基于卫星影像的济南市土地利用现状专题图制作
何 必，许 颖，吴金金
（山东交通学院交通土建工程学院，济南250357）
摘要： 针对济南市土地利用现状分析的需要，以济南市辖区所在的两景Landsat8卫星影像为数据基础，利用ENVI软件对遥感数据进行了镶嵌和裁剪等预处理，并采用监督分类法提取了济南市土地利用信息，获得土地利用现状分类结果。最后，利用ArcGIS软件为专题地图制图工具，在分类结果的基础上编绘完成济南市土地利用现状专题图。
关键词： 专题地图；土地利用；Landsat8；济南
引言
城市土地是城市生产、生活、发展的基础物质条件，城市土地的利用情况和利用效率是城市发展质量的重要影响因子。因此，对城市土地利用的情况进行科学、真实的统计与反映，是制定城市土地利用规划，促进科学发展的基础。城市土地利用现状专题图是方便人们对城市土地利用现状直观考察的重要图件，本文利用GIS（地理信息系统）技术与RS（遥感）技术相结合，对济南市土地利用现状专题图的编绘进行研究，以获取高质量的土地利用现状专题图[1，2]。
(2)CP(a)/=1,考虑商群G=G/Φ(P)=P/Φ(P)(〈a〉Φ(P))/Φ(P),则由文献[10]中定理其中l=|P|.进而有 G=P Φ(P)QΦ(P)Qh2··· Φ(P)Qhl.又Φ(P)=CP(a)/=1,顶点集连通且连接P中与Φ(P)相连的顶点,故P∗(G)的连通分支个数为k(P∗(G))=s1(P)-s1(Φ(P))+1.
1 影像数据的获取与预处理
随着我国各大城市经济与建设的快速发展，城市面貌的更新速度十分之快，城市土地利用状况的变化速度也非常快速，通过实地踏勘、调绘、野外数字测量的方式来采集土地利用数据，在时效性和成本上难以满足实际需要[3，4]。因此，大面积快速获取城市土地利用现状信息，需要依靠各类航空或航天影像数据[5]。
本算法可以做进一步扩展设计，前文提到动态加密因子中的登录的用户名可以设置为其他任何动态值、随机字符串等，例如：扩展登录用户名为用户名+年月日、用户名+时分秒等，其中年月日、时分秒这些作为一个动态值是在不断发生变化的，具有一定的随机性，这样密钥的长度和复杂度既得到增加，随机性也得到增强。另外动态加密因子中的可配置的混淆因子可以替换为随机函数，实现起来也比较方便。
在各类航空或航天影像数据中，由美国国家航空航天局（NASA）于2013年2月11日发射的Landsat8卫星所传回的影像是研究土地利用的较好选择[6-8]。Landsat8卫星携带有两个主要载荷：OLI（Operational Land Imager，陆地成像仪）和 TIRSThermal Infrared Sensor，热红外传感器），其中，OLI包括9个波段，除一个全色波段空间分辨率为15米外，其余8个波段空间分辨率为30米，成像宽幅为185x185km，TIRS包括2个单独的热红外波段，分辨率为100米。
Landsat8的影像是覆盖全球的海量影像，为使用户能够找到具体的研究区域对应的影像，Landsat8的每一景影像被按照条带号来命名，条带号与经纬度相关联，因此，根据本文研究区域济南市辖区所在的经纬度范围即可确定济南市辖区的影像对应着条带号分别为122_34和122_35的两景影像。由于研究区域的影像分布在两景影像上，因此，首先需要将两景影像进行镶嵌，经过镶嵌处理后的影像如图1（a）所示。取得了基础的影像数据后，需要在整体影像上将研究区域裁剪出来，裁剪的操作需要参照物[9，10]，此处可选择济南市矢量图作为裁剪参照，在整体影像上打开济南市矢量图，打开的结果如图1（b）所示。以该矢量图为参照，即可将济南市影像裁剪出来，裁剪结果如图1（c）所示。以上影像数据预处理均在ENVI遥感图像处理软件下完成[11]。
2 土地利用现状信息的获取
在得到裁剪后的济南市影像数据后，经过光谱增强变换，增加了影像中各类用地的对比度，以便更好的区分和更准确的提取土地利用信息，进而利用各土地利用类型信息的提取结果开展统计分析，并进行专题图的制作。在土地利用现状数据的提取过程中，主要分为两个步骤：土地利用类型的确定和土地利用信息的提取[12，13]。
2.1 土地利用类型的确定
