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    高分二號監測土地整治應用潛力分析
    發布時間:2020-10-19

      高分二號(GF-2)衛星是我國首顆亞米級民用高分辨率衛星,于2014年8月19日在太原衛星發射中心由長征四號乙運載火箭成功發射。該衛星有高輻射精度、高定位精度和快速姿態機動能力等特點。


      近年來,為進一步拓展國產衛星土地業務應用領域,加強省級應用推廣,針對甘肅、湖南、浙江、湖北、山東5省土地資源管理需要開展了典型應用推廣,逐步形成了國產遙感應用新模式,為健全國產衛星土地業務應用體系奠定了重要的基礎。在此背景下,本文結合甘肅省土地資源管理特點和遙感綜合應用需求,選取了土地整治實施監測業務,分析了GF-2衛星影像數據的應用效果。利用GF-2開展土地整治實施監測,主要有兩個方面的作用: 一是為外業實地核查提供調查底圖; 二是根據遙感影像特征,對土地整治中的單體工程進行內業判讀與解譯,輔助開展核查工作。


      GF-2衛星數據在土地整治實施監測中的應用


      1.項目區概況


      項目區位于平涼市崆峒區大寨回族鄉,涉及清水嶺村、鎖家村和油坊村3個行政村,東至柳溝村農村道路,南至清水嶺林地、西至石灰溝村其他草地、北至上楊村其他林地。圖幅編號為J48G014076、 J48G014077、J48G015076、J48G015077(1∶1萬標準分幅圖) 。


      2.監測信息提取


      利用GF-2開展土地整治實施監測,主要有兩個方面的作用: 一是為外業實地核查提供調查底圖; 二是根據遙感影像特征,對土地整治中的單體工程進行內業判讀與解譯,輔助開展核查工作?;谶@兩方面的用途,提取了項目區內的單體工程。影像前時相為2012年統一變更時點影像,影像分辨率為1m,后時相影像為GF-2號衛星影像數據,時相為2015年8月5日,影像分辨率0.8m。通過對比前后時相影像,內業提取了已有道路、改建和新增的田間道與生產路、田塊平整范圍、田塊調整及田埂修 筑范圍、疑似未建成的新增耕地的工程建設情況,詳細情況見表1和表2,表中面積統計采用圖斑平面面積進行匯總。



    表 1 田塊監測情況統計表



    表2 道路監測情況統計表


      GF-2衛星數據在土地整治實施監測中的應用潛力分析


      1.地類可解譯能力分析


      影像的可解譯能力一方面與作業員的經驗是否豐富有關,另一方面受影像的色彩、分辨率、清晰度等指標的影響??傮w上,GF-2號衛星數據高分辨率影像特征在土地整治工程質量監測中較其他國產衛星數據明顯凸顯, 其解譯能力較強。田塊修筑痕跡很清晰,地物邊界明顯且易準確量測,尤其是在道路專題信息監測時能使解譯者明確區分田間道和生產路,道路防護林帶也清晰可見 ( 如圖1所示) 。但在一些特殊的區域,如GF-2影像色彩、紋理特征與周圍地物相近或差異較小時,在疑似未開發耕地監測時,容易將部分耕地誤判為未開發耕地(如圖2所示) 。利用2015年0.2m航拍影像數據對項目區監測結果進行精度驗證,其結果表明,GF-2影像對于生產路、田間道、排水邊溝、護路林帶和村莊的識別精度能達到100%,對于疑似未開發耕地的識別精度能達到96.39%, 這主要是由于監測區部分耕地長期撂荒、施工期過長導致地表覆草現象、農作物處于生長茂盛期導致在影像上難以將這些耕地與草地進行區分,監測時將其誤判為未開發的耕地。



    圖1 項目區道路建設工程局部細節



    圖2 項目區整治后田塊不同影像細節對比


      2.變化檢測能力分析


      在土地整治工程遙感監測應用中,對于點狀地物,如生產路橋涵、田間道涵等由于本身工程特性的限制在影像上基本無法直接監測到,只能通過人工仔細推斷、研判才可識別。對于線狀地物,GF-2號衛星影像最小可監測對象為田間道路兩側種植的行樹,最短可監測長度為12m( 大概為4棵獨立樹的總長度) ,但行樹長度監測由于臨近地物的干擾及樹木個體差異導致監測長度與竣工數據存在較大差別; 道路邊溝的可監測程度類似于行樹的監測。經統計,對于面狀圖斑GF-2號衛星影像最小可監測到面積為137.7m2,對比航飛影像圖,其面積監測精度可以達到90%以上。


      3.應用效益評價分析


      根據本次監測影像獲取的時間周期計算,每個項目區從影像數據申請、訂單反饋到數據下載最多不超過5個工作日,影像數據處理0.5d。土地整治工程專題信息提取,以人機交互式進行一般項目區的內業監測,其耗時一般為2—3個工作日,如果采用計算機自動解譯方式,其工作周期可以縮短1—2日。每個項目區疑問圖斑及疑似未完成工程量外業調查平均5d,因此,平均每個項目區從影像數據獲取到監測成果輸出需要11—13個工作日的時間,如果前期影像數據儲備完成,除去影像獲取和處理的時間,一個項目區大概 6—8d即可完成。更重要的是,基于GF-2號衛星影像的土地整理工程,土地平整、道路建設、村莊整治工程的內業監測屬性精度達到96%以上。因此,利用國產GF-2號衛星影像數據進行土地整理工程質量監測能夠快速有效地幫助項目管理者獲取項目區真實、準確的信息,有助于管理者進行科學的審查和判斷。


      本文對高分二號衛星影像在土地整治實施監測業務中的地類解譯能力、變化檢測能力、應用效益等方面進行了適用性和可靠性評價分析。分析結果表明,GF-2衛星影像數據能夠滿足土地整治監測土地業務需求,利用GF-2衛星影像數據進行土地整治工程實施監測能夠快速有效地幫助項目管理者獲取項目區真實、準確的信息,有助于管理者進行科學的審查和判斷。

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