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摘要:4D指的是数字地面模型DEM数字正射影像DOQ数字栅格地图DRG数字线划专题信息DLG生产4D系列产品的技术称为4D技术该技术被称为90年代水平的遥感与地理信息系统集成的技术由于它具有能够综合利用多种数据资源的特点。本文在介绍被誉为90年代遥感和地理信息系统的“4D”产品及其技术基础上,提出了一套以“4D”技术为核心内容的土地资源遥感动态监测技术和方法。
关键词:“4D”技术；遥感；土地资源；动态监测
建立土地资源动态监测体系,快速、准确提供各类土地资源面积及其分布、土地资源动态变化状况、以及土地资源生态环境信息,是保证我国持续协调发展规划建立在科学翔实资料基础上,也是实现土地资源保护的基本手段。目前,土地资源动态变化和环境退化数据的缺乏已成为制约我国协调发展规划和政府部门正确决策的主要障碍。
一、4D技术的特点及其生产过程
“4D”产品指的是数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOQ)、数字栅格地图(DRG)和数字矢量专题信息(DLG或DTI)这四种数字产品。生产“4D”系列产品的技术称为“4D”技术。“4D”产品的组合可以形成新的产品种类,这属于产品的深加工范畴。
“4D”技术具有下述显著特点:
1.以栅格数据结构为主,兼容矢量数据。这就从根本上突破了传统的以矢量数据为主体的GIS数据结构的束缚,与现有的大容量计算机存贮器、高保真彩色喷墨绘图仪等最新发展技术相适应,具有生产成本低、效率高的特点,易于进行统计分析和比较,具有广阔的应用潜力。
2.综合利用多种数据资源。“4D”产品包括有不同时态、不同来源的数字高程、航空与卫星遥感影像、地形图信息、数字专题信息以及地理要素矢量数据,同一地区的各种数据在空间位置、地面分辨率、空间基底和数据结构上易于实现统一。
3.易于实现多重信息的高精度空间配准和变化比较。“4D”是以系列产品显示其优势的,也就是在相同的空间基础上实现多种影像和图形的叠加,从而达到相互的比较和综合利用。通过不同时相影像的对照,可快速发现地面景观的变化,通过最新DOQ与以前DRG或DLG的比较,可快速更新DRG和DLG[1]。
二、土地资源遥感动态监测的“4D”途径
（一）方法描述
“4D”技术为3S集成提供了最佳技术手段和途径,能够有效应用于对自然灾害和资源环境的高精度动态监测,图2为本文提出的基于“4D”技术的土地资源遥感动态监测技术流程图。
这一利用“4D”技术进行的土地资源遥感动态监测主要包括如下几个部分:
1.“4D”本底数据库构建技术利用现有地形图、历史航空影像或高分辨率卫星影像、土地利用专题图等为信息源,按照“4D”生产技术流程和方法建立DEM、DOQ、DRG和DLG,构建动态监测区域的“4D”本底数据。
2.在“4D”基底上提取土地利用/土地覆盖信息,建立土地资源本底数据库。
3.利用低分辨率遥感多光谱影像或GPS实际调查技术,发现土地利用变化显著区域,用来指导变化区影像(航空影像、高分辩率卫星影像、CCD影像)的订购与获取[2]。
4.利用变化区域新获取的影像制作新的DOQ。
5.在“4D”本底数据(图形图像数据DEM、DRG、DOQ、DTI)和影像分类与模式识别技术支持下,通过新DOQ与旧DOQ的叠加比较分析,获得最新土地资源信息、土地利用变化信息,更新土地资源本底数据库面积、体积量算中提高了数学精度。DTI的生产可采用四种方法:地形图或专题图扫描矢量化,解析或机助数字化测图,影像图跟踪矢量化和数字摄影测量立体测绘法。在“4D”技术中,地图扫描误差校正,图纸线划矢量化,影像正射纠正与拼接,多重数据叠加分析与信息提取,为“4D”产品生产中的关键技术[3]。
