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技术方案培训材料新09291
2011年度全国土地变更调查监测与核查
遥感监测技术方案
中国土地勘测规划院
二〇一一年九月
1主要任务
(1)以统一的二次调查底图和高程数据等控制资料为基础,以区县为单位,制作2011年8月至2012年1月覆盖全国的最新土地利用遥感影像图。
(2)与2010年遥感影像图叠加对比,套和2010年度土地调查数据库,按照统一的图斑提取原则,在2010年度土地调查数据库中属性为非建设用地和“批而未用”土地范围内,提取2011年度新增建设用地图斑。
(3)将2010年度疑似新增建设用地图斑与2011年度遥感影像图叠加,删除已拆除的疑似新增建设用地图斑,未拆除图斑纳入2011年度遥感监测图斑。
(4)将最新遥感影像和监测信息,及时提供地方辅助开展年度土地变更调查、变更调查成果核查、矿产执法检查卫片制作及土地督察,为国土资源综合监管平台提供基础资料。
2总体技术流程
3基础资料
包括原始影像、基础底图、高程数据、2010年度土地调查数据库、2010年度疑似新增建设用地图斑层等。
3.1原始影像
按照方案关于技术标准及刚才数据介绍要求,做好原始数据的检查和管理。
3.2基础底图
第二次全国土地调查调查底图,本年度下发以县为单位镶嵌后的调查底图。
因行政辖区调整,镶嵌后底图范围不满足控制点选取,在本包内相邻区(县)选取,若相邻县区(县)不在本包内,可与组织实施单位联系协商解决。
极少数未提供分区(县)基础底图的,则需对下发的标准分幅基础底图做换带处理,若同一县级辖区基础底图同时存在3度和6度带,统一到3度分带。
存在跨带情况时,以面积较大区域所在分带为基准。
3.3高程数据
统一使用ASTGTM30米的高程数据,坐标系统为1980西安坐标系,GeoTIFF格式。
其中有部分高程异常情况(见图3-1)。
本年度已对其中高程异常值作了统一修善处理,如在使用时发现仍有问题存在,需尽快向组织实施单位反馈,根据实际情况进行处理。
3.4前时相DOM
本年度由于部分区县行政界线较去年有所调整,导致前时相DOM范围可能比调整后实际范围小,如果分包内相邻DOM可以补充完整,生产单位内部处理重新制作完整的前时相DOM;如果DOM分布在分包边缘,分包内无相邻DOM可以补充完整,务必将相邻县(区)名称及时报组织实施单位。
3.5疑似新增建设用地图斑
本年度遥感监测所用的疑似新增建设用地图斑,采用2010年度国家级核查提取的疑似新增建设用地图斑(Y图斑)。
3.6土地调查数据库
本年度遥感监测所用的土地调查数据库,采用2010年度国家级土地调查数据库。
4DOM生产
4.1技术要求
4.1.1数学基础
1、平面坐标系统:
采用1980西安坐标系,横坐标加带号。
在处理软件中统一规定椭球和基准面标准,椭球长短半轴长分别定义为:
6378140.000000000000000000、6356755.288157528300000000。
2、投影方式:
采用高斯-克吕格投影,分带方式与基础底图一致。
3、高程系统:
与使用高程数据一致。
4.1.2采样间隔
根据原始影像分辨率,按0.5米的倍数就近采样,各主数据类型采样间隔要求见下表,全色与多光谱融合的,仅注明全色采样间隔。
表4-1数据纠正重采样间隔
数据类型
代码
原始分辨率(米)
重采样间隔(米)
GeoEye-1
GE
0.4
0.5
WorldView-1
WV1
0.5
0.5
WorldView-2
WV2
0.5
0.5
QuickBird
QB
0.61
0.5
IKONOS
IK
1
1
遥感二号
YG-2
2
2
