全天候遥感监测成果应用前景
【2017年08月02日】
文章来源： bt365体育
为满足国土资源管理需要，国土资源部在2016年启动了对106个重点城市的全天候遥感监测，并在2017年进一步扩大了监测范围，我市位列其中。作为一项“新技术”，全天候遥感监测成果改变了传统的工作模式，将“年度监测”变为“季度监测”，未来可能变为“即时监测”，因此应该更好地发挥其成果的积极作用。下面将从监测成果概述、土地管理中的应用、成果应用难点及未来前景展望四个方面探索全天候遥感监测成果的应用前景。
一、监测成果概述
全天候遥感监测是应用卫星遥感等多种技术手段，以监测地区新增建设用地为目标，对永久基本农田、城市开发边界等进行的全天候监测。其成果主要包括市级16米中分辨率遥感监测数据和县级2-5米高分辨率遥感监测数据。
全天候遥感监测的监测对象主要包括三类：一是监测土地利用总体规划确定的城市中心城区规模边界内外的新增建设用地情况，关键在于掌握突破城市规模边界的情况；二是通过使用全覆盖遥感影像与划定的永久基本农田叠加对比，掌握永久基本农田保护情况，重点对城市周边新调整补划的永久基本农田保护情况进行监测。三是在总结已有年度全覆盖遥感监测、城市开发边界监测和永久基本农田监测工作经验的基础上，逐步将重大土地整治项目、围填海、占用各类生态保护区等情况纳入全天候监测范围。随后，根据监测成果分析，探索建立土地利用信用档案的技术方法。
在实际监测过程中，依法依规用地和新增建设用地无异常区域，作为一般监测地区，应适当降低监测频次；新增建设用地一般异常区域，应继续进行跟踪监测；新增建设用地严重异常和土地利用信用等级差的地区，作为重点监测区域，应增加监测频度，提高监测精度，强化跟踪监测。
全天候监测体系是一个动态的体系，监测区域从面上的全覆盖逐步聚焦到新增建设用地异常区域，即监测网格由大到小，与之匹配的是遥感数据分辨率由低到高。监测频次要根据需要动态调整，调整过程中及时发现重点目标，实现节约、高效监测。
二、土地管理中的应用
(一) 土地变更调查工作
土地变更调查是根据上级下发的土地利用现状数据库和遥感影像数据，对土地利用现状、土地权属及行政区划变化进行外业实地调查，获取变化地类图斑、土地权属（宗地）、行政区划数据，从而实时对土地利用数据库更新和上报的过程，是一项时间紧、任务重、要求高的全面性工作，要求在年底短时间内一次完成，工作强度较大。
通过全天候遥感监测，提前掌握辖区内较大面积土地变化和地块的基本情况，确定处理方式，为土地变更调查工作提前做好准备，节省数据建库时间；定期监控计划拆除地块、设施农用地、临时用地、光伏用地等，结合最新政策资料，完善土地调查工作机制，切实提高土地变更调查工作效率。
(二) 土地批后监管
闲置土地既浪费了稀缺的土地资源，又影响了城镇化的进程，是国土资源管理的重点和难点问题，以往闲置土地的核查都是由国土工作人员实地踏勘的方式完成，耗时又耗力。
通过项目占地位置图与全天候遥感监测成果数据进行比对，有疑问的，进一步通过核查回传系统验证现场情况，从而快速、准确判断土地是否闲置；已开工的项目，通过比对多次全天候遥感监测成果，掌握工程进度，有效避免土地中途闲置。
(三) 耕地占补平衡
我国实行最严格的耕地占补平衡制度，严守耕地红线，是粮食生产和社会稳定的基石。利用全天候遥感监测，可以实现耕地动态监测。具体表现在：
1.探查不实耕地、农业结构调整，新增耕地位置、面积等，从而为补充耕地提供依据。
2.有效掌握占补平衡，补充耕地项目进度，辅助耕地占补平衡动态监管，将耕地占补平衡落到实处。
3.结合土壤、土地分等定级、数字高程模型等资料，为耕地占补平衡数量、质量、空间分布等评价工作提供数据基础。
(四) 违法占地查处
