Estudio y seguimiento de tecnologías de la información y uso de la tierra
Zhang Shuqin Fan Yanguo
(Escuela de Información y Recursos Terrestres, Universidad del Petróleo de China (Este de China), Dongying, 257061)
Resumen: Explorar la tierra uso a través de la búsqueda de datos El propósito y la importancia del estudio y el monitoreo, la aplicación de la tecnología de la información en el estudio y el monitoreo del uso de la tierra, y la relación y el impacto entre los dos.
Palabras clave: tecnología de la información; estudio del uso de la tierra; SIG RS; La economía se está desarrollando en la dirección de la informatización basada en computadoras y redes de información. Actualmente, la tecnología de la información se utiliza ampliamente en diversos campos de la producción y la vida de las personas, y también se utiliza en el estudio y seguimiento del uso de la tierra.
1 Tecnología de la Información
La tecnología de la información se refiere a tecnologías relacionadas con la recopilación, identificación, extracción, transformación, almacenamiento, transmisión, procesamiento, recuperación, detección, análisis y utilización de información. Integra tecnología de monitoreo, comunicación, computación y control de teledetección, y su contenido incluye cuatro tecnologías principales: tecnología de recepción de información, tecnología de transmisión de información, tecnología de procesamiento de información y tecnología de control de información. Entre los cuatro contenidos principales de la tecnología de la información, la tecnología de transmisión de información y la tecnología de procesamiento de información son el núcleo de toda la tecnología de la información, mientras que la tecnología de recepción de información y la tecnología de control de la información son la interfaz entre el núcleo y el mundo externo. Los cuatro constituyen un funcional completo. sistema e interactuar con las personas correspondientes al órgano de información y su sistema funcional. Sus contenidos están integrados entre sí y han formado una serie de tecnologías de desarrollo de aplicaciones, como tecnología de bases de datos, inteligencia artificial, sistemas expertos, tecnología de teledetección, sistemas de información geográfica, sistemas de posicionamiento global, sistemas de toma de decisiones asistidos por computadora, control automático. Tecnología, tecnología multimedia, tecnología de redes informáticas, etc., penetran en todos los aspectos de la vida de las personas, demostrando plenamente la poderosa vitalidad y las amplias perspectivas de aplicación de la tecnología de la información [1].
Las tecnologías de la información utilizadas en la gestión del territorio incluyen principalmente tres grandes tecnologías de la información: la teledetección (RS), el sistema de información geográfica (SIG) y el sistema de posicionamiento global (GPS), también conocido como tecnología de la información espacial o " tecnología de la información espacial". Tecnología 3S”. La tecnología de la información espacial es un sistema de información basado en tecnología informática y tecnología de comunicación en red que resuelve problemas como la adquisición, almacenamiento, transmisión, gestión, análisis y aplicación de datos relacionados con la información espacial terrestre. Incluye RS, GIS, GPS y otros sistemas de información que están relacionados con el posicionamiento geoespacial o tienen características espaciales. Se utilizan en la toma de decisiones macro estratégicas, la investigación, el desarrollo y la utilización de recursos naturales, la planificación y gestión regional y urbana, y los desastres naturales. La tecnología de la información espacial se ha utilizado ampliamente en muchos aspectos, como el diseño de ingeniería, la construcción y la gestión, el seguimiento ambiental y la gobernanza [2].
2 El propósito, la tarea y la importancia del estudio y seguimiento del uso de la tierra
El uso de la tierra son las actividades de vida y producción directamente relacionadas con la tierra llevadas a cabo por los seres humanos sobre la base de los recursos de la tierra. Refleja directamente los resultados de la utilización humana de diversos recursos terrestres, incluidos los impactos positivos y posibles negativos, son una manifestación integral de la interacción entre el entorno humano y el entorno natural a través del flujo de materiales y el flujo de energía [3].
