胡黎明，苏达，王树文

（1.天津市测绘院，天津 300381；2.天津市国土资源测绘和房屋测量中心，天津 300051）

1 引言

近年来，随着天津市持续快速增长，土地特别是城市用地量逐年增大，土地利用变化频繁，耕地资源数量减少，非农业用地大量增加，土地利用及城市用地结构发生明显变化。及时、准确地掌握城市土地资源的数量、质量、分布及其变化趋势，直接关系到国民经济的持续发展与规划。土地利用督察主要作用是为国土资源管理提供了现时基础资料；检查土地利用总体规划执行情况；复核土地变更调查数据；为土地执法检查提供服务。

土地利用动态变化监测是指了确保土地利用合理高效，掌握土地利用变化趋势，应用包括地面调查、统计分析和遥感监测在内的各种有效手段，对土地利用的发展变化及时加以调查分析。近年来遥感技术（RS）它能快速、动态地提供地球表层的信息，为人们提供高时间分辨率和空间分辨率的遥感数据，满足城市用地动态监测害和督察的时效性；地理信息系统（GIS）为空间数据组织、管理、分析与可视化提供了强大的工具，适合用来管理土地利用督察数据，并具有强大的制图功能。在完善和服务土地利用执法检查和监测城市土地利用规模等方面的督察工作上。充分发挥遥感和GIS技术在国土资源调查、规划、管理、保护和合理利用中的作用，为执法检查和掌握城市用地规模和结构等提供一种快速、高效的高科技手段。

2 土地利用动态监测的主要方式

土地利用动态监测的主要内容有：土地资源状况、土地利用状况、土地权属状况、土地条件状况、土地质量和等级状况等。土地利用动态监测的主要方式是土地利用变更调查和遥感动态监测方法。

2.1 土地利用变更调查

土地变更调查工作主要是将地类发生变化的图版勾绘出来，将勾绘的结果与往年的现状数据进行叠加分析，根据叠加分析的结果明确地类变化部分的流向，从而输出各种统计数据，为决策提供依据。

土地变更调查管理系统需要完成的主要功能即数据输入、变更分析和数据输出。变更分析是系统的核心，ArcGIS Engine实现变更图层和现状图层的分割，分割结果放入过程库中，同时重新生产被分割图斑的属性信息。用户根据过程库的结果生产各种统计报表并检查数据的准确性，确认无误后执行图斑的合并操作将合并过程库中被分割的变更图斑合并，得到更新现状的图斑，更新现状就是用合并后的过程库数据更新原有现状图层得到新的现状图层，同时将现状土地类发生变化的图斑存入历史库，便于将来查询和回溯。如果更新现状后发现有误操作，用户可以根据历史库将现状数据恢复到初始状态。数据输出依据变更分析的结果生产各种报表，调用Excel控件，实现各种统计报表的自动输出。

多数情况下一次变更会涉及到多个图层的多个要素，因此变更前后数据的一致性和完整性特别是图形数据拓扑的正确性非常重要。ArcSDE高级空间数据服务器是一个基于数据库管理系统并驱动空间数据的高效引擎，将空间数据和属性数据放在DBMS中统一管理并支持多用户并发访问。结合这两者优势，编程人员可方便的构建出土地变更调查系统。

2.2 遥感动态监测

土地利用动态遥感监测是应用遥感技术，对土地资源和土地利用实时宏观动态监测，即使发现实地变化并作出相应的分析。动态遥感监测方法示意图如图1所示：

图1 土地利用动态遥感监测方法示意图

以下是几种常用的动态监测方法：

1）图像直接比较法

图像直接比较法是最为常见的方法，它是对经过配准的两个时相遥感图像中像元值直接进行运算或变换处理，找出变化的区域。如下为几种常见的方法：

a)图像差值/比值法：图像差值法就是将两个时相的遥感图像相减或相除。其原理是：图像中未发生变化的地类在两个时相的遥感图像上一般具有相等或相近的灰度值，而地类发生较大变化时，对应位置的灰度值将有较大差别。因此在差值/比值图像上发生地类变化区域的灰度值会与背景值有较大差别，从而使变化信息从背景图像中显现出来。这种方法也可以推广到植被指数、水指数、建筑物指数、主成分分析第一成分等相减或相除。