目前对违法占地等土地利用方面违法问题的监督检查主要依靠一年一次的土地卫片执法检查和国土部门的动态巡查等，这些方式都面临难以全覆盖、发现问题滞后等共性问题。而全天候遥感监测可以3个月或更短时间一次，并可做到全行政区域范围内提取变化图斑，对于重点区域还可以提高精度、增加频度，具有覆盖完整、发现及时、反映全面、位置准确的优势，是“靠前执法”的一个突破，是实现“发现在初始，解决在萌芽”的有效手段。
三、成果应用难点
全天候遥感监测成果作为一项新技术，目前仍存在着一些问题和不足，主要表现在：
（一）全天候遥感监测成果主要是5亩以上用地图斑，且图斑数量较少，未涉及农村宅基地、小型设施农用地、私人小车间等小面积用地类型，不能满足各类应用需求。
（二）市级16米中分辨率遥感监测数据和县级2-5米高分辨率遥感监测数据存在数学基础不一致的问题，两者无法完全套合，难以实现市、县级成果的一体化。
（三）全天候遥感监测成果数据种类多样，无法实现成果即时显示和分析。
四、未来前景展望
全天候遥感监测是实现国土资源管理一体化、高效化、精细化的有效手段，未来将实现以下几点：
(一) PDA工作模式
PDA（Personal Digital Assistant），又称为掌上电脑，最大的特点是具有开放式的操作系统，支持软硬件升级，集信息的输入、存储、管理和传递于一体。因此，PDA完全可以称作一个移动办公室。
全天候遥感监测工作兼具内业和外业，PDA工作模式能够很好地与之契合，可以实现：
1.实时定位地块，通过PDA兼容的GPS工具，能够及时找到地块位置，实地界定地块范围、四至等。
2.现场采集地块信息，包括距离、面积测量，实地照片、视频的拍摄，土地使用者信息采集等。
3.在线地图浏览、路线导航等。
4.全天候遥感监测在线核查和成果提交。
(二) 多源数据融合
全天候遥感监测涉及到的数据包括遥感影像数据、矢量数据、电子坐标数据、纸质材料等，存在着格式不统一、坐标系统和地图投影不统一等问题。因此，以遥感影像数据为基础，对其他数据进行处理，最终实现多种数据融合。数据处理方式有：
1.坐标系转换，包括1954北京坐标系与1980西安坐标系转换、WGS84坐标系与1980西安坐标系转换等。
2.地图投影转换，包括Albers投影与高斯-克吕格投影转换等。
3.矢量数据格式转换，包括MapGIS格式转换为ArcGIS格式、AutoCAD格式转换为ArcGIS格式、GPS格式转换为ArcGIS格式等。
4.不同时期土地利用现状分类编码的转换。
5.图纸扫描和几何纠正。
6.利用坐标文件生成图形。
(三) 土地变化信息自动提取
比对上年度土地变更调查影像与全天候影像，或多期全天候遥感影像，提取变化地块是满足各类应用需求的有效措施。目前一般采用目视解译方法，但人力、时间要求高，人为误差不可避免，因此计算机自动分类方法势在必行。
传统的计算机自动分类方法如监督分类等，只是依靠影像的光谱信息且是在像素层次上的分类方法，全天候采用的高分辨率影像空间信息更加丰富，地物目标信息表达的更加清楚，但光谱信息不足（波段较少），采用传统分类方法，必然造成分类精度的降低。而面向对象分类方法，是根据影像的光谱信息和形状信息，设置一定均质标准参数，将遥感影像进行分割，形成影像对象，每一个对象都是具有相似光谱特征像素的集合，相比于单个像素具有多元特征：颜色、大小、形状、关联特征等。
面向对象的分类方法不是以单个像素为分析目标，而是以影像中的像素集合为分析单元，充分考虑对象和周围环境之间的联系等因素，借助对象特征知识库来完成对地物信息的提取，这能够充分利用高分辨率遥感影像的特点，分类结果更接近于目视解译的效果，且不存在人为误差，提高了地类提取的效率和精度。
(四) 全天候遥感监测管理系统
