湖南嘉杰科技公司土地利用、ET、降水、电子地图数据技术服务

一．背景介绍

土地利用现状及变化情况和人类的生活密切相关。随着社会经济和人类生活水平的极大提高，人类对土地资源的需求不断增加的同时也对土地资源造成了一定的影响，对生态系统的功能实现也带来了一定的负面影响，因此对土地利用情况的研究与分析成为当今社会研究的热点，同时也为人类的可持续发展以及资源的可持续利用研究提供一定的科学依据。

蒸散发(Evaportranspiration,ET)通常是指土壤蒸发和植物蒸腾的总和,是土壤-植物-大气连续体系(SPAC)中水分运动的重要过程，是农作物生长发育至关重要的水分和能量来源，是陆面生态系统与水文过程的重要纽带,其强度大小与下垫面条件、植物等有密切的关系。是水文循坏的重要组成部分。

降水是指空气中的水汽冷凝并降落到地表的现象，它包括两部分，一是大气中水汽直接在地面或地物表面及低空的凝结物，如霜、露、雾和雾淞，又称为水平降水；另一部分是由空中降落到地面上的水汽凝结物，如雨、雪、霰雹和雨淞等，又称为垂直降水。但是单纯的霜、露、雾和雾淞等，不作降水量处理。在中国，国家气象局地面观测规范规定，降水量仅指的是垂直降水，水平降水不作为降水量处理，发生降水不一定有降水量，只有有效降水才有降水量。

从狭义上讲，电子地图是一种以数字地图为数据基础，是利用计算机技术以数字形式表示的，具有在屏幕上动态显示、编辑、查询、检索、分析和决策等功能的新型地图产品。

从广义上讲，电子地图是屏幕地图与支持其显示的地图软件的总称。前者强调了电子地图的地图特征，后者则反映了电子地图的综合特征。

地理国情监测云平台应湖南嘉杰科技公司的要求，对2013年湖南省1:10万土地利用、ET、降水、电子地图数据提供产品技术服务，以满足客户科研工作的需求。

二．案例详情

服务单位	湖南嘉杰科技公司
服务时间	2017.02
服务内容	2013年湖南省1:10万土地利用、ET、降水、电子地图数据

本次技术服务的核心是：土地利用数据是基于2013年LANDSAT8-OLI遥感影像生产土地利用数据产品，包括耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地在内的6个一级类和包括有林地、灌木林、疏林地、其他林地和高、中、低覆盖度草地等25个二级类型。

ET数据属于定量遥感范畴，植被蒸散和土壤蒸散在不同环境条件下有不同的变化规律。对地表蒸散量的精确估算，不但可以改善农作物估产精度，也对做好水资源和农业资源管理工作有重要意义。公式如下：

ET=Rn *(0.137+0.159 *ndvi+0.004 *tair)

其中：Rn为地表净辐射，ndvi为归一化植被指数，tair为气温。

降水数据是根据地面气象监测站数据，应用气候数据空间插值软件Anusplin预测年降雨量分布。

本次技术服务土地利用数据主要制作流程如下：

1.数据制作流程

土地利用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。

图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。

表1 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	含义
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OLI等遥感信息基础上，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。