SPOT5
SPOT5
2.5
2.5
ALOS
ALOS
2.5
2.5
IRS-P5
P5
2.5
2.5
北京一号
BJ-1
4
5
RapidEye
RE
6.5
5
遥感八号
YG-8
5.5
5
SPOT4
SPOT4
10
10
HJ-1/2星
HJ-1/2
30
30
4.1.3纹理与色调
DOM保持纹理清晰,色调均匀,反差适中。
彩色影像模拟自然真彩色,光谱信息丰富,能准确反映土地利用特征。
4.2技术流程
从基础底图上采集纠正控制点,结合高程数据,正射纠正全色遥感数据,再将多光谱遥感数据与之配准、融合,也可直接正射纠正多波段合成数据。
镶嵌、裁切制作模拟自然真彩色的县级辖区各类采样间隔DOM。
4.3纠正
均匀选取一定数量的控制点,特别注意相邻重叠区。
避免在基础底图镶嵌线附近、存在错误或误差超限的区域采集。
如果纠正参考的基础底图同时包括1:
1万和1:
5万两种,可根据控制点分布区基础底图比例尺,对一景数据分块后,采用各自基础底图分别纠正。
但其中一种比例尺基础底图只占小部分可整体纠正。
纠正模型尽量采用物理模型或有理函数模型。
纠正控制点残差中误差应不大于表4-2之规定,取中误差的两倍为其最大误差。
表4-2纠正控制点残差
地形类别
平地、丘陵地(像素)
山地、高山地(像素)
残差中误差
1.0
2.0
将纠正后影像与基础底图在同一窗口中打开,采用“拉窗帘”的方法逐屏幕检查。
若影像发生了明显抖动或错位现象,则量测该处同名点相对误差,两者相对误差应满足表4-3、4-4要求。
其中表4-3为DOM与基础底图采样间隔均≤1米;其中表4-4为DOM与基础底图采样间隔至少有一类>1米时。
表4-3相对误差限差
地形类别
平地、丘陵地(采样间隔)
山地、高山地(采样间隔)
相对误差
2.0倍
8.0倍
表4-4相对误差限差
地形类别
平地、丘陵地(采样间隔)
山地、高山地(采样间隔)
相对误差
2.0倍
4.0倍
注:
1.相对误差因侧视角超限、基础底图和高程数据等控制资料精度不足引起,且无法改正的特殊地区除外,但该地区周边不超限。
2.采样间隔取DOM与基础底图的相同值或较大值。
4.4融合
融合前处理:
对纠正、配准后满足精度要求的全色与多光谱数据,融合前还需要对其进行预处理。
一方面,提高全色数据的亮度,增强局部反差突出纹理细节,尽可能降低噪声;另一方面,对多光谱数据进行色彩增强,拉大不同地类之间的色彩反差,突出其多光谱彩色信息。
融合效果要求:
融合影像应无重影、模糊等现象,能清晰表现土地利用类型特征和边界。
影像光谱特征还原真实、准确、无光谱异常,色调均匀、反差适中、色彩接近自然真彩色。
4.5影像镶嵌
4.5.1镶嵌原则及要求
1、镶嵌只针对采样间隔相同影像,制作县级辖区该采样间隔IMG文件。
采样间隔不同的影像,相互之间原则上不进行镶嵌,制作县级辖区各自独立的IMG文件。
但为了实现最终无缝接边,需在相邻数据重叠区域进行如下处理:
首先,在相邻数据重叠区勾绘镶嵌线,镶嵌线勾绘尽量靠近采样间隔较小影像的外边缘,以保证其数据使用率最大化。
然后对镶嵌线两侧影像进行裁切,裁掉重叠区域影像,各自保持原采样间隔以独立文件存放。
为避免因坐标系转换导致接边处出现漏缝,对于采样间隔小的影像严格沿镶嵌线裁切,采样间隔大的影像应适当外扩一定范围,原则上不超过10个像素进行裁切(见图4-8)。
P5
QB
处理后P5
处理后QB
图4-8不同采样间隔数据“镶嵌”示意图
2、镶嵌前进行重叠精度检查。
叠加相邻纠正单元,采用“拉窗帘”方式逐屏幕目视检查相邻纠正单元间重叠区域的精度,若同名地物出现“抖动”或“错位”现象,则量测该处同名点误差,两者相对精度应满足表4-5、4-6要求。
