基于高分辨率遥感的土地整理工程监测研究

（一）项目背景及研究目标 土地整治不仅可以增加耕地面积、提高耕地质量、而且能改善生产生活生态条件、促进土地可持续利用。国家每年投入愈千亿元用于土地整治、由于土地整治工程监管中缺乏必要的技术支撑、所获信息效率低、及时性差、人工投入大、难以准确监测土地整治工程实施进展和客观评价。针对以上问题、本项目基于高分辨率卫星遥感影像、开展土地整理项目监测技术研究、为土地整理项目前期的审查和规划、实施进度、竣工等环节的监测与评价,提供更加科学、合理、直观的技术支持手段和系统平台。 （二）主要创新成果 该项目主要研究内容包括基于高分辨率卫星影像的土地整理工程信息计算机辅助识别技术研究；土地整理工程实施遥感信息对比技术研究；土地整理项目进展遥感评价研究；土地整理遥感监测系统研发与应用示范4个方面。项目成果研发了拥有自主知识产权的土地整理遥感监测系统软件1 套、申请了软件著作权6项、在国内外发表论文10余篇。主要创新性研究成果包括： 1、构建了高分辨率卫星遥感影像土地整理典型地物计算机辅助识别技术体系。针对农用井、蓄水池等土地整理工程地物的面积小、分散和人工目视识别效率低等特点、利用土地整理规划图等辅助信息、建立了基于模板图像匹配的高分辨率卫星遥感影像点状地物自动提取方法；针对土地整理田间道路、防护林、沟渠的线状地物形状复杂、拐点多的特点、基于启发式图搜索和改进Snake算法、建立了高分辨率遥感影像高效土地整理线状地物半自动高效提取方法；针对高分辨卫星遥感影像中耕地等地类纹理特征突出的特点、研究了基于半变异函数和灰度共生矩阵的纹理特征提取方法、结合地物光谱特征自动识别土地整理区耕地、林地等典型地类；研究了基于面向对象的土地整理区面状地物变化监测方法。 2、研发了具有自主知识产权的土地整理遥感监测系统。针对土地整理项目监管的实际需求、基于项目成员单位自主知识产权的Titan6.0平台、开发了土地整理点状自动提取、线状地物半自动提取、面状地物自动提取、土地整理区工程地物变化分析等功能模块、同时集成了矢量数据编辑、拓扑生成、统计等模块。开发了面向土地整理工程进度管理的监测与评价模块、对新增耕地面积、农田水利设施、道路、防护林等工程、通过遥感提取信息的对比方法、客观评价土地整理项目实施进展和竣工后项目完成情况。 （三）应用情况及效益 项目执行期间、选择北京市顺义区、湖南省湘潭市和辽宁省阜新市等地的土地整理项目作为试验区、对本项目研发的技术、方法和土地整理遥感监测系统进行了验证和完善、并在河北省、福建省、辽宁省等进行了进一步的推广应用。对整理中和整理后的高分辨率遥感影像、利用本项目的软件平台相关功能模块、在计算机辅助提取土地整理工程信息的基础上、降低人工解译工作量约40%、利用遥感技术获取土地整治工程信息、减少野外调查核查工作量约80%。本项目的研究成果、为高分辨率遥感数据在土地整理项目管理应用提供了必要的技术手段、在土地整理工程进展监测、评价和管理等方面、具有良好的应用和推广前景。 2100433B

长期以来，城市震害预测都是以人工调查建筑物信息为基础的。这种方法工作量大、效率低、费用高、时效性差，难以满足现今城市建设飞速发展的需要。利用高分辨率遥感图像本身的纹理、结构等特点和光谱信息获取城市建筑物信息，并逐步向自动化方向发展，成为城市信息获取、更新的重要方式。本项目围绕遥感技术在海量城市建筑物信息统计中应用的关键科学问题，采用理论分析与现场调查检验相结合的研究手段，深入探讨多元遥感信息提取和整合的理论；提出了基于层次分析法的小波去噪增强方法；研究利用异源遥感影像构建的广义立体像对提取建筑物属性信息的新方法；研究大范围建筑物信息自动化提取方法；优化了基于高分辨率遥感影像的建筑物属性信息提取作业流程，缩短了工作周期，提高了信息提取精度。通过实际震例对基于高分辨率遥感影像的城市建筑物震害预测结果进行了验证。研究RS与GIS一体化方法，在GIS软件中实现了建筑物三维信息的快速提取；实现RS与GIS的集成，并将之应用于城市震害预测中，为提高我国抗震防灾规划的编制效率提供理论支撑。 2100433B

建筑物震害预测则是编制城市抗震防灾规划的基础性工作。长期以来，城市震害预测都是以人工调查建筑物信息为基础的。这种方法工作量大、效率低、费用高、时效性差，难以满足现今城市建设飞速发展的需要。利用高分辨率遥感图像本身的纹理、结构等特点和光谱信息获取城市建筑物信息，并逐步向自动化方向发展，成为城市信息获取、更新的重要方式。.本申请项目面向城市建筑物震害预测工作中的重大需求，在全面分析国内外研究进展基础上，围绕遥感技术在海量城市建筑物信息统计中应用的关键科学问题；采用理论分析与现场调查检验相结合的研究手段，深入探讨多元遥感信息整合的理论；进一步完善建筑物的特征描述库以及特征参数的选取；研究大范围建筑物信息自动化提取方法；实现RS与GIS的集成，并将之应用于城市震害预测中，为提高我国抗震防灾规划的编制效率提供理论支撑。

研究建立从多源遥感影像（包括雷达影像和光学影像）提取不透水层分布信息的理论模型；基于建立的模型，开展利用多源遥感数据进行城市不透水层亚像元分布（ISP）估算的方法研究；研究基于ISP估算的城市土地利用/覆盖变化检测新方法。本研究将为与不透水层分布相关的城市环境研究提供急需和必要的技术手段支持，促进该类研究的发展；同时将进一步扩展雷达遥感的应用领域，提高雷达遥感定量化的研究水平和解决实际应用问题的能力。