初 禹，丁宇雪

（1．中國地質大學，湖北 武漢430074；2．黑龍江省地質調查研究總院，黑龍江 哈爾濱150036）

黑龍江省國土資源綜合調查是在充分收集已有調查成果資料基礎上，以最新衛(wèi)星遙感數據為主要數據源，開展黑龍江省陸域自然資源、生態(tài)環(huán)境遙感調查與監(jiān)測，建立黑龍江省遙感綜合調查信息系統(tǒng)和監(jiān)測技術體系，形成黑龍江省陸域自然資源與生態(tài)地質環(huán)境本底數據和年度動態(tài)變化數據，為黑龍江省自然資源管護和生態(tài)地質環(huán)境保護提供科學依據。

1 國土資源遙感調查體系建立

黑龍江省面積較大，研究內容復雜，涉及領域較多。因此，必須要有完善的技術路線和工作方法設計，同時充分考慮對衛(wèi)星數據的要求。

此次工作本著：堅持“統(tǒng)一的分類標準、統(tǒng)一的數據獲取與制作、統(tǒng)一的技術流程、統(tǒng)一的質量控制、統(tǒng)一的成果表達”的原則。緊密圍繞目標任務，在系統(tǒng)地分析利用前人已有工作成果的基礎上，以最新國產高分數據為基準數據，多期次遙感數據為監(jiān)測對比數據，采用遙感圖像處理、人機交互式解譯與實地驗證方式相結合的信息提取方法，開展黑龍江省多要素、多尺度國土遙感綜合調查工作，形成系列專題圖件與成果數據，為自然資源與生態(tài)地質環(huán)境管護、地方經濟建設與國防建設提供基礎資料與決策支撐。具體工作流程見圖1。

圖1 工作流程

2 調查方法

全面收集和研究黑龍江省以往研究成果，包括土地、林業(yè)資料、地質資料及環(huán)境資料等。按總體設計技術要求開展項目工作，結合工作區(qū)特點探索有效工作途徑，進行專題遙感信息提取方法的相關研究，充分發(fā)揮3S的技術優(yōu)勢。利用GIS平臺，開展室內遙感信息提取，采用GPS技術，協(xié)助開展野外調查工作。加強各種資料的綜合分析研究和成果圖件規(guī)范化工作，編寫階段成果報告及相關圖表。

2．1 資料收集

1）收集黑龍江省的自然地理、地質環(huán)境、社會經濟等資料。

2）收集黑龍江省最新的土地利用數據庫。

3）黑龍江省土地利用變更調查遙感數據和當年最新的遙感影像數據。

2．2 野外踏勘，建立解譯標志

野外踏勘目的是從整體上對工作區(qū)進行概略了解，對室內收集的有關資料進行必要的驗證，同時了解工作區(qū)的自然地理、地形地貌、植被覆蓋、社會經濟、道路交通等工作條件概況。

野外踏勘的內容有：

參考有關資料，初步建立解譯標志，擬定野外踏勘路線和踏勘內容。

重點選擇不同類型調查目標，以穿越路線進行踏勘，完善工作區(qū)遙感圖像解譯標志。每個區(qū)選擇至少1條貫穿全區(qū)的踏勘路線。詳細了解工作區(qū)的野外工作條件，為實地調查工作的開展提供必要的有關地形、道路、解譯標志、安全保障等背景資料。

2．3 信息提取

在正確建立解譯標志的基礎上，采用計算機自動提取和人機交互解譯相結合的方式，在原始分辨率影像上解譯

在本次項目實施過程中，以MAPGIS、ARCGIS軟件作為國土資源遙感綜合信息提取平臺，通過室內解譯與實地驗證的方式建立遙感數據自然資源大類（包括耕地、園地、林地、草地、地表水、其他土地、礦產、地下水、其他等9大類約30多亞類）、生態(tài)地質環(huán)境（包括荒漠化、濕地2個主要因子約10多個亞類）、第四紀地質（包括地貌、第四系、新構造和活動斷裂3大類約10多個亞類）因子解譯標志，以人機交互式解譯方式為主同時利用DEM數據建立的礦區(qū)三維景觀圖輔助進行工作區(qū)內的礦山開發(fā)占地信息進行提取，并實現(xiàn)了專題因子信息解譯提取、分類編碼與編圖等工作。