其中表4-5为DOM与基础底图采样间隔均≤1米;其中表4-6为DOM与基础底图采样间隔至少有一类>1米时。
表4-5重叠误差限差
地形类别
平地、丘陵地(采样间隔)
山地、高山地(采样间隔)
相对误差
2.0倍
8.0倍
表4-6重叠误差限差
地形类别
平地、丘陵地
(采样间隔)
山地、高山地
(采样间隔)
相对误差
2.0倍
4.0倍
注:
相对误差因侧视角超限、基础底图和高程数据等控制资料精度不足引起,且无法改正的特殊地区除外,但该地区周边不超限。
3、同批次生产任务镶嵌时应尽可能保留分辨率高、时相新、云雾量少、质量好的影像。
不同批次生产任务镶嵌时尽可能保留上批次影像。
4、选取镶嵌线对DOM进行镶嵌,镶嵌处无地物错位、模糊、重影和晕边现象。
5、时相相同或相近的镶嵌影像纹理、色彩自然过渡(参见图4-9);时相差距较大、地物特征差异明显的镶嵌影像,允许存在光谱差异,但同一地块内光谱特征尽量一致。
;
。
图4-9影像镶嵌线勾绘示意图
4.6影像裁切
按县级行政辖区对镶嵌后DOM进行裁切,形成县级辖区内不同采样间隔分别镶嵌后若干独立的IMG文件。
裁切线为县级行政界线外扩1公里,裁切线至最小外接矩形之间的区域填充黑色(RGB值为:
0,0,0或全色灰度值0)(见图4-10),裁切线边缘及填充区无其它任何异常值(几类常见问题参见图4-11)。
4-10县级辖区DOM裁切
县级辖区内,每个IMG文件由镶嵌线封闭的相同采样间隔、不同时相、不同侧视角的镶嵌块组成,按“县级行政代码+年份+数据类型代码+DOM”方式命名。
相同数据类型不相邻IMG文件,在上述命名方法基础上加“—序号”,如“1101052011QBDOM-1”表示“2011年北京市朝阳区QB一号”;不同数据源融合后的IMG文件命名采用“县级行政代码+年份+全色数据_多光谱数据+DOM”方式命名,如“1101052011P5_REDOM.img”表示2011年北京市朝阳区P5与RapidEye融合影像;相同采样间隔的不同数据源镶嵌后IMG文件命名采用“县级行政代码+年份+数据类型1+数据类型2+数据类型……+DOM”方式命名,如“1307022011QB+WVDOM.img”表示河北省张家口市桥东区2011年QuickBird和WorldView镶嵌影像。
图4-11影像裁切后常见几类问题示意图
4.7镶嵌块信息文件
镶嵌块是由镶嵌线、县级行政界线组成的闭合面。
以县级行政辖区为单位制作镶嵌块信息文件(参见图4-12),每个镶嵌块对应属性表的一条记录。
镶嵌块
图4-12镶嵌块信息文件示意图
4.7.1格式及命名
镶嵌块信息文件采用shapefile格式,数学基础与DOM一致。
命名规则:
“县级行政代码+年份+xq”。
如北京市朝阳区2011年镶嵌块信息文件命名为:
“1101052011xq.shp”。
4.7.2属性表字段
镶嵌块信息全部在属性表内体现(属性表结构见表4-7),包括对应IMG文件名称、数据源、时相等。
表4-7镶嵌块信息文件属性结构
序号
字段名称
字段代码
字段类型
字段长度
小数位数
备注
1
对应IMG文件名称
YXMC
Char
30
2
数据源
SJY
Char
10
见本表注1
3
景号
JH
Char
45
4
数据源时相
SX
Char
20
见本表注2
5
侧视角
CSJ
Char
12
见本表注3
6
采样间隔
CYJG
Float
5
1
7
中央经线
ZYJX
Char
3
8
县级行政辖区代码
XZQDM
Char
6
9
县级行政辖区名称
XMC
Char
30
10
面积
PAREA
Float
15
2
单位:
平方公里
11
备注
BZ
Char
100