El estudio del uso de la tierra también se denomina estudio de la cantidad de recursos de la tierra, lo que significa descubrir varias áreas de clasificación de uso de la tierra, condiciones de uso de la tierra y características de distribución espacial de un país o región a través de encuestas y otros medios técnicos, y compilar Mapear estadísticas de uso de la tierra, comprender los problemas existentes en el uso de la tierra, resumir experiencias y lecciones de desarrollo y utilización, presentar opiniones sobre el uso racional de la tierra, realizar investigaciones y clasificaciones del uso de la tierra, formular planes económicos nacionales y políticas territoriales, llevar a cabo la remediación de la tierra. , planificación territorial, gestión científica del territorio, etc. El monitoreo del uso de la tierra es el uso de monitoreo por teledetección y otras tecnologías para monitorear y medir de manera regular o irregular los cambios dinámicos en las condiciones de uso de la tierra en un país o región. Principalmente proporciona a los departamentos nacionales y regionales relevantes cambios precisos en el uso de la tierra para facilitar la tierra oportuna. cambios de uso. El uso de la actualización de datos y el análisis comparativo, así como la preparación de mapas de cambio de uso de la tierra, etc., es un trabajo altamente político, científico y técnico.
La gestión radica en la toma de decisiones. La formulación de políticas correctas se basa en información veraz, es decir, en una comprensión oportuna y precisa de la situación. Al mismo tiempo, la información es retroalimentación para la implementación de las políticas. Los estudios y el seguimiento de la tierra tienen como objetivo obtener información y retroalimentación sobre la política territorial y el principal canal para probar los resultados de la implementación de las medidas de gestión de la tierra [4].
El propósito del monitoreo dinámico del uso de la tierra es comprender de manera oportuna y precisa el estado del uso de la tierra, proporcionar una base científica para la toma de decisiones gubernamentales, formular políticas de gestión e implementar diversas medidas de gestión para los departamentos de gestión de la tierra en todos los niveles. y el seguimiento se basa en la gestión de la tierra de mi país. Necesidad de decidir. La gestión de la tierra de mi país tiene tres características importantes: ① mi país es un país socialista de propiedad pública de la tierra. El Estado implementa una gestión unificada de la tierra y la administración de la tierra urbana y rural está compuesta por departamentos nacionales de gestión de la tierra y provincias, prefecturas y condados. y un sistema de agencias municipales de gestión de tierras para ejercer la responsabilidad de gestionar la tierra en todo el país. ② Para lograr la asignación racional de los recursos de la tierra, el Estado debe, por un lado, formular planes de uso de la tierra y otras medidas para controlar la escala de los diversos usos de la tierra desde una perspectiva macro y ajustar la estructura proporcional y la distribución espacial para para lograr los mejores beneficios económicos del uso de la tierra, beneficios sociales y beneficios ecológicos, es necesario llevar a cabo una gestión y supervisión específicas de la oferta y el uso de la tierra de unidades e individuos a través de medios como la gestión total de la construcción; tierra e implementar la planificación del uso de la tierra en municipios, aldeas e incluso en todos los lugares a través de bloques de control de uso para garantizar la implementación de objetivos razonables de asignación de recursos desde una perspectiva micro. ③ Nuestro país tiene una gran población y pocas tierras cultivadas. La protección de las tierras cultivadas es una cuestión estratégica general relacionada con el desarrollo sostenible de la economía y la sociedad de mi país. Es una política nacional básica que debe respetarse durante mucho tiempo. , y también es la tarea central de la gestión territorial de mi país [4]. Se puede ver que la realización de trabajos de estudio y seguimiento del uso de la tierra es de gran importancia para la asignación racional de los recursos de la tierra y la protección de las tierras cultivadas en mi país.
