尹 峰，余 海，李智峰，祁 瓊

（1.湖北省國(guó)土資源研究院，湖北 武漢 430071；2.湖北省水土保持監(jiān)測(cè)中心，湖北 武漢 430071）

GF-1、GF-2號(hào)衛(wèi)星影像在閑置土地監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

尹 峰1，余 海1，李智峰2，祁 瓊1

（1.湖北省國(guó)土資源研究院，湖北 武漢 430071；2.湖北省水土保持監(jiān)測(cè)中心，湖北 武漢 430071）

以武漢市為研究區(qū)域，根據(jù)閑置土地清理工作的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求，利用GF-1、GF-2衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行正射影像圖制作和閑置土地信息提取，在定性和定量分析方法的基礎(chǔ)上，測(cè)試GF-1、GF-2衛(wèi)星數(shù)據(jù)在閑置土地監(jiān)測(cè)工作中的適用性。測(cè)試結(jié)果表明，高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)能夠較好地反映城鎮(zhèn)閑置土地的關(guān)鍵地物信息，具有較高的可判讀性，能夠滿足閑置土地處置業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求。

高分一號(hào)；高分二號(hào)；閑置土地；適用性；應(yīng)用推廣

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)源概況

近幾年陸續(xù)發(fā)射并投入運(yùn)行的GF-1、GF-2衛(wèi)星為國(guó)土資源管理工作提供了更強(qiáng)力的數(shù)據(jù)支持，GF-1號(hào)衛(wèi)星空間分辨率為2 m，GF-2號(hào)衛(wèi)星空間分辨率為1 m，兩者均具有較大的觀測(cè)幅寬，且同時(shí)還具有高輻射精度、高定位精度的特點(diǎn)[6]。本文以土地市場(chǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)中提取的2012～2013年武漢市供地圖斑為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用最新國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星影像（GF-1、GF-2）為數(shù)據(jù)支撐，探索并建立了一套基于高分衛(wèi)星影像的城市閑置土地發(fā)現(xiàn)、調(diào)查、監(jiān)測(cè)流程，以期全面摸清武漢市主城區(qū)疑似閑置土地，建立閑置土地的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系，為后續(xù)強(qiáng)化土地的全程監(jiān)管、完善閑置土地管理機(jī)制、規(guī)范各責(zé)任主體行為提供全面、科學(xué)、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；為進(jìn)一步盤活再利用閑置土地，實(shí)現(xiàn)節(jié)約集約利用土地做好前期準(zhǔn)備。

本次研究工作關(guān)注的區(qū)域?yàn)槲錆h市，包括江岸區(qū)、江漢區(qū)、硚口區(qū)、漢陽區(qū)、武昌城區(qū)、青山區(qū)、洪山區(qū)7個(gè)區(qū)域，在土地市場(chǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)中提取供地地塊171個(gè)，涉及用地單位147個(gè)，面積8 431.9畝，其中20畝以下的地塊54個(gè)，20～50畝的地塊51個(gè)，50～100畝的地塊47個(gè)，100畝以上地塊19個(gè)，面積最小地塊為0.56畝，面積最大地塊為323.8畝。

2 技術(shù)路線

本文利用最新時(shí)相的GF-1、GF-2號(hào)衛(wèi)星原始影像，以二調(diào)底圖作為平面控制、30 m分辨率DEM作為高程控制，影像經(jīng)正射糾正、配準(zhǔn)、波段融合、影像裁剪等流程后制作成研究區(qū)DOM成果[7-8]；以2012～2013年武漢市市本級(jí)供地圖斑為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，套合最新時(shí)相的正射影像圖，基于ArcGIS軟件平臺(tái)提取疑似閑置土地信息，并通過對(duì)比2015年上半年和2015年下半年2個(gè)時(shí)期的疑似閑置土地圖斑，探索GF-1、GF-2衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)在閑置土地判定工作中的應(yīng)用前景。技術(shù)路線圖見圖1。

3 技術(shù)方法

3.1 影像處理

GF-1和GF-2號(hào)衛(wèi)星影像包括全色波段和多光譜波段，在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段需首先對(duì)全色波段進(jìn)行幾何糾正，以二調(diào)底圖作平面控制，以30 m ASTGTM數(shù)據(jù)為高程控制，在遙感圖像處理軟件中進(jìn)行正射糾正。在采集控制點(diǎn)的過程中應(yīng)注意選取較為明顯的地物點(diǎn)，保證控制點(diǎn)達(dá)到一定數(shù)量且平均分布。在本研究中采用有理函數(shù)模型進(jìn)行糾正，控制點(diǎn)控制在每景30～50個(gè)，重采樣時(shí)選擇雙線性內(nèi)插法，最終糾正成果誤差應(yīng)控制在2個(gè)像元以內(nèi)[9]。

