GF-1、GF-2号卫星影像在闲置土地监测中的应用

尹 峰，余 海，李智峰，祁 琼

（1.湖北省国土资源研究院，湖北 武汉 430071；2.湖北省水土保持监测中心，湖北 武汉 430071）

GF-1、GF-2号卫星影像在闲置土地监测中的应用

尹 峰1，余 海1，李智峰2，祁 琼1

（1.湖北省国土资源研究院，湖北 武汉 430071；2.湖北省水土保持监测中心，湖北 武汉 430071）

以武汉市为研究区域，根据闲置土地清理工作的相关技术标准和要求，利用GF-1、GF-2卫星数据进行正射影像图制作和闲置土地信息提取，在定性和定量分析方法的基础上，测试GF-1、GF-2卫星数据在闲置土地监测工作中的适用性。测试结果表明，高分系列卫星数据能够较好地反映城镇闲置土地的关键地物信息，具有较高的可判读性，能够满足闲置土地处置业务的应用需求。

高分一号；高分二号；闲置土地；适用性；应用推广

1 研究区及数据源概况

近几年陆续发射并投入运行的GF-1、GF-2卫星为国土资源管理工作提供了更强力的数据支持，GF-1号卫星空间分辨率为2 m，GF-2号卫星空间分辨率为1 m，两者均具有较大的观测幅宽，且同时还具有高辐射精度、高定位精度的特点[6]。本文以土地市场动态监测监管系统中提取的2012～2013年武汉市供地图斑为基础数据，利用最新国产高分卫星影像（GF-1、GF-2）为数据支撑，探索并建立了一套基于高分卫星影像的城市闲置土地发现、调查、监测流程，以期全面摸清武汉市主城区疑似闲置土地，建立闲置土地的动态监测体系，为后续强化土地的全程监管、完善闲置土地管理机制、规范各责任主体行为提供全面、科学、准确的基础数据；为进一步盘活再利用闲置土地，实现节约集约利用土地做好前期准备。

本次研究工作关注的区域为武汉市，包括江岸区、江汉区、硚口区、汉阳区、武昌城区、青山区、洪山区7个区域，在土地市场动态监测监管系统中提取供地地块171个，涉及用地单位147个，面积8 431.9亩，其中20亩以下的地块54个，20～50亩的地块51个，50～100亩的地块47个，100亩以上地块19个，面积最小地块为0.56亩，面积最大地块为323.8亩。

2 技术路线

本文利用最新时相的GF-1、GF-2号卫星原始影像，以二调底图作为平面控制、30 m分辨率DEM作为高程控制，影像经正射纠正、配准、波段融合、影像裁剪等流程后制作成研究区DOM成果[7-8]；以2012～2013年武汉市市本级供地图斑为基础数据，套合最新时相的正射影像图，基于ArcGIS软件平台提取疑似闲置土地信息，并通过对比2015年上半年和2015年下半年2个时期的疑似闲置土地图斑，探索GF-1、GF-2卫星影像数据在闲置土地判定工作中的应用前景。技术路线图见图1。

3 技术方法

3.1 影像处理

GF-1和GF-2号卫星影像包括全色波段和多光谱波段，在数据预处理阶段需首先对全色波段进行几何纠正，以二调底图作平面控制，以30 m ASTGTM数据为高程控制，在遥感图像处理软件中进行正射纠正。在采集控制点的过程中应注意选取较为明显的地物点，保证控制点达到一定数量且平均分布。在本研究中采用有理函数模型进行纠正，控制点控制在每景30～50个，重采样时选择双线性内插法，最终纠正成果误差应控制在2个像元以内[9]。

图1 技术路线图

以正射纠正后的全色波段作为多光谱波段的参考影像，对多光谱影像进行配准。在本研究中采用遥感图像处理软件的自动选点功能进行配准，如ERDAS软件中AutoSync功能的Linear Rubber Sheeting模型。参照相关数据处理经验，首先手动选择3～5个配准点，配准点选取原则与纠正控制点选取原则相同，再利用自动搜索功能生成一定数量的自动配准点，删除误差较大点，最终配准成果误差应控制在0.5 个像元以内。

为了提高土地利用类型的识别精度，可进行影像融合，以保留全色影像的空间分辨率和多光谱波段的光谱信息。本次研究采用PCA的融合方法进行融合。为了更加接近自然真彩色效果，在融合处理后，将绿波段用80%绿波段加20%近红外波段的加权值代替，最后在Photoshop中进行后续调色[10]。

影像镶嵌是为了生成覆盖整个辖区的数字正射影像（DOM）。将多个单景影像拼接成以行政辖区为边界的DOM成果，具体DOM成果见图2、图3。

3.2 基于ArcGIS的闲置土地动态监测：

现行《闲置土地处置办法》中，闲置土地是指国有建设用地使用权人超过国有建设用地使用权有偿使用合同或者划拨决定书约定、规定的动工开发日期满一年未动工开发的国有建设用地。除此之外，已动工开发但开发建设用地面积占应动工开发建设用地总面积不足1/3，或者已投资额占总投资额不足25%，以及中止开发建设满一年的国有建设用地也可以认定为闲置土地。为准确掌握闲置土地面积，本研究充分发挥3S技术和计算机信息技术的支撑作用，从供地地块中已动工开发面积的比例为切入点研究供地地块是否闲置。