3 Impacto de la tecnología de la información en el estudio y seguimiento del uso de la tierra
Durante mucho tiempo en el pasado, las tecnologías de la información como las computadoras, la teledetección, los sistemas de información geográfica y la tecnología de los sistemas de posicionamiento global aún no han surgido o Cuando aún es inmaduro, cuando el departamento de administración de tierras realiza estudios de cambio de uso de la tierra, generalmente utiliza mediciones de campo artificiales en el sitio para modificar el mapa original en función de los datos de uso de la tierra informados por el departamento de uso de la tierra, y luego limpia y reimprime el mapa. Este método tiene desventajas obvias: ① No puede monitorear activamente los cambios; ② El método de medición está al revés y tiene mucha interferencia humana. ③ La velocidad de adquisición de los datos modificados es lenta y los errores se acumulan en múltiples dibujos claros; , el mapa original perderá su estado actual; ⑤ A diferencia de los parches del mapa urbano, los parches del mapa de uso del suelo rural son en su mayoría polígonos irregulares. El uso de herramientas de medición como un medidor de superficie plana solo puede medir puntos de inflexión y no puede medir continuamente todo el límite, y es así. Es difícil trazar con precisión en el mapa base del estudio detallado original [5].
En los últimos años, el desarrollo y la aplicación de tecnologías de la información como la teledetección, los sistemas de información geográfica y los sistemas de posicionamiento global han proporcionado a los departamentos de gestión territorial nuevas ideas y métodos para el seguimiento del uso de la tierra. La adquisición de información sobre el estado del uso de la tierra en mi país ha logrado avances significativos en tecnología y métodos. El proceso técnico de la primera etapa es: imágenes de teledetección → interpretación manual, compilación manual y medición de área → resumen de estadísticas en un libro. Desde la interpretación hasta la medición del área, cada paso requiere una gran inversión de mano de obra y lleva mucho tiempo. La segunda etapa utiliza una combinación de sistemas de información geográfica y teledetección. El proceso técnico es: imágenes de teledetección → interpretación manual → compilación y digitalización manual → resumen de mediciones por computadora → base de datos. Durante este período, se lograron grandes avances en el cálculo del área y se realizó un cálculo completamente digital, lo que redujo en gran medida la carga de trabajo y los errores en el cálculo del área. Sin embargo, aunque en esta etapa se utilizaron tecnología de detección remota y tecnología de sistemas de información geográfica, solo eso. Se trata de una combinación preliminar, aún no integrada o de utilización integrada. En la tercera etapa, se adopta la tecnología integrada de extracción de información de los sistemas de información geográfica y de teledetección. El proceso técnico es: imágenes digitales de teledetección → interpretación interactiva humano-computadora → resumen de mediciones por computadora → base de datos. En esta etapa se realizó inicialmente la integración de sistemas de teledetección e información geográfica y la combinación preliminar con GPS [3].
El continuo desarrollo y aplicación de las tecnologías de la información, especialmente la tecnología "3S", ha tenido un gran impacto en los trabajos de estudio y seguimiento del uso del suelo. En comparación con los métodos tradicionales, actualmente tiene las siguientes ventajas: ① Utilice la detección remota para descubrir activamente información sobre el cambio de uso de la tierra y extraer el área general de las parcelas modificadas, mientras que los métodos tradicionales solo pueden informar pasivamente por parte de unidades o individuos que utilizan la tierra, lo que resulta en en la subregistro y las omisiones La situación de la presentación de informes aumenta la objetividad del seguimiento. ②Los datos de medición GPS y los datos de detección remota se almacenan digitalmente y se pueden ingresar directamente en el sistema GIS para formar mapas, evitando errores causados por múltiples transferencias y compensaciones en los métodos tradicionales. ③ El uso del GPS como herramienta de medición no solo es rápido sino también muy preciso. Puede funcionar las 24 horas del día y es fácil de operar. ④ En comparación con los métodos cartográficos tradicionales, se reconocen las ventajas de los SIG. El punto más importante es que los mapas digitales se pueden utilizar para análisis, síntesis, extracción y modificación espacial de manera muy conveniente y rápida, y el ciclo de mapeo es corto y el costo es bajo.
