土地開發(fā)整理工程的遙感評價方法研究與應(yīng)用.pdf

1、土地整理是人類文明用地的產(chǎn)物，是人類利用自然和改造自然的措施，是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段解決土地利用問題的必然選擇。從目前我國開展土地開發(fā)整理的實踐看，較普遍的存在重數(shù)量、輕質(zhì)量和生態(tài)，開發(fā)整理規(guī)劃、可行性研究、整理工程量計算、整理后的土壤質(zhì)量評價等事項主要以圖紙、人工為主，較少采用遙感、地理信息系統(tǒng)等先進(jìn)高效的技術(shù)方法。對土壤的質(zhì)量驗收鑒定及整理后的成果管理等方面缺乏先進(jìn)有效的方法，而開發(fā)整理出的耕地質(zhì)量較差很難形成一定的生產(chǎn)能力甚至造

2、成丟荒，這不僅沒有實現(xiàn)真正意義上的耕地整理開發(fā)，而且造成了資源的破壞和開發(fā)資金的浪費。 隨著土地整理實踐的開展，目前已有大量項目竣工驗收進(jìn)入運行階段，這些項目決策是否正確、預(yù)期目標(biāo)和效益是否實現(xiàn)等尚不明確，急需進(jìn)行后評價。 遙感（RS，Remote Sense）用于大范圍、高分辨率、快速信息獲取，將“RS”技術(shù)應(yīng)用于土地開發(fā)整理項目信息采集、處理和分析，可以進(jìn)一步規(guī)范土地開發(fā)整理規(guī)劃編制，對土地開發(fā)整理工程設(shè)計與實施動態(tài)

3、監(jiān)測、工程驗收、特別是評價工程效果，可以極大提高技術(shù)含量，從而提高項目質(zhì)量和效率。為此，我們以湖南省國土資源廳重點資助項目“基于遙感反演的土地開發(fā)整理評價”研究課題為帶動，開啟了國內(nèi)用遙感這一當(dāng)今先進(jìn)手段評價土地開發(fā)整理之先河。 綜合運用多種研究方法，包括靜態(tài)分析與發(fā)展動態(tài)預(yù)測相結(jié)合、政策規(guī)程與實際工程需要相結(jié)合的評價體系研究、遙感定性分析與定量計算相結(jié)合、傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代新技術(shù)方法相結(jié)合等科學(xué)的綜合分析方法。通過較為系統(tǒng)的研究主

4、要取得了如下成果： （1）依據(jù)《中華人民共和國土地管理法》及國土資源部《土地開發(fā)整理項目驗收規(guī)程》等相關(guān)法律、法規(guī)，結(jié)合湖南省土地開發(fā)整理之省情和試驗區(qū)實際情況，在研究高分辨率遙感信息特點和定量遙感解譯理論的基礎(chǔ)上，提出了用定量遙感方法，按土地平整工程、農(nóng)田水利工程、田間道路工程、其他工程（防風(fēng)林工程等）等四個方面的指標(biāo)評價土地開發(fā)整理工程的工程量。項目區(qū)實驗表明，該方法速度快、效率好、精度高、勞動強度極低、反應(yīng)工程完成情況全面

5、，分類提取的指標(biāo)信息與實際情況情況很吻合。 （2）在研究了土壤含水量、土壤有機(jī)質(zhì)含量、地表溫度、植被指數(shù)及其植被狀態(tài)指數(shù)和條件溫度植被指數(shù)等方面用遙感直接或間接評價了土壤質(zhì)量，充分說明了其具有較好的、開創(chuàng)性的、發(fā)掘性的應(yīng)用遙感技術(shù)能夠評估或評價土壤質(zhì)量和土壤農(nóng)作潛力的基礎(chǔ)上。指出，目前還沒有建立土地開發(fā)整理工程及其土壤質(zhì)量改善等方面有機(jī)結(jié)合系統(tǒng)評價土地開發(fā)整理工程的評價體系，更是沒有建立用遙感方法評價土地開發(fā)整理工程評價體系。本

6、研究在前人遙感應(yīng)用的基礎(chǔ)上，從多個遙感數(shù)據(jù)源預(yù)處理、分析入手，提出了用遙感方法評價開發(fā)整理工程的工程量，采用修正土壤調(diào)整植被指數(shù)、植被覆蓋度、土壤含水量、土壤潛育化指標(biāo)、LBV變換等比較關(guān)鍵性的指標(biāo)對土地開發(fā)整理工程影響土壤質(zhì)量情況進(jìn)行較為科學(xué)客觀的評價評價。 （3）通過分析遙感信息物理機(jī)理、遙感圖像處理解譯原理及土壤遙感信息特征和提取特點之后，首先研究了對用于整理工程量評價的高分辨率Quickbird影像，在國產(chǎn)軟件TITAN