1:
暂时无数据的空白区,填写“无”。
不同数据源融合的,填写“全色类型_多光谱类型”。
2:
数据源时相填写至日,如“20110906”。
3:
侧视角填写单位为度,保留1位小数。
4:
影像由不同源数据融合而成的,按照“全色_多光谱”方式填写相应信息。
如“数据源”字段,填写全色类型_多光谱类型;“数据源时相”字段填写“全色数据源时相_多光谱数据源时相”,景号、侧视角采用相同方法命名。
4.8超限误差分析
当检查发现误差超限时,应分析使用高程数据、侧视角、基础底图、地物变化等客观原因,以及控制点的数量、点位与分布等人为原因。
若因基础资料客观原因引起,应采取必要技术措施进行弥补和解决,并在自检报告和监测情况报告中说明。
若人为原因引起误差,应调整控制点的数量、点位、分布,对影像进行重新纠正,并检查其精度,直至其满足精度要求。
5遥感监测
5.1技术要求
1.遥感监测图斑
根据国土资源管理需要,本年度提取两种遥感监测图斑,一种是前后时相遥感影像对比,新提取的2011年度新增建设用地图斑层;另一种是将2010年度疑似新增建设用地图斑与2011年遥感影像对比,影像显示仍未拆除的图斑层。
2.2011年度新增建设用地图斑提取原则
以前后时相遥感影像为依据,在2010年土地调查数据库中非建设用地和“批而未用”土地图斑范围内,提取前时相未建设,后时相已推填土或已形成建(构)筑物的地块。
几种特殊情况说明如下。
(1)本年度新建院墙,而内部未建设的,按新增建设用地提取;原有院墙内非建设部分继续建设的,按新增建设用地提取。
(2)新增建设用地内部或周边新增附属绿地等附属设施,与建(构)筑物按一个图斑提取。
(3)填海造地、筑堤围滩图斑,按图斑范围提取。
(4)不够上图面积的小图斑不提取,如采油井、风力发电等。
(5)高架铁路(公路)已建桥墩但路面尚未建成的,按线路走向勾绘。
前时相已有桥墩的高架铁(公)路,今年建成的不再提取。
3.未拆除的2010年疑似新增建设地图斑提取原则
以2011年遥感影像为依据,保留2010年疑似新增建设用地图斑未拆除、影像仍表现为具有明显建设痕迹的图斑(如建筑物、公路、院墙等),作为2011年度遥感监测图斑,否则删除。
4.最小上图图斑
根据管理需要,结合不同分辨率影像识别能力,综合确定最小监测图斑面积,符合表5-1之规定。
表5-1最小监测图斑面积
原始影像分辨率
最小监测图斑面积
≤1米
0.6亩
1-2.5米(含)
1亩
2.5-5米(含)
3亩
5-10米(含)
10亩
5.监测图斑边界精度:
监测图斑界线相对于DOM上明显同名地物的位移不得大于2倍采样间隔。
6.包括“未拆除的2010年疑似新增建设地图斑”在内的所有遥感监测图斑编号以县级行政辖区为单元,按照自上而下、从左到右的采用阿拉伯数字方式从“1”开始统一编号。
补充图斑编号原则是原最大图斑号整百位起编,如原最大号是5、53、116、1230,则补充图斑分别从100、100、200、1300开始编起。
一个县级辖区有多个批次任务时,后批次在前批次基础上,按照“补号原则”进行编号,两批次影像重叠区“严格杜绝”图斑重复提取和图斑编号重复现象;如果前一批次成果监理检查通过前,后批次任务下达,则将该县的前后批次成果进行合并,图斑进行重新统一编号,通过监理后统一提交。
7、监测图斑类型
第一类:
前时相影像上有植被覆盖或明显非建设用地特征,后时相影像上有明显建设痕迹(如地基、建筑物、道路等)(见图5-1)。
图5-1图斑类型一
第二类:
前时相影像上有植被覆盖或明显非建设用地特征,后时相影像为建设推填土痕迹(见图5-2)。
图5-2图斑类型二
第三类:
前时相影像上有推填土特征,后时相影像上有明显建设痕迹(见图5-3)。