⑤ El uso de la tecnología integrada "3S" puede completar mejor el monitoreo dinámico de los recursos de la tierra en todos los niveles, proporcionando un nuevo medio para la investigación y el registro de los cambios de la tierra. En comparación con los métodos tradicionales, no solo mejora la precisión de la adquisición de datos, sino que también mejora en gran medida la eficiencia del trabajo [5].
4 Aplicación de la tecnología de la información en el estudio y seguimiento del uso del suelo
4.1 Aplicación de la tecnología RS en el estudio y seguimiento del uso del suelo
La tierra existe en la superficie del tierra Los productos naturales, la ubicación fija de la tierra, el área limitada, las diferencias regionales, la diversidad y variabilidad de las condiciones de utilización determinan que el monitoreo dinámico del uso de la tierra sea un proyecto técnico enorme y complejo. Debido a que la tecnología de observación de la Tierra por teledetección tiene las ventajas de una amplia cobertura, una fuerte macroscopicidad, información rápida, precisa, puntual, de ciclo corto, multitemporal y rica e integral, la gente ha estado interesada en la aplicación de la teledetección por satélite en los estudios terrestres desde el siglo XIX. Los primeros días del desarrollo de la teledetección por satélite tienen grandes esperanzas y se utilizan comúnmente en el mapeo y monitoreo de estudios territoriales. Los países desarrollados como Estados Unidos y Europa occidental también producen mapas de uso de la tierra a pequeña y mediana escala para países del tercer mundo como Tailandia. , México y Kenia [4].
Con el desarrollo de la tecnología de sensores, la tecnología de plataformas de aviación y aeroespaciales y la tecnología de comunicación de datos, la tecnología moderna de detección remota ha entrado en una nueva etapa que puede proporcionar una variedad de datos de observación de la Tierra de forma dinámica, rápida, precisa y por múltiples medios. Constantemente surgen nuevos sensores, que han evolucionado desde un solo sensor en el pasado hasta múltiples tipos de sensores en la actualidad, y pueden obtener imágenes de teledetección con diferentes resoluciones espaciales, temporales y espectrales en diferentes plataformas de teledetección aeroespacial y de aviación. La resolución espacial de las imágenes de teledetección ha alcanzado el nivel del metro; la resolución espectral ha alcanzado el nivel del nanómetro, y el número de bandas ha aumentado a docenas o incluso cientos, el período de retorno puede alcanzar varios días o incluso diez horas [6]. El desarrollo de la tecnología de teledetección ha aportado gran ayuda al estudio y seguimiento del uso de la tierra.
La teledetección es la principal fuente de información para el estudio y seguimiento del uso de la tierra. El seguimiento por teledetección se divide principalmente en dos partes: interna y externa. La industria interna obtiene información sobre el cambio de uso de la tierra a través de una serie de procesamiento de imágenes y realiza investigaciones y verificaciones de campo para analizar el estado actual del cambio de uso de la tierra [7]. Los métodos de seguimiento y estudio del uso de la tierra más utilizados se pueden dividir en dos tipos: método de comparación píxel por píxel y método de comparación posterior a la clasificación. El método de comparación píxel por píxel primero compara las diferencias en las características espectrales de las imágenes de la misma fase en diferentes años en la misma área para determinar la ubicación de los cambios en el uso de la tierra. Sobre esta base, luego se utiliza el método de clasificación para determinar la tierra. utilizar información de cambio. Este método generalmente puede detectar píxeles que han cambiado de manera más sensible, pero no puede obtener información específica del tipo de cambio de uso de la tierra al mismo tiempo. El método de comparación posterior a la clasificación consiste en clasificar primero las imágenes de diferentes fases; toda el área de supervisión, y luego al comparar los resultados de la clasificación en la misma ubicación en cada imagen, y luego determinar la ubicación y el tipo de cambio de uso del suelo, este método puede obtener una matriz detallada de transformación del uso del suelo, pero este método obviamente se ve afectado por el error causado por la clasificación separada, y será imposible evitar exagerar el alcance del cambio. En vista de los aspectos insatisfactorios de los dos métodos anteriores, algunos investigadores han propuesto el método de análisis de componentes principales después de superponer imágenes de detección remota multitemporales. Este método consiste en clasificar las imágenes superpuestas en lugar de clasificar las imágenes de cada fase por separado, lo que reduce en gran medida la exageración del grado de cambio. El método técnico adoptado actualmente es seleccionar imágenes satelitales de dos fases como fuente de datos principal, realizar corrección geométrica, registro geométrico y fusión de datos en ellas, y descubrir directamente la información característica del cambio mediante la extracción automática por computadora y la interpretación interactiva persona-computadora completa. mapeo de cambio dinámico [6].