根据“国土一张图”模式，将遥感影像、土地利用现状数据、土地利用规划数据、土地批供用补数据、基本农田数据等与全天候遥感监测数据集成在PDA全天候遥感监测管理系统中，开发全天候遥感数据实地信息采集、土地利用现状分析、土地利用总体规划分析、占用基本农田情况分析、土地批供用补情况分析、在线核查和成果上报等功能，达到数据自动化处理效果，实现土地动态监管新常态。
一、监测成果概述
全天候遥感监测是应用卫星遥感等多种技术手段，以监测地区新增建设用地为目标，对永久基本农田、城市开发边界等进行的全天候监测。其成果主要包括市级16米中分辨率遥感监测数据和县级2-5米高分辨率遥感监测数据。
全天候遥感监测的监测对象主要包括三类：一是监测土地利用总体规划确定的城市中心城区规模边界内外的新增建设用地情况，关键在于掌握突破城市规模边界的情况；二是通过使用全覆盖遥感影像与划定的永久基本农田叠加对比，掌握永久基本农田保护情况，重点对城市周边新调整补划的永久基本农田保护情况进行监测。三是在总结已有年度全覆盖遥感监测、城市开发边界监测和永久基本农田监测工作经验的基础上，逐步将重大土地整治项目、围填海、占用各类生态保护区等情况纳入全天候监测范围。随后，根据监测成果分析，探索建立土地利用信用档案的技术方法。
在实际监测过程中，依法依规用地和新增建设用地无异常区域，作为一般监测地区，应适当降低监测频次；新增建设用地一般异常区域，应继续进行跟踪监测；新增建设用地严重异常和土地利用信用等级差的地区，作为重点监测区域，应增加监测频度，提高监测精度，强化跟踪监测。
全天候监测体系是一个动态的体系，监测区域从面上的全覆盖逐步聚焦到新增建设用地异常区域，即监测网格由大到小，与之匹配的是遥感数据分辨率由低到高。监测频次要根据需要动态调整，调整过程中及时发现重点目标，实现节约、高效监测。
二、土地管理中的应用
(一) 土地变更调查工作
土地变更调查是根据上级下发的土地利用现状数据库和遥感影像数据，对土地利用现状、土地权属及行政区划变化进行外业实地调查，获取变化地类图斑、土地权属（宗地）、行政区划数据，从而实时对土地利用数据库更新和上报的过程，是一项时间紧、任务重、要求高的全面性工作，要求在年底短时间内一次完成，工作强度较大。
通过全天候遥感监测，提前掌握辖区内较大面积土地变化和地块的基本情况，确定处理方式，为土地变更调查工作提前做好准备，节省数据建库时间；定期监控计划拆除地块、设施农用地、临时用地、光伏用地等，结合最新政策资料，完善土地调查工作机制，切实提高土地变更调查工作效率。
(二) 土地批后监管
闲置土地既浪费了稀缺的土地资源，又影响了城镇化的进程，是国土资源管理的重点和难点问题，以往闲置土地的核查都是由国土工作人员实地踏勘的方式完成，耗时又耗力。
通过项目占地位置图与全天候遥感监测成果数据进行比对，有疑问的，进一步通过核查回传系统验证现场情况，从而快速、准确判断土地是否闲置；已开工的项目，通过比对多次全天候遥感监测成果，掌握工程进度，有效避免土地中途闲置。
(三) 耕地占补平衡
我国实行最严格的耕地占补平衡制度，严守耕地红线，是粮食生产和社会稳定的基石。利用全天候遥感监测，可以实现耕地动态监测。具体表现在：
1.探查不实耕地、农业结构调整，新增耕地位置、面积等，从而为补充耕地提供依据。
2.有效掌握占补平衡，补充耕地项目进度，辅助耕地占补平衡动态监管，将耕地占补平衡落到实处。
3.结合土壤、土地分等定级、数字高程模型等资料，为耕地占补平衡数量、质量、空间分布等评价工作提供数据基础。
(四) 违法占地查处
目前对违法占地等土地利用方面违法问题的监督检查主要依靠一年一次的土地卫片执法检查和国土部门的动态巡查等，这些方式都面临难以全覆盖、发现问题滞后等共性问题。而全天候遥感监测可以3个月或更短时间一次，并可做到全行政区域范围内提取变化图斑，对于重点区域还可以提高精度、增加频度，具有覆盖完整、发现及时、反映全面、位置准确的优势，是“靠前执法”的一个突破，是实现“发现在初始，解决在萌芽”的有效手段。
