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南京大学多种数据技术服务

  一.背景介绍

     人类社会发展离不开土地,没有土地就没有人类,土地利用随着人类的出现而发生。人类为了一定的社会或经济方面的目的,会通过利用、改造等活动。从土地上获得更多的资源。土地利用既要受自然条件的制约,同时也会受到社会、经济、技术条件的影响,这就决定了它既是一个将土地的自然生态系统变为人工生态系统的过程,也是一个自然、经济、社会诸多因素共同作用的复杂过程。土地利用的广度、深度和合理利用程度,是一个国家国民经济各部门生产建设规模、水平和特点的集中反映。随着城市化、工业化的发展以及人口数量的日益增长,协调好人地关系已经成为当前的迫切问题。

学术界对土地利用概念存在下列代表性的观点:(1)土地利用是人类通过与土地结合获得物质产品和服务的经济活动过程;(2)土地利用是指人类对待定土地投入劳动力资本,以期从土地得到某种欲望的满足;(3)土地利用是由自然条件和人为干预所决定的土地功能;(4)土地利用是指在既定时间、空间和特点地点的一切已开发和空闲土地的表面状况;(5)土地利用是指由土地质量特性和社会土地需求协调所决定的土地功能过程,即:人类根据土地质量特性开发利用土地,满足人类生产生活需要:同时利用土地改善环境满足人类生存的需要。

水域,是指江河、湖泊、运河、渠道、水库、水塘、滩涂及其管理范围,是人类生产生活中主要应用的水资源。水域具有吸纳多余营养物、滞留与降解污染物、保存基因库、保护生物多样性、进行水产养殖、调蓄雨洪资源和调节区域小气候等多种功能。水域是生态系统中极其重要的生态环境之一,支撑着人类的生存和社会的发展。

路网数据,包括高速公路、国道、省道、铁路、地铁、市区主路、其它道路等道路信息。地貌(Landforms)即地球表面各种形态的总称,也能称为地形。地表形态是多种多样的,成因也不尽相同,是内、外力地质作用对地壳综合作用的结果。内力地质作用造成了地表的起伏,控制了海陆分布的轮廊及山地、高原、盆地和平原的地域配置,决定了地貌的构造格架。而外营力(流水、风力、太阳辐射能、大气和生物的生长和活动)地质作用,通过多种方式,对地壳表层物质不断进行风化、剥蚀、搬运和堆积,从而形成了现代地面的各种形态。

土壤质地类型不同表明各地土壤表层内具有不同的矿质颗粒大小分布特点,而不同的颗粒大小分布特点又具有不同的辐射传输、水分平衡、热量平衡等特点。因此,土壤质地类型资料可广泛应用于土壤资源评价、土壤肥力估计、大气热力学及动力学方程等。而区域土壤类型分布图是土壤水盐运移研究、灌溉工程规划设计、灌溉管理、土壤肥力评估等方面的基础资料,对于农业生产和土地资源利用管理具有重要的实际意义。

植被类型指地球表面某一地区所覆盖的植物群落。依植物群落类型划分,可分为草甸植被、森林植被等。它与气候、土壤、地形、动物界及水状况等自然环境要素密切相关。从全球范围可区分为海洋植被和陆地植被两大类。但由于陆地环境差异大,因而形成了多种植被类型,可将其划分为植被型、植物群系和群丛等多级分类系列。还可分为自然植被和人工植被。人工植被包括农田、果园、草场、人造林和城市绿地等。自然植被包括原生植被、次生植被等。

地理国情监测云平台应南京大学的要求,对20011:100万植被类型、200990米地貌类型、20081:10万土壤类型与20151:1万水系、1:1万路网、1:10万土地利用提供产品技术服务,以满足客户科研工作的需求。

二.案例详情

服务单位

南京大学

服务时间

2017。11

服务内容

20011:100万植被类型、200490米地貌类型、20081:10万土壤类型与20151:1万水系、1:1万路网、1:10万土地利用

本次技术服务的核心是:土地利用数据基于2015Landsat8-OLI遥感影像生产1:10万土地利用数据产品,包括耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地在内的6个大类;地貌数据产品利用GIS和遥感技术,基于DEM数据,利用ArcGIS软件中的TIN工具,以地貌渲染法为基础,利用色彩和光影有规律的变换和组合表示地面的起伏变化,直观的将河南省地貌特征展现出来;2008年全国1:10万土壤类型分布图的编制单位为中国科学院南京土壤研究所,由地图出版社出版, 投影方式为Albers等积圆锥投影, 图像精度在0.4~1.6 km之间。本次数据产品技术服务所使用的1:10万土壤类型数据是在中国科学院地理研究所专家团队的带领下,同时参照有关地理图件,对出版地图进行人工数字化所得到。

本次技术服务土地利数据制作主要流程如下:

1.数据制作流程

     本次数据产品服务主要分为5个阶段,分别是数据准备、分类体系建立、解译标志建立、分类解译阶段和对解译结果的精度检查如图1所示。

            1. 数据制作流程                    

2.土地利用分类体系

     按照国家土地利用分类方法,结合刘纪远等在建设“中国20世纪LUCC时空平台”建立的LUCC分类系统,将土地利用类型归结为6个一级分类和25个二级分类,具体分类内容和含义如表1所示。