4.2 Aplicación de la tecnología SIG en el estudio y seguimiento del uso de la tierra
Cualquier característica del mundo físico está firmemente impresa en el tiempo y el espacio, y más del 80% de la información está relacionada con ubicación geoespacial. El sistema de información geográfica surgió en Canadá y Estados Unidos en la década de 1960. Desde una perspectiva técnica y de aplicación, un sistema de información geográfica es un sistema informático que recopila, almacena, gestiona, analiza, muestra y aplica información geográfica. y procesa información geográfica masiva La tecnología general para datos es una herramienta, método y tecnología para resolver problemas espaciales. Como herramienta, tecnología y disciplina importante para adquirir, procesar, gestionar y analizar datos geoespaciales, ha recibido una amplia atención y un rápido desarrollo. En los últimos años, funcionalmente, SIG tiene poderosas funciones de adquisición, almacenamiento, edición, procesamiento, análisis, salida y aplicación de información espacial [8].
Los sistemas de información geográfica se utilizaron por primera vez en la gestión ambiental y de recursos, y se utilizaron más comúnmente en combinación con la teledetección. Uno de ellos es utilizar información de teledetección para ayudar en la interpretación de los tipos de uso de la tierra con el apoyo de. la base de datos básica del SIG y mejorar la precisión de la clasificación. El segundo es utilizar la información más reciente sobre el estado del uso de la tierra obtenida a partir de datos de detección remota para complementar y actualizar la base de datos del SIG para mantener la actualidad del SIG. El tercero es utilizar la superposición espacial del SIG. análisis y otras funciones para realizar análisis superpuestos del estado del uso de la tierra en diferentes períodos para monitorear los cambios en el uso de la tierra y ayudar en la toma de decisiones sobre la tierra [9].
La información territorial se divide principalmente en información de ubicación geográfica e información de atributos. La clave para la aplicación de SIG en el estudio y seguimiento del uso de la tierra es el establecimiento de una base de datos, además de satisfacer las necesidades de la cartografía convencional. la base de datos debe ser capaz de gestionar actualizaciones dinámicas y tener la capacidad de procesar grandes cantidades de datos. La construcción de una base de datos sobre el uso de la tierra es un proyecto sistemático enorme y sus operaciones de ingeniería tienen una amplia cobertura, un gran volumen de datos y requisitos de alta precisión. fuerte sistematicidad. La aplicación de la tecnología SIG en el estudio y monitoreo del uso de la tierra generalmente tiene los siguientes procesos técnicos: formulación de procesamiento de datos, procesamiento de escaneo de datos de cuadros, recolección y procesamiento de datos de imágenes de teledetección, procesamiento de entrada de datos de atributos, procesamiento de empalme de gráficos, análisis y procesamiento de bases de datos, y luego, a través de la inspección de integración, se llevan a cabo inspecciones de tres niveles mediante la inspección de bordes y la inspección de resultados estadísticos de datos para garantizar la exactitud y precisión de la base de datos de uso de la tierra [10].