1）人機交互解譯法。以ARCGIS、MAPGIS、ERDAS軟件作為黑龍江省國土遙感綜合調查項目提取的平臺，建立不同分辨率數據遙感解譯標志，分別提取自然資源大類（包括耕地、園地、林地、草地、地表水、其他土地、礦產、地下水、其他等9大類約30多亞類）、生態(tài)地質環(huán)境（包括荒漠化、濕地和海岸帶3個主要因子約10多個亞類）、第四紀地質（包括地貌、第四系、新構造和活動斷裂3大類約10多個亞類）因子分布現(xiàn)狀信息，實現(xiàn)專題因子信息解譯提取、分類編碼與編圖。

2）圖像增強處理法。圖像增強處理是對解譯目標信息實施針對性增強處理的一種方法。根據以往應用效果，主要選擇波段組合法、比值組合法、主成分分析法、HIS彩色空間變換法和融合技術是本次研究采用的圖像增強處理方法。

3）數字DEM插值技術。通過商用專業(yè)遙感軟件ERDAS將IRS－P5立體像對制成DEM。一方面用于對遙感影像正射糾正，另一方面用于制作三維遙感影像，在三維場景模似、地形觀察、目標識別、輔助解譯等方面發(fā)揮積極作用。

4）圖像解譯與野外調查相結合。由于遙感圖像復雜性和多解性，存在同物異譜和異物同譜現(xiàn)象，僅依據遙感圖像信息準確判定自然資源因子、生態(tài)地質環(huán)境、第四紀地質等因子，必須配合野外實地調查，解決室內遙感圖像解譯過程中發(fā)現(xiàn)的新問題或難以判別的問題，檢查解譯標志準確性、可靠性和穩(wěn)定性。采用以路線調查為主，以點帶面，有針對性、目的性，務實、高效，有機地進行野外生態(tài)地質調查。

野外調查時，使用全球定位系統(tǒng)，配合最新軟件系統(tǒng)，使野外調查數據系統(tǒng)、規(guī)范、實時和真實可靠。

5遙感技術與GIS技術相結合 遙感圖像處理、解譯、計算和成果圖件制作等與GIS技術密切相關，GIS應用技術和水平，直接影響到遙感圖像質量、解譯質量和速度、動態(tài)變化研究、圖件展示和最終成果質量和水平。因此，整個研究過程都須在GIS技術支持下進行。

2．4 實地調查

實地調查目的是從整體上對自然資源大類、生態(tài)地質環(huán)境、第四紀地質進行詳細調查和了解，對室內信息提取成果進行必要的驗證和檢查。

實地調查的內容如下：

1）驗證信息提取的可靠性，實地核查有疑問的信息。

2）結合室內工作內容，完善解譯標志，補充遺漏，修改錯判信息。

3）參考實地調查內容，完善各種數據的統(tǒng)計。實地調查的方法和要求：

野外調查驗證采取了點、線、面相結合的方法，對室內解譯成果進行實地驗證。室內解譯效果較好的地段主要以點驗證為主；解譯效果中等的地段布置了具有一定代表性的路線進行驗證；解譯效果較差的地段采用面驗證方式。

2．5 國土遙感綜合調查與編圖

根據黑龍江省資源類型和分布特點，分別開展1∶5萬、1∶25萬、1∶100萬3個比例尺自然資源大類、生態(tài)地質環(huán)境、第四紀地質的綜合調查與編圖工作。

2．5．1 自然資源分類體系

參考前人分類標準，地表地物分類唯一性、一致性和遙感圖像可解譯性等，將自然資源分為耕地、園地、林地、草地、地表水、其他土地、礦產資源、地下水和其他。地下水資源本次不做詳細調查，以資料收集為主。