图5-3图斑类型三
第四类:
前时相影像上无明显建设痕迹或推填土特征,后时相影像上新建院墙且内部无建设痕迹或推填土(见图5-4)。
如果后时相新建院墙内有新增建设痕迹或推填土,则根据影像特征划分到一、二类。
图5-4图斑类型四
第五类:
2010年数据库字段属性为“P(批而未用)”,后时相影像上有明显建设或推填土痕迹(紫色为“批而未用”范围,红色为新提取的变化图斑)(见图5-5)。
203P
图5-5图斑类型五
第六类:
后时相影像上未拆除的2010年度疑似新增建设用地图斑(图5-6)。
图5-6未拆除的疑似新增建设地图斑
5.2信息提取与表达
5.2.1“批而未用”范围外新增建设用地图斑勾绘
将前后两时相DOM及2010年土地调查数据库、2010年疑似新增建设用地图层四者套合,将数据库中“DLBM”属性为建设用地(地类编码见表5-2)的图斑和2010年疑似新增建设用地图层全部设置为完全不透明(见图5-8),对比其余范围前后两期影像,按照影像地物特征,结合数据时相、地域特点、地形地貌、周边环境等综合要素进行分析,发现和提取“批而未用”范围外新增建设用地图斑。
图5-8四图层套合覆盖示意图
表5-2建设用地类型地类编码表
类型
编码
名称
含义
交通运输用地
101
铁路用地
指用于铁道线路、轻轨、场站的用地。
包括设计内的路堤、路堑、道沟、桥梁、林木等用地。
102
公路用地
指用于国道、省道、县道和乡道的用地。
包括设计内的路堤、路堑、道沟、桥梁、汽车停靠站、林木及直接为其服务的附属用地。
105
机场用地
指用于民用机场的用地。
106
港口码头用地
指用于人工修建的客运、货运、捕捞及工作船舶停靠的场所及其附属建筑物的用地,不包括常水位以下部分。
107
管道运输用地
指用于运输煤炭、石油、天然气等管道及其相应附属设施的地上部分用地。
水利设施与水工建筑
113
水库水面
指人工拦截汇集而成的总库容≥10万立方米的水库正常蓄水位岸线所围成的水面。
118
水工建筑用地
指人工修建的闸、坝、堤路林、水电厂房、扬水站等常水位岸线以上的建筑物用地。
城镇村及工矿用地
201
城市
指城市居民点,以及与城市连片的和区政府、县级市政府所在地镇级辖区内的商服、住宅、工业、仓储、机关、学校等单位用地。
202
建制镇
指建制镇居民点,以及辖区内的商服、住宅、工业、仓储、学校等企事业单位用地。
203
村庄
指农村居民点,以及所属的商服、住宅、工矿、工业、仓储、学校等用地。
204
采矿用地
指采矿、采石、采砂(沙)场,盐田,砖瓦窑等地面生产用地及尾矿堆放地。
205
风景名胜及特殊用地
指城镇村用地以外用于军事设施、涉外、宗教、监教、殡葬等的土地,以及风景名胜(包括名胜古迹、旅游景点、革命遗址等)景点及管理机构的建筑用地。
如果影像新增建设用地图斑与数据库建设用地图斑相邻或有重叠,仅提取数据库图斑外新增部分,相邻或重叠位置的数据库图斑边界直接作为新增建设用地图斑边界(见图5-9)。
为避免出现较多细碎图斑,对于采样间隔≤2.5米的数据类型,要求数据库图斑外新增建设用地图斑的最小监测面积为表5-1标准的两倍;对于采样间隔〉2.5米的数据类型,按表5-1标准执行;对于影像上公路等线状地物在数据库线状地物图斑基础上外扩宽度小于后时相影像采样间隔4倍的不提取。
数据库中小于2亩的建设用地图斑完全落在遥感监测新增建设用地图斑内部的,不扣除。
新增道路穿过城市(“DLBM”属性201)和建制镇(“DLBM”属性202)的需要截取,其余保持道路的连贯性。
后时相
前时相
实际变化范围
套和数据库
勾绘图斑
图5-9数据库套和图斑边界勾绘示意图
