1 综述

“资源三号”作为我国自主发射的第一颗民用高分辨率立体测绘卫星，打破了长期依赖国外高分辨率遥感卫星数据的局面，其影像数据自2012年卫星成功发射以来，在国土、环境、灾害监测、城市规划各个领域得到广泛应用。从测绘领域来看，资源三号卫星搭载2.5m分辨率全色CCD相机以及10m分辨率多光谱相机，除了满足资源遥感探测需求，卫星影像无控制点立体测量平面精度达到10m、高程精度达到6m；带有控制点定向后平面精度达到3-4米、高程精度达到2-3米，具备1:5万地形图测绘和1:2.5万地形图修测能力[1]。由于“资源三号”卫星影像数据的重访周期短，每59天实现对我国领土的一次覆盖，数据快速获取、较高空间分辨率以及立体采集能力使其在本次地理国情普查中也发挥了重要作用，多家测绘部门应用资源三号影像生产国情普查DOM底图数据和数字高程模型（DEM），并利用“资源三号”影像开展国情普查和专题应用[2]。

北京第二机场南各庄场址选址于永定河北岸，北京市大兴区榆垡镇、礼贤镇和河北省廊坊市广阳区之间，拟征地面积约为30-35km2。为了更好地论证机场建设的可行性，需要从机场建设对声环境影响、地表/地下水环境影响、规划相容性、生态环境影响、空气环境影响、固体废弃物环境影响等多方面进行环境评价，本文基于国产高分辨率资源三号测绘卫星，应用2013年9月获取的国产资源三号卫星影像制作数字高程模型（DEM）和数字正射影像（DOM）底图，通过面向对象分割和遥感解译等技术制作地表覆盖数据，并结合环评要求，针对生态质量现状制作土地利用现状图、植被类型图、土壤侵蚀图、景观类型图等专题图、计算景观指数，并开展统计分析，为《北京新机场项目环境影响报告书》提供数据和分析参考。

2 关键技术和流程

本次应用示范中主要的关键技术和流程包括以下三方面：

（1）应用资源三号立体卫星影像制作DEM和DOM；

（2）应用上述DOM底图和DEM数据，制作地表覆盖产品,开展多种环评专题数据制作；

（3）应用数据成果开展统计和景观参数计算和统计应用。

本次采用了资源三号卫星1级产品，包括已经过辐射校正、传感器校正，没有进行几何校正的影像数据，以及影像轨道、姿态、相机参数文件。环境评价区为北京第二机场外扩5km范围，为了保障评价区的有效性和可扩展性，本次评价区北京第二机场范围外接矩形外扩6km范围，如图1。

2.1应用资源三号立体卫星影像制作DEM和DOM

利用资源三号前、中、后视影像，通过有理多项式模型（RFM）进行模型定向，通过控制点量测和自动影像匹配（可进行多视组合匹配，加权生成DSM），提取数字地表模型（DSM），通过滤波和人工编辑得到DEM成果。在DEM生产基础上，应用资源三号卫星影像制作DOM，采用单片纠正方法，利用控制点和DEM生成DOM。控制点来源主要为外业采集、往年资料数据、外业采集影像控制点数据以及控制点库数据。生产DOM包括正射纠正消除地形影响、全色与多光谱数据融合匀色、镶嵌、分幅裁剪4个主要步骤[3]。应用资源三号立体卫星影像制作满足国普要求的DEM和DOM的具体处理流程见图2。

图2 资源三号卫星影像生成DEM和DOM流程图

2.2环评数据遥感解译流程

在DEM和DOM基础上，应用资源三号卫星影像开展遥感解译，参照专业环评机构提出的要求和相关行业标准，在北京第二机场规划范围评价区，结合已有的DOM地图，目视判读提取建筑区、道路和水域，再利用基于已有参考矢量数据的面向对象分割分类技术[4]，通过拓扑关系处理，制作国情普查地表覆盖成果。建立地表覆盖编码、土地利用编码和景观类型对照关系，可参照表1。结合DEM、植被现场调查样本数据、表1编码分类对照关系，采用遥感影像解译、地形坡度分类和地表覆盖数据提取的方法，制作土地利用现状图、植被类型图、土壤侵蚀图、景观类型图，并结合解译和制图成果进行基本统计，满足北京第二机场环境评价的需要，最终形成《统计分析报告》，流程见图3。

表1编码分类对照关系

图3 资源三号卫星影像遥感解译和专题图制作流程图

2.3生态环评和统计

2.3.1生态系统类型及特征描述

生态现状调查与评价采用现场调查和遥感影像解译相结合的方法，对机场评价区的生态现状系统现状汇总如下。

表2机场评价区生态系统类型及特征

2.3.2土地利用现状和统计

根据《第二次全国土地调查分类》和《土地利用现状分类》[5]对北京第二机场评价区（外扩6km）、占地区（机场范围内）的土地利用情况进行分割分类和统计。详见图4土地利用现状图和统计表表3。