2．5．2 生態(tài)地質環(huán)境分類體系

1）荒漠、荒漠化的分類。荒漠、荒漠化分類體系在國家環(huán)保部、國家林業(yè)局、中科院等權威機構分類體系的基礎上，結合本次遙感調查的主要任務及要求，根據荒漠化土地的成因類型可劃分為沙質荒漠化、水蝕荒漠化、鹽堿質荒漠化和工礦型荒漠化等4個一級類，并將沙質荒漠化、水蝕荒漠化、鹽堿質荒漠化3個亞類，根據強度劃分輕度、中度和重度荒漠化3個級別。

2）濕地概念及分類。將濕地分為天然濕地和人工濕地，天然濕地進一步分為河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、海岸帶濕地4亞類；人工濕地進一步分為水庫 溝渠 養(yǎng)殖場 水稻田等12亞類

2．5．3 第四紀地質分類體系

1）地貌。參考中國地貌制圖編制《規(guī)范》中的地貌類型分類原則，同時考慮地貌分類與區(qū)域資源環(huán)境的密切關系，采用成因－成因形態(tài)－物質形態(tài)－微地貌形態(tài)的四級分類方案。重點突出物質形態(tài)地貌單元對生態(tài)地質環(huán)境變化的控制關系與規(guī)律。

2）第四系。按照成因類型，將第四系劃分沖積堆積（al）、洪積堆積（pl）、沖洪積堆積（apl）、殘積堆積（el）、堆積（dl）、、殘坡積堆積（edl）、湖積堆積（l）、沼澤堆積（h）、冰川堆積（gl）、冰水堆積（f gl）、火山堆積（vl）、風積（eol）、海積堆積（m）、化學堆積（ch）和生物堆積（o）等成因類型。

3）新構造斷裂。系指第四紀形成或繼承活動的斷裂。按照斷裂規(guī)模采用巖石圈斷裂、區(qū)域性斷裂和一般斷裂三級分類方案。

2．6 成果圖件及報告編制

1）成果圖件編制。利用2014年度土地變更調查使用的遙感數據為主要數據源，補充國產高分遙感數據，對比更新2007年全國生態(tài)地質環(huán)境遙感調查數據，2007年全國生態(tài)地質環(huán)境遙感調查數據沒有的因子，如耕地、林地、草地等，收集全國土地變更數據，修編和遙感補充解譯，形成2014年自然資源和生態(tài)地質環(huán)境本底數據。

2）統(tǒng)計分析、報告編寫。對所提取的信息進行統(tǒng)計分析，并寫出相應的研究報告。報告以工作區(qū)內真實情況出發(fā)，客觀闡述工作方法，反映實際問題，并針對問題提出相關建議。

2．7 綜合研究

綜合研究是本項目工作重點之一。開展本省陸域自然資源、區(qū)域生態(tài)地質環(huán)境遙感調查與監(jiān)測成果綜合研究。

從我省區(qū)自然資源和生態(tài)地質環(huán)境特征出發(fā)，綜合研究包括自然資源、生態(tài)地質環(huán)境因子分布現(xiàn)狀和時空變化規(guī)律；研究現(xiàn)代人類活動對自然資源開發(fā)利用對生態(tài)地質環(huán)境影響；第四紀地質背景對自然資源分布、利用和對生態(tài)地質環(huán)境的制約；研究在全球變化的大背景下，自然資源、人類活動和生態(tài)地質環(huán)境之間耦合關系，為國家和區(qū)域自然資源管控提供科學依據。

綜合研究是提高項目質量和提升成果的有效途徑，加強綜合研究不僅最大限度發(fā)揮專家和技術人員智慧，充分利用和挖掘基礎調查數據中的包涵的人與自然、人與環(huán)境信息。