土地利用/覆盖分类系统

一级类型二级类型

含义

编号

名称

编号

名称

1

耕地

指种植农作物的土地,包括熟耕地、新开荒地、休闲地、轮歇地、草田轮作地;以种植农作物为主的农果、农桑、农林用地;耕种三年以上的滩地和滩涂

11

水田

指有水源保证和灌溉设施,在一般年景能正常灌溉,用以种植水稻,莲藕等水生农作物的耕地,包括实行水稻和旱地作物轮种的耕地

12

旱地

指无灌溉水源及设施,靠天然降水生长作物的耕地;有水源和浇灌设施,在一般年景下能正常灌溉的旱作物耕地;以种菜为主的耕地,正常轮作的休闲地和轮歇地

2

林地

指生长乔木、灌木、竹类、以及沿海红树林地等林业用地

21

有林地

指郁闭度>30%的天然木和人工林。包括用材林、经济林、防护林等成片林地

22

灌木林

指郁闭度>40%、高度在2米以下的矮林地和灌丛林地

23

疏林地

指疏林地(郁闭度为10%~30%

24

其他林地

未成林造林地、迹地、苗圃及各类园地(果园、桑园、茶园、热作林园地等)

3

草地

指以生长草本植物为主,覆盖度在5%以上的各类草地,包括以牧为主的灌丛草地和郁闭度在10%以下的疏林草地

31

高覆盖度草地

指覆盖度在>50%的天然草地、改良草地和割草地。此类草地一般水分条件较好,草被生长茂密

32

中覆盖度草地

指覆盖度在20%~50%的天然草地和改良草地,此类草地一般水分不足,草被较稀疏

33

低覆盖度草地

指覆盖度在5%~20%的天然草地。此类草地水分缺乏,草被稀疏,牧业利用条件差

4

水域

指天然陆地水域和水利设施用地

41

河渠

指天然形成或人工开挖的河流及主干渠常年水位以下的土地,人工渠包括堤岸

42

湖泊

指天然形成的积水区常年水位以下的土地

43

水库坑塘

指人工修建的蓄水区常年水位以下的土地

44

永久性冰川雪地

指常年被冰川和积雪所覆盖的土地

45

滩涂

指沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮侵地带

46

滩地

指河、湖水域平水期水位与洪水期水位之间的土地

5

城乡、工矿、居民用地

指城乡居民点及县镇以外的工矿、交通等用地

51

城镇用地

指大、中、小城市及县镇以上建成区用地

52

农村居民点

指农村居民点

53

其他建设用地

指独立于城镇以外的厂矿、大型工业区、油田、盐场、采石场等用地、交通道路、机场及特殊用地

6

未利用土地

目前还未利用的土地、包括难利用的土地

61

沙地

指地表为沙覆盖,植被覆盖度在5%以下的土地,包括沙漠,不包括水系中的沙滩

62

戈壁

指地表以碎砾石为主,植被覆盖度在5%以下的土地

63

盐碱地

指地表盐碱聚集,植被稀少,只能生长耐盐碱植物的土地

64

沼泽地

指地势平坦低洼,排水不畅,长期潮湿,季节性积水或常积水,表层生长湿生植物的土地

65

裸土地

指地表土质覆盖,植被覆盖度在5%以下的土地

66

裸岩石砾地

指地表为岩石或石砾,其覆盖面积>5%以下的土地

67

其他

指其他未利用土地,包括高寒荒漠,苔原等

 3.提取方法

     土地利用数据是基于Landsat遥感信息源,结合实地调查和其他辅助数据,采用全数字化人机交互作业方法,主要根据对图像光谱、纹理、色调等的认识结合地形图目视解译而成;在内业建立解译判读标志与实现数据获取的基础上,结合外业实地考察验证,提高土地利用分类精度。

  4.遥感解译标志

     由于目视解译更侧重于人的知识的参与,为了减少由于不同人员的主观差异性所造成的误差,提高遥感判读精度,建立统一解译标志是十分必要的。在多个专家的参与下,根据影像光谱特征,结合野外实测资料,同时参照有关地理图件,对地物的几何形状,颜色特征、纹理特征和空间分布情况进行分析,并在综合各位专家意见后,最终建立解译标志库,以部分解译标志为例,来说明判读标准,如表2所示。

2部分土地利用解译标志

 5。质量控制与检查

     各工序过程质量按要求进行过程检查 ,需进行100%检查。土地利用数据抽样检查主要是对获取的土地利用数据产品进行空间抽样检查,验证土地利用数据类型定性是否正确。验证的方式主要依靠高分影像(要考虑影像的时效性)与野外实地验证相结合的方式作业,未达到抽样精度90%的重新修正数据

6.技术服务成果展示

   本次产品加工技术服务成果如图2-4。所示:

2。江苏省2015年土地利用分布图


3.江苏省2009年地貌分布图


4.江苏省2015年水系分布图

 

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