6.通过新旧数据的比较,分析统计土地利用变化,编制土地利用监测分析报告。
（二）主要技术关键
1.多源数据高精度配准叠合
土地资源动态监测涉及“4D”产品,土地利用专题图(广义讲仍属于DRG或DTI)等多来源多类型数据,土地利用信息的提取将通过对这些数据的叠置分析实现。因此,同名地理要素的叠置与配准精度对土地资源动态监测的结果具有重要影响[4]。原则上讲,通过整体的几何纠正后,多源数据在相应比例尺地图的范围内是套合的,但是,局部的参差仍然会对多重数据的叠置配准分析带来影响,并普遍存在于各多源数据之中,当确认局部参差的存在不是由于地物变迁,而是由于不同数据配准的局部误差时,则需要以一种精度最高(如DRG)的数据为基准,其他数据相对于该基准进行局部几何配准。
2.“4D”支持的土地利用专题信息提取或分类
土地利用信息的提取是在由航空影像或高空间分辨率卫星影像制作的DOQ上进行的,可通过两种方法实现:人机交互半自动化方法和多光谱自动分类或黑白影像纹理分类方法,两种方法都是在“4D”数据支持下进行的[5]。在人机交互半自动化情况下,DRG和DTI将起到重要作用,由于多重数据获得高精度配准,利用地图数据(DRG或DTI)与遥感影像的高精度叠和,为人机交互半自动判读提供了直接位置对应的知识引导。在多光谱自动分类或纹理影像分类情况下,DEM和DTI将作为重要的辅助数据为分类提供环境约束条件,另外,DRG可用来指导进行训练区的选择与圈定。
3.土地利用变化信息检测土地利用变化信息的检测提取可通过两种方法完成:不同时相新旧DOQ的叠置比较和由DOQ制作的不同时期新旧土地利用专题图的叠置比较。这些不同时相的DOQ或土地利用专题图(DRG)已经过高精度配准,具有统一的空间基底,能够通过算法自动检测变化并作出分析比较,经人工确认或后续处理验证。
4.土地资源变迁分析与评价在多时态土地资源数据库支持下,建立分析评价与决策支持模型,进行土地资源变迁状况分析、土地资源变化趋势预报、土地资源利用评价、城市扩展与耕地减少分析、土地资源可持续发展分析,并在此基础上提出土地资源利用合理化建议[6]。
结语：
土地是存在于地球表面的自然产物，土地位置的固定性面积的有限性地域的差异性利用状况的多样性和可变性，这些特点决定了土地利用的动态监测是一项庞大复杂的技术工程，土地利用动态监测主要是对土地类型土地利用现状土地质量等土地资源的基本状况进行监测土地利用动态监测，是土地管理工作中一个极为重要的。通过对“4D”产品生产技术进行阐述，并对土地资源遥感动态监测的“4D”途径进行分析，提出其技术关键对土地资源遥感动态监测技术和方法提供参考。
参考文献：
[1]宋宏利,张晓楠.国家尺度异源土地覆被遥感产品精度评价[J].国土资源遥感,2018,30(3):26-32.
[2]高丽.基于3S技术的开发区土地利用现状动态监测体系建设[J].测绘与空间地理信息,2018,41(10):191-193.
[3]赵玉灵.粤港澳大湾区自然资源遥感调查与保护建议[J].国土资源遥感,2018,30(4):139-147.
[4]李宗梅,周晓元,满旺,等.基于GIS的漳州市土地的耕地适宜性分析[J].江苏农业科学,2018,46(20):281-285.
[5]付晓宇.遥感技术在土地资源方面的应用及展望[J].产业与科技论坛,2018,17(17):40-41.
[6]郭紫镤.试析遥感土地调查过程中的国土资源整理技术[J].中国标准化,2018(22):232-233.