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北京師范大學土地利用數據技術服務

一.背景介紹

     土地是人類賴以生存和發展的最基本的自然資源。而土地利用又是人類根據土地的特點,按一定的經濟與社會目的,采取一系列技術手段,對土地進行的長期性或周期性的經營活動。其具體表現是土地類型的面積變化、空間分布變化和土地的質量變化。它是人類活動作用于自然環境的重要途徑之一,也是歷史時期土地覆被變化的最直接和主要的驅動因子,人類通過土地利用活動改變地球陸地表面的覆被性質,進而對區域環境產生深刻影響。近幾年來,對土地利用的研究大多集中于景觀尺度上通過土地利用程度指數、土地利用動態度、景觀多樣性指數、景觀總破碎度和景觀優勢等指標對土地利用時空變化進行研究,而對土地利用類型隨地形的分布格局研究較少,地形因子作為土地利用重要的環境因子,直接影響著地表物質的遷移與能量的轉換,在一定程度上決定著土地利用的方向與方式,因此進行土地利用類型隨地形的分布格局的研究,將有助于區域土地利用的合理規劃和農業結構調整。可進一步揭示人、地和環境之間的發展關系及人類活動和社會因素對自然生態環境的影響。


      地理國情監測云平臺應(北京師范大學)的要求,對全國2015年土地利用30米柵格數據進行加工服務,以滿足客戶科研工作需求。


   二.案例詳情

服務單位

北京師范大學

服務時間

2018.12

服務內容

全國2015年土地利用30米柵格數據


       本案例中的土地利用數據加工方法大致分為以下幾步:


1.遙感影像的處理

       2000年遙感影像為例,2000年遙感監測的信息源為美國LANDSAT-TM影像(1999-2000),分辨率為30 m×30m 20世紀70年代遙感監測的信息源為美國LADSAT-MSS影像(1975-1978),分辨率為80m×80m2015年遙感監測的信息源為美國LANDSAT-OLI影像(2014-2015),分辨率為30 m×30m。為了更好的突出地表植被特征,選擇TM432波段,MSS457波段和OLI543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(如含云量度 <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

    全國土地利用數據產品是指基于Landsat 遙感影像,我公司地理國情監測云平臺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并在進行實地驗證將全國土地利用數據類型劃分為6個一級分類,25個二級分類土地利用/土地覆蓋數據產品,并結合本項目制定土地利用數據產品分類體系,詳見表1


      遙感信息提取的方法主要為目視解譯,由于目視解譯更側重于人的知識的參與,為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,顏色特征、紋理特征和空間分布情況進行分析,并在綜合各位專家意見后,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范和標準分不開。


      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,并與地形圖相對應,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經線方向的方里網誤差不超過2個像素(17m);③緯線方向的方里網不超過3個像素(即25m)。


       30年代和世紀初地形圖進行二次糾正時,選擇小村屯作為控制點,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,分為基于遙感影像的專題信息和分為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,圖斑最窄距離為4個像元。地形圖數字化時漏繪率小于98%,最小繪圖單位為4平方毫米。


1  土地利用分類內容及含義

一級類型

二級類型

編號

名稱

編號

名稱

含義

1

耕地

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指種植農作物的土地,包括熟耕地、新開荒地、休閑地、輪歇地、草田輪作物地;以種植農作物為主的農果、農桑、農林用地;耕種三年以上的灘地和海涂。