2．8 成果數據庫建設

完成黑龍江省陸域自然資源調查和生態(tài)地質環(huán)境遙感監(jiān)測專題因子系列成果圖件的制作 包括黑龍江省陸域1∶25萬、重點區(qū)1∶5萬自然資源、生態(tài)地質環(huán)境專題因子系列成果圖件、黑龍江省1∶100萬自然資源、生態(tài)地質環(huán)境專題因子系列成果圖件，完成資料整理及數據錄入，建立黑龍江省自然資源調查、區(qū)域生態(tài)地質環(huán)境遙感監(jiān)測專題因子成果數據庫。

3 方法研究

考慮黑龍江省的特殊地域性質，需要解決一些項目實施過程中將會出現(xiàn)的關鍵問題和技術難題。具體擬解決問題如下：

1）基于國產遙感圖像制圖方法研究。國產高分遙感數據是新遙感數據，特別是高分一號和剛發(fā)射的高分二號數據。傳感器各波段信息特征、組合及其優(yōu)劣有待進一步探究。由于我省部分地區(qū)高山及峽谷地勢起伏強烈，造成遙感影像境外部分控制精度受到一定程度的影響。

針對項目采用的國產衛(wèi)星－高分數據、資源一號02C數據特點，如何高效地開展影像制圖是一項需要探討的工作。目前常用的圖像處理軟件尚未有針對國產衛(wèi)星數據的處理模型。同時，總結以往處理該類型數據的部分經驗，該數據存在局部位置錯位，灰度值丟失等現(xiàn)象，如何在數據處理過程中發(fā)現(xiàn)，采取有效手段進行修正也是目前亟待解決的問題。

2）提高自然資源、生態(tài)地質環(huán)境、第四紀地質等方面的解譯成果準確性。根據建設生態(tài)文明和管護自然資源的需求，自然資源、生態(tài)地質環(huán)境、第四紀地質是本項目年度遙感調查的主要內容。由于工作區(qū)部分地區(qū)自然交通條件較差，且多為原始森林覆蓋區(qū)，給實地調查造成一定的困難。因此，如何利用現(xiàn)有的工作手段提高上述解譯精度是開展本次調查工作需要突破的重點問題之一。

3）根據不同的衛(wèi)星數據挖掘相關信息。黑龍江省陸域范圍較廣闊，高分辨率的遙感數據只分布在地級市等城市。大部分縣市級行政區(qū)獲取數據為中等分辨率數據。遙感調查和監(jiān)測，特別是統(tǒng)一分類標準和體系下得到的數據，如何從數據中提取同一解譯精度的目標地物，同樣是一個難題。

4）開展區(qū)域生態(tài)地質環(huán)境綜合研究。分別以流域、地貌、氣候等為背景單元，結合全省及重點地區(qū)調查成果為基礎數據，通過空間分析、關聯(lián)分析等方法進行綜合研究。研究內容主要包括各個專題因子分布現(xiàn)狀及其變化規(guī)律，與新構造、地形、地貌、第四系關系、人類活動影響等。研究不同流域、不同區(qū)段、不同地貌單元之間變化的異同，不同生態(tài)環(huán)境因子之間的異同。研究新構造、活動斷裂、第四紀地質對本地區(qū)生態(tài)地質環(huán)境的控制和影響。人類活動對界河生態(tài)環(huán)境和河道演變的影響和反饋。通過對比，追溯圖本地區(qū)各因子變化的主要因素，研究其變化規(guī)律，并預測未來發(fā)展方向。

4 結束語

通過開展黑龍江省國土資源遙感調查工作，綜合研究自然資源和生態(tài)地質環(huán)境分布規(guī)律，全面、準確地掌握黑龍江省陸域范圍內主要自然資源和生態(tài)地質環(huán)境因子類型、數量、質量與空間分布狀況，形成黑龍江省自然資源與生態(tài)地質環(huán)境本底數據和變化趨勢，為我省乃至全國生態(tài)文明建設和自然資源管護提供科學依據。

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