圖1 技術(shù)路線圖

以正射糾正后的全色波段作為多光譜波段的參考影像，對(duì)多光譜影像進(jìn)行配準(zhǔn)。在本研究中采用遙感圖像處理軟件的自動(dòng)選點(diǎn)功能進(jìn)行配準(zhǔn)，如ERDAS軟件中AutoSync功能的Linear Rubber Sheeting模型。參照相關(guān)數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)，首先手動(dòng)選擇3～5個(gè)配準(zhǔn)點(diǎn)，配準(zhǔn)點(diǎn)選取原則與糾正控制點(diǎn)選取原則相同，再利用自動(dòng)搜索功能生成一定數(shù)量的自動(dòng)配準(zhǔn)點(diǎn)，刪除誤差較大點(diǎn)，最終配準(zhǔn)成果誤差應(yīng)控制在0.5 個(gè)像元以內(nèi)。

為了提高土地利用類型的識(shí)別精度，可進(jìn)行影像融合，以保留全色影像的空間分辨率和多光譜波段的光譜信息。本次研究采用PCA的融合方法進(jìn)行融合。為了更加接近自然真彩色效果，在融合處理后，將綠波段用80%綠波段加20%近紅外波段的加權(quán)值代替，最后在Photoshop中進(jìn)行后續(xù)調(diào)色[10]。

影像鑲嵌是為了生成覆蓋整個(gè)轄區(qū)的數(shù)字正射影像（DOM）。將多個(gè)單景影像拼接成以行政轄區(qū)為邊界的DOM成果，具體DOM成果見圖2、圖3。

3.2 基于ArcGIS的閑置土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)：

現(xiàn)行《閑置土地處置辦法》中，閑置土地是指國(guó)有建設(shè)用地使用權(quán)人超過國(guó)有建設(shè)用地使用權(quán)有償使用合同或者劃撥決定書約定、規(guī)定的動(dòng)工開發(fā)日期滿一年未動(dòng)工開發(fā)的國(guó)有建設(shè)用地。除此之外，已動(dòng)工開發(fā)但開發(fā)建設(shè)用地面積占應(yīng)動(dòng)工開發(fā)建設(shè)用地總面積不足1/3，或者已投資額占總投資額不足25%，以及中止開發(fā)建設(shè)滿一年的國(guó)有建設(shè)用地也可以認(rèn)定為閑置土地。為準(zhǔn)確掌握閑置土地面積，本研究充分發(fā)揮3S技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的支撐作用，從供地地塊中已動(dòng)工開發(fā)面積的比例為切入點(diǎn)研究供地地塊是否閑置。

圖2 2015年上半年DOM成果

圖3 2015年下半年DOM成果

提取土地征（轉(zhuǎn)）信息，生成土地征（轉(zhuǎn)）圖層，確定供地基數(shù)和面積。表1為武漢市各區(qū)2012～2013年供地地塊數(shù)量表。

表1 武漢市各區(qū)2012～2013年供地地塊數(shù)量表

從土地市場(chǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)中提取2012～2013年的供地信息，生成供地圖層。每條供地信息包括供應(yīng)宗地的用地單位、土地座落、合同簽訂日期、宗地面積、界址點(diǎn)坐標(biāo)、約定交地時(shí)間、約定動(dòng)工時(shí)間等內(nèi)容。通過界址點(diǎn)坐標(biāo)逐一制作宗地范圍圖，將供地信息與宗地范圍圖掛接，生成供地圖層。其屬性結(jié)構(gòu)見表2，圖層矢量見圖4。

表2 供地信息圖層屬性結(jié)構(gòu)表

圖4 2012～2013年供地圖斑示意圖

把供地圖層與最新的遙感影像圖疊加，對(duì)現(xiàn)狀依舊為農(nóng)用地的地塊，將其約定動(dòng)工時(shí)間與遙感影像圖的時(shí)相進(jìn)行比對(duì)，分析判定是否為疑似閑置土地，獲得疑似閑置土地清單。對(duì)疑似閑置土地清單中的地塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，確定閑置土地面積。

經(jīng)確認(rèn)，利用GF-1、GF-2衛(wèi)星遙感影像共監(jiān)測(cè)武漢市2012～2013年供地圖斑171個(gè)。其中2015年上半年度提取疑似閑置土地圖斑40個(gè)，2015年下半年提取疑似閑置土地圖斑36個(gè)，最小圖斑面積為0.56畝，局部示意圖見圖5和圖6。

4 疑似閑置土地監(jiān)測(cè)能力評(píng)價(jià)

4.1 疑似閑置土地的分類能力

根據(jù)疑似閑置土地清理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作的實(shí)際需要，結(jié)合GF-1、GF-2衛(wèi)星數(shù)據(jù)的實(shí)際監(jiān)測(cè)，可以將疑似閑置土地圖斑分為6種類型。各類型具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表3和圖7。