图2 2015年上半年DOM成果

图3 2015年下半年DOM成果

提取土地征（转）信息，生成土地征（转）图层，确定供地基数和面积。表1为武汉市各区2012～2013年供地地块数量表。

表1 武汉市各区2012～2013年供地地块数量表

从土地市场动态监测监管系统中提取2012～2013年的供地信息，生成供地图层。每条供地信息包括供应宗地的用地单位、土地座落、合同签订日期、宗地面积、界址点坐标、约定交地时间、约定动工时间等内容。通过界址点坐标逐一制作宗地范围图，将供地信息与宗地范围图挂接，生成供地图层。其属性结构见表2，图层矢量见图4。

表2 供地信息图层属性结构表

图4 2012～2013年供地图斑示意图

把供地图层与最新的遥感影像图叠加，对现状依旧为农用地的地块，将其约定动工时间与遥感影像图的时相进行比对，分析判定是否为疑似闲置土地，获得疑似闲置土地清单。对疑似闲置土地清单中的地块进行现场核实，确定闲置土地面积。

经确认，利用GF-1、GF-2卫星遥感影像共监测武汉市2012～2013年供地图斑171个。其中2015年上半年度提取疑似闲置土地图斑40个，2015年下半年提取疑似闲置土地图斑36个，最小图斑面积为0.56亩，局部示意图见图5和图6。

4 疑似闲置土地监测能力评价

4.1 疑似闲置土地的分类能力

根据疑似闲置土地清理动态监测工作的实际需要，结合GF-1、GF-2卫星数据的实际监测，可以将疑似闲置土地图斑分为6种类型。各类型具体划分标准见表3和图7。

图5 2015年上半年度疑似闲置土地监测图（局部）

图6 2015年下半年度疑似闲置土地监测图（局部）

表3 疑似闲置土地类型说明

图7 疑似闲置土地类型示意图

4.2 疑似闲置土地类型变化监测能力

研究区2015年间本研究所关注的171个疑似闲置土地图斑中，部分图斑用地情况发生了实际变化，包括疑似闲置土地图斑类型间的变化和同类型内建设程度的变化两种情况。在疑似闲置土地动态监测中，疑似闲置土地的类型变化是重点关注内容，在一定程度上也说明了GF-1、GF-2号卫星数据具有用地建设程度的监测能力，其中共发现类间变化图斑20个（见图8），同类型建设程度变化情况9个。

图8 疑似闲置土地类型间变化示意图

4.3 最小可监测图斑面积

本研究关注区域所使用的GF-1、GF-2影像空间分辨率分别为2 m、1 m，参照《土地利用动态遥感监测规程》（TD/T 1010-2015）中的相关规定，最小可上图面积分别为0.6 亩和1 亩；在城市闲置土地动态监测中所涉及的171个疑似闲置土地图斑中，最小面积为0.56亩，在具体应用中可监测小图斑可达到0.3亩左右，验证了GF-1、GF-2号卫星数据在小图斑闲置土地监测中的应用效果（见图9）。

图9 GF-1、GF-2卫星影像最小监测面积示意图

5 结 语

通过对两期GF-1、GF-2卫星影像的全色、多光谱数据进行正射纠正、配准、融合、镶嵌、裁切后制作的正射影像图，套合供地图斑进行疑似闲置土地信息提取，探索了运用国产高分系列卫星数据进行疑似闲置土地动态监测，可以得出如下结论：

1）国产高分系列卫星数据空间分辨率高、光谱信息丰富、地物解译标志清晰，具有较好的疑似闲置土地判读性，可以满足疑似闲置土地清理动态监测工作的应用需求。

2）通过单时段的国产高分系列卫星影像配合土地市场动态监测监管系统中提供的供地范围，可以初步判定供地图斑范围内地块的建设情况，并可以将疑似闲置土地类型细分为6类，类型间划分标准清晰，类型较容易区分。

3）通过两期国产高分系列卫星影像配合土地市场动态监测监管系统中提供的供地范围，可以监测两个时段间同一地块的建设变化情况，说明国产系列高分卫星影像具有监测地块建设程度的能力。

4）GF-1、GF-2卫星作为新的遥感信息源，通过本次研究，为进一步拓展高分数据在国土资源管理业务中应用的广度和深度奠定了基础；本次研究形成了国产高分卫星数据在闲置土地清理动态监测业务中的应用技术流程，可以通过进一步的深入研究和推广挖掘其在相关工作中的的业务化、规模化应用。

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P237

B

1672-4623（2016）10-0029-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.10.008闲置土地是指土地使用者依法取得土地使用权后，未经原批准用地的人民政府同意，超过规定的期限未动工开发建设的建设用地。国家专门出台了《闲置土地处置办法》《关于促进节约集约用地的通知》《关于进一步做好闲置土地处置工作的意见》等法律法规，对闲置土地的认定、处置和利用作出了相关规定[1]。关于闲置土地的其他文献也大多集中于探讨闲置土地的形成原因、闲置土地的内涵和类型划分、界定闲置土地的责任主体、完善关于闲置土地认定和处理的法律依据等[2-5]。如何利用高分辨率遥感卫星影像对大范围区域内闲置土地进行高效的调查、监测并未有较多关注，因此，利用国产高分卫星影像进行闲置土地监测的应用推广研究显得尤为必要。

尹峰，硕士，工程师，注册测绘师，主要从事遥感应用、国土资源调查等工作。

2016-07-22。

项目来源：国土资源部公益性行业科研专项经费资助项目（201511009-5）。