监测图斑边界勾绘,影像分辨率较低或地物特征不明显时,沿新增构筑物或地面动土痕迹勾绘。
原则上采用后时相DOM勾绘。
所有监测图斑均按面状图斑勾绘,包括公路、铁路和管道用地等线状地物。
线状地物分段建设的,只勾绘实际已建成和正在建设区域。
5.2.2“批而未用”范围内新增建设用地图斑勾绘
将数据库中“DLBZ”属性为“p(批而未用)”的图斑与2011年DOM套和,分析“批而未用”图斑范围内影像地物特征,影像表现为建设或推填土痕迹的,按照影像纹理特征勾绘“批而未用”范围内新增建设用地图斑。
5.2.3未拆除的2010年疑似新增建设用地图斑
将2010年疑似新增建设用地图斑层和2011年DOM进行套和,分析2010年疑似新增建设地图斑范围内影像地物特征,对于影像表现为内部已拆除、无明显建设痕迹的(如建筑物、公路、院墙等),可直接删除;对于影像表现为内部仍然具有明显建设痕迹的(包括往年图斑未完全拆除或2011年新增建设两种情况),该图斑将整体保留作为2011年遥感监测图斑。
5.2.4图斑“独立”原则
相邻图斑原则上需按照六种图斑类型“独立”勾绘,并处理好图斑间边界拓扑关系。
对于第三类“前时相推填土、后时相建设图斑”、第四类“内无建设痕迹的新建院墙图斑”、第五类“往年审批今年建设图斑”和第六类“本年未拆除的2010年疑似新增建设用地图斑”,与其他类型图斑相邻时,必须分别按照新建地物边界线、院墙边界线、数据库中“P(批而未用)”图斑边界线和“2010年疑似新增建设用地图斑”边界线范围拆分图斑。
第一类与第二类图斑相邻,为保持同一图斑完整性,如果后时相影像反映该图斑整体表现为推填土,或其中仅有零星分布的工棚等临时建筑物,则必须按照第二类整体勾绘为一个图斑。
如果后时相影像反映该图斑已有明显建设痕迹(如地基、建筑或构筑物、道路等),则按照第一类整体勾绘为一个图斑。
5.2.5监测图斑表达
基于GIS软件对监测图斑建立拓扑关系,生成图斑属性表,属性表结构如表5-3所示。
表5-3监测图斑属性表结构
序号
字段名称
字段代码
字段
类型
字段
长度
小数
位数
备注
1
县级行政区代码
XZQDM
Char
6
2
县级行政区名称
XMC
Char
30
3
监测图斑编号
JCBH
Char
10
4
图斑类型
TBLX
Char
2
见本表注1
5
前时相
QSX
Char
20
见本表注2
6
后时相
HSX
Char
20
7
中心点X坐标
XZB
Float
15
1
8
中心点Y坐标
YZB
Float
15
1
9
监测面积
JCMJ
Float
15
1
单位:
亩
10
变更后地类
BGDL
Char
3
见本表注3
11
变更范围情况
BGFW
Char
2
见本表注4
12
未变更原因
WBGLX
Char
2
见本表注5
13
备注
BZ
Char
100
说明:
遥感监测生产单位仅需填写表中非阴影部分属性项;阴影部分由地方根据变更调查结果填写。
注1:
图斑类型共分为6类,根据影像和数据库情况,分别填写相应数字代码。
第一类为前时相影像有植被覆盖或明显非建设用地特征,后时相有明显建设痕迹(如地基、建筑物、道路等)的填写“1”;
第二类为前时相有植被覆盖或明显非建设用地特征,后时相有建设推填土痕迹的填写“2”;
第三类为前时相有推填土特征,后时相有明显建设痕迹的填写“3”。
第四类为本年度新建院墙,内部未建设的填写“4”;
第五类为数据库字段属性为“批而未用”,后时相有明显建设的填写“5”;
第六类为未拆除的2010年度疑似新增建设用地图斑填写“6”。
注2:
依据监测图斑所在原始遥感影像拍摄的时相填写
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