4.3 Aplicación de la tecnología GPS en la gestión de recursos terrestres
El GPS, como nuevo método de posicionamiento moderno, tiene las ventajas de una distribución de puntos flexible, velocidad de cálculo y observación en todo clima y alta La precisión ha ido reemplazando gradualmente a los instrumentos convencionales en cada vez más campos y ha traído cambios revolucionarios al trabajo de topografía y cartografía.
La aplicación de la tecnología GPS en el estudio y observación del uso de la tierra se refleja principalmente en los siguientes aspectos: ①Establecimiento de una red de control de alta precisión y disposición de puntos de control de fotografías aéreas. El establecimiento de una red de control de alta precisión puede proporcionar un sistema básico para el establecimiento de instalaciones de datos espaciales. El GPS también se usa ampliamente para el diseño de puntos de control de imágenes de levantamientos aéreos, lo que mejora en gran medida la eficiencia del trabajo. ② Llevar a cabo la recopilación de datos para parches de mapas modificados y pruebas complementarias de nuevas funciones. Para parches sin cambios y características recién agregadas en fotografías aéreas, el posicionamiento dinámico GPS se puede usar en el campo para recolectar datos a lo largo del límite exterior de cada parche modificado, y los datos recolectados se pueden procesar usando programas especiales aleatorios [10].
El desarrollo de computadoras, RS, GIS, GPS y otras tecnologías de la información está en ascenso en nuestro país, y el valor económico y social que crean es cada vez más prominente. La estrecha integración de la tecnología "3S". y la gestión de los recursos terrestres será cada vez más perfecta en el futuro. La aplicación en el estudio y seguimiento del uso de la tierra ya no aparece como un sistema separado, sino que se desarrolla gradualmente en la dirección de la integración. Se pueden usar métodos de detección remota (RS) para descubrir áreas cambiantes de manera proactiva y rápida, se puede usar tecnología GPS diferencial para obtener con precisión la cantidad y naturaleza de los cambios en el uso de la tierra, y los SIG administran datos gráficos y datos de atributos del uso de la tierra (como tipos de uso, propiedad, número de Tuban, etc.) se ha convertido en una herramienta efectiva para el cambio y monitoreo del uso de la tierra.
Referencias
［1］Li Hong. Sobre la tecnología de la información y el desarrollo de la agricultura de mi país［J］, 2006, 2: 65～66
<. p >[2] Zhang Shiquan, Cao Guangda, Zhang Lichao. Aplicación de la tecnología de la información espacial en la gestión de recursos terrestres [J] Henan Land and Resources, 2006, (1) 42～43[3] Wang Hongzhi, Zhu Junlin. Progreso tecnológico en el uso de datos de teledetección para extraer información sobre el estado del uso de la tierra en mi país［J］. Teledetección de tierras y recursos, 2000, (3): 1～6
[. 4] Huang Fukui, Sobre la aplicación de la tecnología de teledetección en el uso de la tierra Aplicación en monitoreo dinámico [J China Land Science, 1998, 12 (3): 21～25
[5] Zhang Xianfeng, Cui Weihong. Uso de tecnología RS, GPS y GIS para realizar dinámicas de uso de la tierra a gran escala. Investigación experimental sobre monitoreo [J Progress in Geographic Science, 1996, 18 (2): 137～146
[6]. ] Wang Sumin, Zhai Huiqin. Aplicación de la tecnología de teledetección en cambios de uso/cobertura del suelo en mi país [J ]. Información geoespacial, 2 (2): 31～32
[7] Pang Lei. , Zhang Dafu, Liu Jianling. Investigación sobre la aplicación del monitoreo dinámico de sensores remotos en la gestión de tierras y recursos [J Zibo Journal of the Academy of Sciences (Edición de Ciencias Naturales e Ingeniería), 2002, 4 (4): 56～58.
[8] Zhou Yuan, Ji Shuye. Aplicación del sistema de información geográfica en la gestión de tierras y recursos［J］. Henan Land and Resources, 2005, (4): 38～39