b)假彩色合成法：由于地表的变化，相同传感器对同一地点所获取的不同时相的图像在灰度上有较大的区别。在进行变化信息的发现时，将前、后两时相的数据精确配准，再利用假彩色合成的方法，将后一时相的一个波段数据赋予红色通道，前一时相的同一波段赋予蓝色和绿色通道。利用三原色原理，形成假彩色图像。其中，地表未发生变化的区域，合成后图像灰度值接近，而土地利用发生变化的区域则呈现出红色，即判定为变化区域。

c)波段替换法

在RGB假彩色合成中，G和B分量用前时相的两个波段，用后一时相的一个波段组成R分量，在合成的RGB假彩色图像上能够很容易地发现红色区域即为变化区域。

2）分类后比较法

分类后结果比较法是将经过配准的两个时相遥感图像分别进行分类，然后比较分类结果得到变化检测信息。该方法的核心是在分类基础上发现变化信息，该方法也是获取土地利用转移矩阵的过程。

3 土地利用动态监测中的土地执法监察

土地执法监察的内容是对土地管理法律、法规的执行情况进行督察检查，并对违法者实时法律制裁。主要包办两方面内容：一是对土地行政主管部门是否依法履行职责进行监督检查。二是对土地所有者和土地使用者是否依法合理利用土地继续监督检查，预防和制止一切违法占地和侵害土地合法权益的行为。

利用3S技术构建的土地利用执法监察系统能够有效的提高执法监测工作水平，土地利用监测系统将违法用地的发现、定性及查处等管理过程溶为一体利用精确可靠的GPS手持设备完成违法用地的发现和实时传输其信息，接受社会的广泛督察。如图2所示

图2 利用遥感数据动态监测管理的工作流程

4 土地执法监察案例

4.1 单期影像数据分析

利用ERDAS的影像分类方法，通过影像监督分类的样本提取（ROI）建立分析模型，对单期影像进行分类，如图3。

图3 遥感影像信息分类提取

通过对多期影像的分类结果，设置分类变化类型，然后进行差异对比分析。分析的结果进行过滤处理，把小面积的图斑与大面积图斑进行过滤、合并，得到相对较为集中、面积较大的图斑，并可进一步由栅格图转换为矢量图，如图4。

图4 分类后多期影像对比分析结果-绿色变化区域

通过半自动人工，或是自动的方式，分析两期影像差异图斑，并实现其影像特征到空间特征的提取，如图5。

5 结束语

图5 多期影像数据对比差异图斑识别-耕地变新增建筑

通过将GIS与遥感数据分析功能的集成，大大提高了土地利用信息平台的处理和分析能力。其自动半自动进行的两期影像的差异提取，大大提高两期影像变化的识别率。得到的变化图斑分布图、用地类型图斑分布图等分析结果，可以为城市规划、土地利用建设的执法督察管理等方面的业务提供新的技术支持。确保土地利用督察工作有据可循，及时发现规划执行中出现的问题，将违法违规的案件制止于初期，避免重大违法违规案件的发生，同时在新形势下需要对规划建设用地督察工作做出新的探索，将RS、GIS有机的结合在一起，充分利用遥感、地理信息系统技术的优势，可以彻底改变当前土地宏观管理信息滞后的被动局面。

但是由于受到遥感信息自动化提取、影像数据存储管理等技术的影响，遥感动态监测管理系统在遥感影像分类的质量、差异图斑提取的精度及自动化程度以及分析模型对海量影像数据的分析支持等方面还有待提高，一些不确定的图斑需要实地核查与土地利用规划对比，以确定是否违法。

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