三、成果应用难点
全天候遥感监测成果作为一项新技术，目前仍存在着一些问题和不足，主要表现在：
（一）全天候遥感监测成果主要是5亩以上用地图斑，且图斑数量较少，未涉及农村宅基地、小型设施农用地、私人小车间等小面积用地类型，不能满足各类应用需求。
（二）市级16米中分辨率遥感监测数据和县级2-5米高分辨率遥感监测数据存在数学基础不一致的问题，两者无法完全套合，难以实现市、县级成果的一体化。
（三）全天候遥感监测成果数据种类多样，无法实现成果即时显示和分析。
四、未来前景展望
全天候遥感监测是实现国土资源管理一体化、高效化、精细化的有效手段，未来将实现以下几点：
(一) PDA工作模式
PDA（Personal Digital Assistant），又称为掌上电脑，最大的特点是具有开放式的操作系统，支持软硬件升级，集信息的输入、存储、管理和传递于一体。因此，PDA完全可以称作一个移动办公室。
全天候遥感监测工作兼具内业和外业，PDA工作模式能够很好地与之契合，可以实现：
1.实时定位地块，通过PDA兼容的GPS工具，能够及时找到地块位置，实地界定地块范围、四至等。
2.现场采集地块信息，包括距离、面积测量，实地照片、视频的拍摄，土地使用者信息采集等。
3.在线地图浏览、路线导航等。
4.全天候遥感监测在线核查和成果提交。
(二) 多源数据融合
全天候遥感监测涉及到的数据包括遥感影像数据、矢量数据、电子坐标数据、纸质材料等，存在着格式不统一、坐标系统和地图投影不统一等问题。因此，以遥感影像数据为基础，对其他数据进行处理，最终实现多种数据融合。数据处理方式有：
1.坐标系转换，包括1954北京坐标系与1980西安坐标系转换、WGS84坐标系与1980西安坐标系转换等。
2.地图投影转换，包括Albers投影与高斯-克吕格投影转换等。
3.矢量数据格式转换，包括MapGIS格式转换为ArcGIS格式、AutoCAD格式转换为ArcGIS格式、GPS格式转换为ArcGIS格式等。
4.不同时期土地利用现状分类编码的转换。
5.图纸扫描和几何纠正。
6.利用坐标文件生成图形。
(三) 土地变化信息自动提取
比对上年度土地变更调查影像与全天候影像，或多期全天候遥感影像，提取变化地块是满足各类应用需求的有效措施。目前一般采用目视解译方法，但人力、时间要求高，人为误差不可避免，因此计算机自动分类方法势在必行。
传统的计算机自动分类方法如监督分类等，只是依靠影像的光谱信息且是在像素层次上的分类方法，全天候采用的高分辨率影像空间信息更加丰富，地物目标信息表达的更加清楚，但光谱信息不足（波段较少），采用传统分类方法，必然造成分类精度的降低。而面向对象分类方法，是根据影像的光谱信息和形状信息，设置一定均质标准参数，将遥感影像进行分割，形成影像对象，每一个对象都是具有相似光谱特征像素的集合，相比于单个像素具有多元特征：颜色、大小、形状、关联特征等。
面向对象的分类方法不是以单个像素为分析目标，而是以影像中的像素集合为分析单元，充分考虑对象和周围环境之间的联系等因素，借助对象特征知识库来完成对地物信息的提取，这能够充分利用高分辨率遥感影像的特点，分类结果更接近于目视解译的效果，且不存在人为误差，提高了地类提取的效率和精度。
(四) 全天候遥感监测管理系统
根据“国土一张图”模式，将遥感影像、土地利用现状数据、土地利用规划数据、土地批供用补数据、基本农田数据等与全天候遥感监测数据集成在PDA全天候遥感监测管理系统中，开发全天候遥感数据实地信息采集、土地利用现状分析、土地利用总体规划分析、占用基本农田情况分析、土地批供用补情况分析、在线核查和成果上报等功能，达到数据自动化处理效果，实现土地动态监管新常态。
（市局土地调查规划院）