圖5 2015年上半年度疑似閑置土地監(jiān)測(cè)圖（局部）

圖6 2015年下半年度疑似閑置土地監(jiān)測(cè)圖（局部）

表3 疑似閑置土地類型說明

圖7 疑似閑置土地類型示意圖

4.2 疑似閑置土地類型變化監(jiān)測(cè)能力

研究區(qū)2015年間本研究所關(guān)注的171個(gè)疑似閑置土地圖斑中，部分圖斑用地情況發(fā)生了實(shí)際變化，包括疑似閑置土地圖斑類型間的變化和同類型內(nèi)建設(shè)程度的變化兩種情況。在疑似閑置土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，疑似閑置土地的類型變化是重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容，在一定程度上也說明了GF-1、GF-2號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)具有用地建設(shè)程度的監(jiān)測(cè)能力，其中共發(fā)現(xiàn)類間變化圖斑20個(gè)（見圖8），同類型建設(shè)程度變化情況9個(gè)。

圖8 疑似閑置土地類型間變化示意圖

4.3 最小可監(jiān)測(cè)圖斑面積

本研究關(guān)注區(qū)域所使用的GF-1、GF-2影像空間分辨率分別為2 m、1 m，參照《土地利用動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)規(guī)程》（TD/T 1010-2015）中的相關(guān)規(guī)定，最小可上圖面積分別為0.6 畝和1 畝；在城市閑置土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中所涉及的171個(gè)疑似閑置土地圖斑中，最小面積為0.56畝，在具體應(yīng)用中可監(jiān)測(cè)小圖斑可達(dá)到0.3畝左右，驗(yàn)證了GF-1、GF-2號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)在小圖斑閑置土地監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用效果（見圖9）。

圖9 GF-1、GF-2衛(wèi)星影像最小監(jiān)測(cè)面積示意圖

5 結(jié) 語

通過對(duì)兩期GF-1、GF-2衛(wèi)星影像的全色、多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行正射糾正、配準(zhǔn)、融合、鑲嵌、裁切后制作的正射影像圖，套合供地圖斑進(jìn)行疑似閑置土地信息提取，探索了運(yùn)用國(guó)產(chǎn)高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行疑似閑置土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，可以得出如下結(jié)論：

1）國(guó)產(chǎn)高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)空間分辨率高、光譜信息豐富、地物解譯標(biāo)志清晰，具有較好的疑似閑置土地判讀性，可以滿足疑似閑置土地清理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作的應(yīng)用需求。

2）通過單時(shí)段的國(guó)產(chǎn)高分系列衛(wèi)星影像配合土地市場(chǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)中提供的供地范圍，可以初步判定供地圖斑范圍內(nèi)地塊的建設(shè)情況，并可以將疑似閑置土地類型細(xì)分為6類，類型間劃分標(biāo)準(zhǔn)清晰，類型較容易區(qū)分。

3）通過兩期國(guó)產(chǎn)高分系列衛(wèi)星影像配合土地市場(chǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)中提供的供地范圍，可以監(jiān)測(cè)兩個(gè)時(shí)段間同一地塊的建設(shè)變化情況，說明國(guó)產(chǎn)系列高分衛(wèi)星影像具有監(jiān)測(cè)地塊建設(shè)程度的能力。

4）GF-1、GF-2衛(wèi)星作為新的遙感信息源，通過本次研究，為進(jìn)一步拓展高分?jǐn)?shù)據(jù)在國(guó)土資源管理業(yè)務(wù)中應(yīng)用的廣度和深度奠定了基礎(chǔ)；本次研究形成了國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)在閑置土地清理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用技術(shù)流程，可以通過進(jìn)一步的深入研究和推廣挖掘其在相關(guān)工作中的的業(yè)務(wù)化、規(guī)?；瘧?yīng)用。

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P237

B

1672-4623（2016）10-0029-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.10.008閑置土地是指土地使用者依法取得土地使用權(quán)后，未經(jīng)原批準(zhǔn)用地的人民政府同意，超過規(guī)定的期限未動(dòng)工開發(fā)建設(shè)的建設(shè)用地。國(guó)家專門出臺(tái)了《閑置土地處置辦法》《關(guān)于促進(jìn)節(jié)約集約用地的通知》《關(guān)于進(jìn)一步做好閑置土地處置工作的意見》等法律法規(guī)，對(duì)閑置土地的認(rèn)定、處置和利用作出了相關(guān)規(guī)定[1]。關(guān)于閑置土地的其他文獻(xiàn)也大多集中于探討閑置土地的形成原因、閑置土地的內(nèi)涵和類型劃分、界定閑置土地的責(zé)任主體、完善關(guān)于閑置土地認(rèn)定和處理的法律依據(jù)等[2-5]。如何利用高分辨率遙感衛(wèi)星影像對(duì)大范圍區(qū)域內(nèi)閑置土地進(jìn)行高效的調(diào)查、監(jiān)測(cè)并未有較多關(guān)注，因此，利用國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星影像進(jìn)行閑置土地監(jiān)測(cè)的應(yīng)用推廣研究顯得尤為必要。

尹峰，碩士，工程師，注冊(cè)測(cè)繪師，主要從事遙感應(yīng)用、國(guó)土資源調(diào)查等工作。

2016-07-22。

項(xiàng)目來源：國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（201511009-5）。