技术的优点不断显现,技术不断取得突破,中国科学院院士马伟明院士曾表示,由于电磁能发射具有更快、更强、更远、更高效的特性,电磁发射技术,将在10年左右取代化学能,给我们人类提供更安全、更快捷的技术。
遥感技术多数被应用于宏观大范围的监测,当然,若要在微观领域推广遥感技术,需要加强遥感技术分辨率,精确度,只要做到精准,才能广泛应用在土地调查的微观领域。
3.不同时相、不同分辨率图像的配准。
遥感技术日前主要被国家政府部门所使用,要不断扩大遥感信息用户的范围,除了公共服务方面,还要多应用与商业,进而可以不断提升遥感信息产业的价值,使遥感技术产业得到更多的竞争,利于遥感技术向商业化发展。
按照条例,哈尔滨市水行政主管部门应当会同市发展改革、环境保护、城乡规划、农业、林业等部门,根据市水生态保护与修复规划,组织编制市水生态监测规划,报市人民政府批准。市和区、县(市)水行政主管部门应当根据市水生态监测规划,组织设立水生态监测站点。
4.多光谱TM图像与SPOT全色图像的融合。
多光谱图像提供丰富的地物光谱信息,全色图像具有很高的空间分辨率,将这两类图像进行融合,可产生彩色高分辨率多光谱图像——融合图像。由于高分辨率卫星图像的出现,多分辨率图像的融合已成为重要研究领域。融合方法有多种,如IHS变换法、主分量变换法和小波变换法等。
四、遥感技术在土地勘测中的应用
遥感技术可以对获取的信息自动进行排序,不仅对信息进行收集,还可以进行识别和应用。遥感技术最大的优点就是不受客观条件的限制,任何时间和任何环境都可以进行探测,且可以反复获取,遥感技术讲获取的信息汇聚成图像的速度特别快,精准度特别高。且可以根据人们的需要,进行多个传感器共同探测和多个波段共同传输,多种数据有序地汇集到一起使图像更加清晰。遥感技术很早以前就被人们所应用,从80年代美国的航空摄影像片到苏联的人造地球卫星的发射,再到欧共体国家的农作物大型规划,通过卫星对地面的观测来获取地面土地覆盖情况,统计地面可利用资源,合理规划土地国家耕地计划及其他方面用地计划。相对其他国家来说,遥感技术在我国开始应用的比较晚,但其在我国的发展很快,从简单的识别到计算机的判读,使其迅速在航天航空领域得到快速发展。遥感技术在我国地球人造卫星方面的应用使我们更了解土地资源情况,对相关部门做好土地调查工作起了重要作用。动态遥感技术是遥感技术被应用到土地勘测技术的关键。遥感技术可以汇集和传达特定地区不同时间、不同方向的影像,分析图像中呈现的结构信息,应用影像读译技术对影像的样色纹理等进行分析来设别变动的目标。相关的土地资源管理部门可以多时段地对特定范围的土地进行检测,了解其范围内的耕地情况和建设用地情况及生态环境状况。
结束语:遥感技术在土地资源管理中应用的深度和广度必然会日新月异,多时相、高分辨率的遥感数据会进一步加强对高精度、大比例尺土地进行勘测和动态监测。在时空一体化的基础上,“3S”一体化技术的研究成为必然趋势,其应用成果将更好地把握土地利用变化趋势,为经济社会资源的和谐发展提供科学依据。
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