从影像数据中提取信息主要是将影像数据先进行分类，然后根据各类图元的特征确定其类型所属。影像数据常用分类方法有非监督分类和监督分类两种。由于具备一定的现场调绘条件，故本文采用监督分类方法。土地利用信息提取过程首先根据现场调绘所掌握的土地利用样本区，构建训练区；然后，由软件根据训练区特征，将影像范围内的像元划分为不同土地利用类型[15]；最后，通过分类后处理，合并、删除了一些破碎化的像元，得到济南市土地利用分类结果，如图2所示。济南市土地利用信息的提取同样在ENVI软件下完成。
图1 基础影像处理过程图
2.2 土地利用信息的提取
本文主要依据2017年11月1日由原国土资源部组织修订，经国家质检总局、国家标准化管理委员会批准发布并实施的国家标准《土地利用现状分类》（GB/T 21010-2017），再结合济南市土地利用现状专题图制图的需求[14]，将土地利用类型分为耕地、林地、园地、工矿仓储用地、住宅用地、水域及水利设施用地、未利用地等七个类型。
3 济南市土地利用现状专题图的制作
基于济南市土地利用信息提取结果，制作土地利用现状专题图。本文采用ArcGIS软件进行专题图的制作。专题图的制作主要包括两方面内容，一是读取土地利用信息提取结果，二是按照专题图制图要求进行图幅整饰。土地利用信息的读取步骤为：先在ENVI软件中将分类结果保存为TIFF格式文件，再在ArcGIS中打开该文件，并以济南市矢量图作为参照对分类结果进行裁剪。专题图图幅整饰工作主要是在ArcGIS的布局视图（Layout）中完成[16]，包括土地利用信息的图层渲染、添加图名、指北针、图例、经纬网、比例尺等图件要素等。最终形成济南市土地利用现状专题图，成果如图3所示。
图2 济南市土地利用影像分类结果图
图3济南市土地利用现状专题图成果
4 结论与展望
专题地图是行业应用的重要图种，数据是其核心基础，而正是受制于基础地理空间数据采集的难度和高成本，专题地图制图存在着诸多的困难，遥感卫星能够以快速低成本的方式获取全球尺度下的海量地理空间数据，因此是专题地图的重要数据源，利用Landsat系列卫星的影像，能够较好的提取土地利用信息，以制作土地利用现状专题图。但遥感卫星数据存在着空间分辨率和波谱分辨率不一定满足具体某个行业的应用需求，因此在实际的工作中，应根据应用需求精心挑选和优化相应的卫星数据，以满足专题制图的需求。
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Thematic mapping of land use status in Jinan City based on satellite images
HE Bi et al
(School of Civil Engineering Shandong Jiaotong University,Jinan 250357,China)
Abstract: For the requirement of land use analysis in Jinan City,the two Landsat8 imagescorresponding to Jinan City were obtained,and taking Jinan vector map as the standard to clip the images,the Jinan satellite image data was provided.With ENVI as analysis tool,used supervised classification method to classify image data,the classification results of land use status were obtained.Finally,using ArcGIS as a mapping tool for thematic maps,the thematic maps of land use status in Jinan City was compiled on the basis of classification results.
Key words: Thematic map;Land use;Landsat8;Jinan
中图分类号： P285.2+3
文献标识码： A
文章编号： 1003-7853（2019）05-0022-03
作者简介： 何必（1981-），男，湖北蕲春人，硕士，主要从事测绘地理信息专业工作。
（2019-7-18收稿 袁海峰编辑）
标签：专题地图论文; 土地利用论文; Landsat8论文; 济南论文; 山东交通学院交通土建工程学院论文;