7、 Image6.5進(jìn)行切割（根據(jù)評價的區(qū)域進(jìn)行）和二維三次卷積內(nèi)插法（4個單色波段及1個全色波段）融合；其次，為了保證精度，采用了GPS實測地面控制點，以多項式為幾何糾正模型，對融合后的影像進(jìn)行影像空間像元位置的變換，再用雙三次插值法計算變換后各像元的亮度值，即像元亮度值的重采樣。計算結(jié)果表明：點位誤差均小于1m，若換算成像元，點位誤差在1個像元左右，完全滿足整理工程量信息提取要求；其三，提出并采用ISODATA（自組織分類）方法，有效

8、提取項目區(qū)內(nèi)不同地塊的面積值，溝渠和道路等線狀物的長度值。面積提取精度在97％以上，線狀物長度提取精度在98％以上。利用分類圖及結(jié)合現(xiàn)場數(shù)據(jù)，還可以有效的進(jìn)行灌排系統(tǒng)布局合理性分析、防護(hù)林分布合理性分析、道路網(wǎng)布局合理性分析。 （4）分析研究了土壤含水量與土壤質(zhì)量的相關(guān)關(guān)系、土壤水分的光譜特征、土壤濕度與相對反射率，探討了作物缺水指數(shù)法、距平植被指數(shù)法、微波遙感監(jiān)測土壤水分、熱慣量法、數(shù)據(jù)同化法等遙感方法提取土壤含水量的適應(yīng)性，

9、提出用光學(xué)植被蓋度遙感分析土壤水分，利用樣本統(tǒng)計和相關(guān)分析相結(jié)合的方法，建立了光學(xué)植被蓋度的TM模型及不同深度土壤水分與遙感植被綠度指數(shù)之間的回歸模型，對試驗區(qū)各個時像的TM影像進(jìn)行了土壤三個不同層次的含水量信息提取和分析。同時用其模型提取了項目區(qū)IKONOS影像、中巴資源一號衛(wèi)星影像三個層次的土壤含水量信息。依據(jù)提取的信息分析了項目區(qū)土地開發(fā)整理后土壤質(zhì)量改善提高情況，分析成果與實地情況一致，量化了土地整理效果。 （5）研究了

10、植被指數(shù)、植被覆蓋度與土壤質(zhì)量的定量關(guān)系。綜合分析了比值植被指數(shù)RVI、歸一化植被指數(shù)NDVI、差值植被指數(shù)DVI、土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)SAVI、增強植被指數(shù)EVI以及植被覆蓋度等與土壤質(zhì)量之間的關(guān)系特征；提出了MSAVI（稱為“修正型土壤調(diào)整植被指數(shù)”）模型，像元二分植被蓋度模型；通過試驗區(qū)多種遙感影像MSAVI指數(shù)、像元二分模型參數(shù)提取分析，證實了它們是適合評價試驗區(qū)土壤質(zhì)量的指標(biāo)。 （6）通過研究土壤潛育化與土壤質(zhì)量相關(guān)關(guān)系的

11、特性，潛育化土壤熱力學(xué)特征及其遙感解譯機(jī)理，指出了澇漬災(zāi)害土壤的熱慣量概念模型、數(shù)值解算模型，得出了用遙感的方法研究農(nóng)田澇漬災(zāi)害致使土壤潛育化理論和實際可行性。 研究指出，衛(wèi)星遙感影像上存在著三個重要的地物遙感特征，即地物的總輻射水平L、可見光－紅外光輻射平衡B和地物輻射隨波段變化的方向和速度－向量V，進(jìn)而提出用遙感圖像LBV數(shù)據(jù)變換法進(jìn)行試驗區(qū)IKONOS等遙感影像的變換與信息提取，試驗和證實了所建立的LBV變換方程。成果證明

12、試驗區(qū)開發(fā)復(fù)墾之前土地荒蕪、積水嚴(yán)重、潛育化厲害，與實際情況相同。 通過本文的系統(tǒng)研究和項目區(qū)實際檢驗，證實了定量遙感能很好地應(yīng)用于土地開發(fā)整理的工程量評價和土壤質(zhì)量評價，其研究成果，能為國土局以及相關(guān)部門對土地復(fù)墾項目的驗收提供有力支持；充分說明了遙感反演技術(shù)用于評價土地開發(fā)整理項目的工程量完成情況真實、可靠、可行，為遙感的應(yīng)用開辟了新途徑；有力證明了應(yīng)用定量遙感--遙感反演監(jiān)測評價土地整治質(zhì)量準(zhǔn)確、有效，動態(tài)性強、時效性高。