图4  机场评价区土地利用现状图

表3 机场评价区和占地区土地利用类型现状统计表

根据图4和表3统计结果，通过遥感解译，该区域内主要土地利用类型包括9个一级类，下分14个二级类，评价区和占地区均以耕地为主，占整个机场评价区的46.64%，占地区54.08%。

2.3.2 植被覆盖情况和统计

结合土地利用现状分析和外业植被样本采集，对机场评价区、占地区的植被覆盖情况进行分割分类和统计。详见图5和统计表表4。

图5 机场评价区植被覆盖图

表4机场评价区和占地区植被现状统计表

根据图5和表4统计结果，评价区植被覆盖区域面积共355.11km2,占整个评价区面积的74.1%，占占地区的74.78%，以农田为主，其次是各种林地。

2.3.3土壤侵蚀现状与统计

通过对评价区的植被、地形等因素分析后，将植被类型和地形坡度进行图形叠加处理，根据植被盖度、坡度等指标，参照土壤侵蚀分类分级标准（SL190－2007）[6]，分析评价区土壤侵蚀类型及强度，对本区土壤侵蚀进行分类评价，绘制出评价区土壤侵蚀现状图图6。

图6 机场评价区土壤侵蚀程度图

由图6可以看出，评价区土壤侵蚀强度以微度、轻度侵蚀为主，本项目征地范围内土壤侵蚀强度以轻度侵蚀为主，其中道路、水体、建筑等无侵蚀用地。

2.3.3景观成果与统计

景观图是通过对评价区的土地利用成果进行综合后得到的景观成果。经分析，该评价区包括林地、农田、裸地、居住、工矿、水域湿地等6大类景观[7]，绘制出评价区景观图图6。根据景观图各景观统计结果，进行景观指数计算。具体包括斑块类型面积CA、总面积TA、斑块类型占景观面积的比例PLAND、斑块数NP、斑块密度PD、最大斑块指数LPI、边缘密度ED、斑块分维数、Shannon多样性指数SHDI、景观分离度Si[8]。按照评价区中景观类别统计结果如表5和表6。

表5机场评价区景观指标统计表

整体景观指数统计结果如下：

表6 机场评价区整体景观指标统计表

图7 机场评价区景观图

根据图7和表6可知，农田景观的斑块面积、斑块数、斑块密度最大，表明农田景观具有最大的景观优势度，其次是林地景观，其他景观所占比重较少。该结果可为北京第二机场未来规划景观分析提供依据。

4 总结

资源三号卫星的重访周期短、成像范围广，较之传统测绘可以克服困难地区的局限，提高更新速度，本文结合北京第二机场环境评价需求，考察资源三号卫星国情普查数据制作和成果应用。提出了针对北京第二机场评价区的正射影像图和数字地形制作流程，利用面向对象的分割分类技术，进行国情普查地表覆盖提取，并基于基础地理信息成果、覆盖成果、编码对照表、外业植被样本等，获取评价区的土地利用类型、植被类型、土壤侵蚀类型等生态环境质量现状，最终提取评价区土地利用数据、植被数据、土壤侵蚀数据，生成各种专题图和分类统计表，计算景观参数，依据各项数据和图表对评价区域的生态现状给出定量评价。上述基于国产卫星资源三号的国情普查成果应用示范，可为国情普查成果在更多领域提供数据支撑和分析提供参考。

参考文献

[1] 唐新明,张过,等. 资源三号测绘卫星三线阵成像几何模型构建与精度初步验证[J]. 测绘学报. 2012, 41(2):191-198.

[2] 刘丹丹,刘江,余凡.资源三号卫星数据矿山地质环境调查研究[J].测绘与空间地理信息,2013,36(8):12-14. 

[3] 马治,熊康军,等.基于资源三号卫星影像的1:50000数据生产试验[J]. 测绘与空间地理信息, 2012,35(11):214-216.

[4] 王卫红,夏列钢,等.面向对象的遥感影像多层次迭代分类方法研究[J].武汉大学学报-信息科学版,2011,36(10):1154-1158.

[5] GB/T 21010-2007. 土地利用现状分类[S].中华人民共和国国家标准.

[6] SL 190-2007.土壤侵蚀分类分级标准[S].中华人民共和国水利行业标准.

[7] HJ 19-22011.环境影响评价技术导则[S].中华人民共和国国家环境部.

[8] 李红波,张小林,等.欠发达地区聚落景观空间分布特征及其影响因子分析-以安徽省宿州地区为例[J].地理科学,2012,32(6):711-715.