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11

水田

指有水源保證和灌溉設施,在一般年景能正常灌溉,用以種植水稻,蓮藕等水生農作物的耕地,包括實行水稻和旱地作物輪種的耕地。

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12

旱地

指無灌溉水源及設施,靠天然將水生長作物的耕地;有水源和澆灌設施,在一般年景下能正常灌溉的旱作物耕地;以種菜為主的耕地;正常輪作的休閑地和輪歇地。

2

林地

-

-

指生長喬木、灌木、竹類、以及沿海紅樹林地等林業用地。

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21

有林地

指郁閉度>30%的天然林和人工林。包括用材林、經濟林、防護林等成片林地。

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22

灌木林

指郁閉度>40%、高度在2米以下的矮林地和灌叢林地。

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23

疏林地

指林木郁閉度為10-30%的林地。

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24

其它林地

指未成林造林地、跡地、苗圃及各類園地(果園、桑園、茶園、熱作林園等)。

3

草地

-

-

指以生長草本植物為主,覆蓋度在5%以上的各類草地,包括以牧為主的灌叢草地和郁閉度在

10%以下的疏林草地。

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31

高覆蓋度草地

指覆蓋>50%的天然草地、改良草地和割草地。此類草地一般水分條件較好,草被生長茂密。

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32

中覆蓋度草地

指覆蓋度在>20-50%的天然草地和改良草地,此類草地一般水分不足,草被較稀疏。

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33

低覆蓋度草地

指覆蓋度在5-20%的天然草地。此類草地水分缺乏,草被稀疏,牧業利用條件差。

4

水域

-

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指天然陸地水域和水利設施用地。

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-

41

河渠

指天然形成或人工開挖的河流及主干常年水位以下的土地。人工渠包括堤岸。

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42

湖泊

指天然形成的積水區常年水位以下的土地。

-

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43

水庫坑塘

指人工修建的蓄水區常年水位以下的土地。

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44

永久性冰川雪地

指常年被冰川和積雪所覆蓋的土地。

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45

灘涂

指沿海大潮高潮位與低潮位之間的潮浸地帶。

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46

灘地

指河、湖水域平水期水位與洪水期水位之間的土地。

5

城鄉、工礦、居民用地

-

-

指城鄉居民點及其以外的工礦、交通等用地。

-

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51

城鎮用地

指大、中、小城市及縣鎮以上建成區用地。

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52

農村居民點

指獨立于城鎮以外的農村居民點。

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53

其它建設用地

指廠礦、大型工業區、油田、鹽場、采石場等用地以及交通道路、機場及特殊用地。

6

未利用土地

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目前還未利用的土地,包括難利用的土地。

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61

沙地

指地表為沙覆蓋,植被覆蓋度在5%以下的土地,包括沙漠,不包括水系中的沙漠。

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62

戈壁

指地表以碎礫石為主,植被覆蓋度在5%以下的土地。

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63

鹽堿地

指地表鹽堿聚集,植被稀少,只能生長強耐鹽堿植物的土地。

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64

沼澤地

指地勢平坦低洼,排水不暢,長期潮濕,季節性積水或常年積水,表層生長濕生植物的土地。

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65

裸土地

指地表土質覆蓋,植被覆蓋度在5%以下的土地。

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66

裸巖石質地

指地表為巖石或石礫,其覆蓋面積>5%的土地。

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67

其它

指其它未利用土地,包括高寒荒漠,苔原等。


2  遙感影像(標準假彩色合成)解譯標志(部分)

        

 

空間分布位置

      

  

  調

  

耕地

 

 

 

 

 

主要分布在山區溝谷、丘陵河流、陡坡地帶、濱海平原等

幾何特征較為明顯,邊界清晰、田塊均成條帶分布多有渠道灌溉設施, 多呈大面積分布

深綠色、深藍色、近黑色等

影像紋理較均一

 

 

林地

 

 

有林地

不同地貌區域均有分布以大小興安嶺、長白山等山地為主

受地形控制邊界自然圓滑,呈不規則形狀

深紅色、暗紅色,色調均勻

有絨狀紋理

灌木林地

主要分布在丘陵及河谷兩側

受地形控制邊界自然圓滑,呈不規則形狀

淺紅色,色調均勻

影像結構較粗糙

 

草地

 

高覆蓋度草地

 

主要分布在吉林省及黑龍江省西部低洼地或平地,山地丘陵的陽坡及頂部也有分布

面狀條帶狀塊狀,邊界清晰

紅色,黃色,褐色,綠色

影像結構較均一,邊界清晰,無紋理

水域

 

河渠

主要分布在平原及山區溝谷

幾何特征明顯,自然彎曲或局部明顯平直,邊界明顯

深藍、藍、淺藍色

影像結構均一

湖泊

主要分布平原

幾何特征明顯,呈現自然形態

深藍、藍、淺藍色

影像結構均一

居民點用地

城鎮用地

主要分布于平原、沿海及山間谷地

幾何形狀特征明顯,邊界清晰

青灰色,雜有白色或雜色柵格狀斑點

影像結構粗糙

其它建設用地

主要分布在城鎮及經濟發達區周圍或交通沿線

邊界清晰

灰色或色調不均

影像結構較粗糙

未利用土地

 

沙地

主要分布湖積平原及西部風沙區

逐漸過渡,邊界不清晰

淺綠色

影像結構比較均勻

沼澤地

主要分布在河流沿岸及平原上的低洼地及沿海

幾何形狀明顯,邊界清楚

紅色,紫色,黑色

影像結構細膩

裸巖石質地

主要分布在山頂或山腳

邊界清楚

白色或色調不均

比較均一

5.技術服務成果展示  

本次產品技術服務成果展示如圖1所示:


1.全國2015年土地利用分布圖

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