在空间信息科学和技术飞速发展的历史机遇下，时任美国副总统的戈尔于1998年提出“数字地球”战略。此后，该理念在众多专业领域得到推广，“数字流域”就是其中之一。进入21世纪以来，我国水利界先后提出了“数字海河”、“数字黄河”、“数字长江”等一系列数字流域的建设规划，其中“数字黄河”工程已经付诸实施。“数字流域”的建设为我国研究和解决江河水利与水害问题提供了高科技手段和支持平台。“数字流域”内容庞杂，从整体框架上可以分为三层：数据层、模型层和应用层。土地利用信息作为“数字流域”最重要的数据层基础信息之一，占有举足轻重的地位，是流域管理各项工作特别是防洪救灾工作的重要依据。

本文充分依托GIS、RS等现代空间信息技术，以松花江干流防洪区为研究区，针对防洪救灾的工作需要，首次提出多时相、多细度、多尺度的土地利用信息复合提取策略和方法，以期为“数字流域”研究添砖加瓦，促进我国流域管理和防洪救灾工作的现代化，与水库、防洪堤等“硬件”水利设施一起，共同构筑防洪救灾的铜墙铁壁。

一、问题提出

土地利用是人类根据土地的特点，按一定的经济与社会目的，采取一系列生物和技术手段，对土地进行的长期性和周期性的经营活动。土地利用是一个把自然生态系统变成人工生态系统的过程，包含着自然与社会经济双重属性。土地管理、经济、军事、全球变化等部门或研究领域对土地利用问题早有涉猎，特别是遥感技术诞生以后，土地信息提取更为相关研究所关注。以往的防洪救灾工作中主要借鉴土地管理等部门的土地利用数据和信息，却没有专门针对防洪救灾工作的实际需要来划分土地利用体系、提取土地利用信息。

防洪救灾工作可以概括为灾前御灾、灾中灾后救灾和灾后估灾三个主要方面。为了做好相关工作，就需要深入了解区域洪灾的孕灾环境、致灾因子、承灾体。洪灾中，洪水是最为重要的致灾因子，土地利用信息则包含着区域洪灾灾害系统中丰富的孕灾环境和承灾体信息。

（1）土地利用包含孕灾环境信息。区域洪灾的孕灾环境可以进一步分为地形、水系、植被、土壤等多个因素。而土地本身是由气候、地形、土壤、植被等多要素共同构成的自然综合体。通过土地利用自然与社会经济的双重属性进行分析，可以对区域洪灾的孕灾环境形成详细和具体的认识。例如，河流、湖泊、水库本身作为水系的有机组成部分，是分析洪水水文过程最重要的环境变量；非水域用地影响雨水的截留、下渗、蒸发等水文要素及产汇流过程，因此同一区域不同的土地利用方式，其地表产流量和汇流速度有所不同。所以分析土地利用状况，有助于地表水文过程的分析和预测。

（2）土地利用包含承灾体信息。洪灾中的承灾体可以分为人、建筑物、资产、农业、环境等几类。这几类承灾体的空间分布可以通过土地利用来得到综合反映。例如，城镇用地内人口、建筑物密集，各类资产富集；而林地、草地的单位面积内经济含量较低，且灾后恢复能力强；湖泊、坑塘、沼泽地等洪水过后一般不成灾；盐碱地则会因洪水的冲洗而盐碱化程度降低，因洪水而受益。

综上所述，土地利用信息包含着丰富的孕灾环境和承灾体信息，可突出应用于洪灾的易发性和易损性分析，对于防洪救灾工作具有重要的指导意义。因此，有必要根据防洪救灾工作及流域管理的需要提取土地利用信息。

二、松花江干流防洪区土地利用信息复合提取

(1)工作依据和内容

过去的土地利用相关研究中，由于数据源精度、地图比例尺的限制以及工作目的不同，季节性河流、甚至是宽度较窄的常年河等水系信息被不同程度的忽略了。但对于防洪救灾工作，水系信息的重要性不言自明。另外，不同利用类型的土地对于防洪救灾工作意义不同。例如居民地是防洪救灾工作的重点区域，而未利用土地之于防洪救灾，则意义轻微。因此在充分考虑工作量和任务需求的情况下，提出松花江干流防洪区土地利用信息复合提取的策略和方法，其内容和特点包含三个方面：①既提取瞬时静态全域土地利用信息，又提取常时动态水系信息；②不同用地类型实行不同详细程度地分类；③不同用地类型按照不同空间精度来提取，且既提取面状土地利用信息，也提取河流等线状信息。以上三个特点可概括为多时相、多细度、多尺度。

(2)工作区概况与数据来源

松花江干流防洪区范围根据该流域历史洪水记录的最大洪水范围来确定，工作区面积11万余km2，涉及或完整覆盖黑龙江省、内蒙古自治区和吉林省的近70个县市，地跨高斯-克吕格投影的51、52、53三个投影带。本项工作中利用的数据源主要包括历史洪水记录、1：5万地形图（主要是1990年代国家测绘局绘制、出版的）、2000年ETM+影像。

(3)技术路线

本项工作的技术路线如下：（1）根据松花江干流历史洪水资料，确定研究区的大致范围；（2）地形图扫描、配准，结合历史洪水资料，确定研究区的精确边界和范围；（3）利用2000年ETM+影像的4、3、2波段合成假彩色图像（分辨率为28.5m，简称image1），并进一步与全色波段融合，获取高分辨率的假彩色图像（分辨率为14.25m，简称image2）；（4）根据地形图对image1和image2进行几何纠正，并对纠正后的图像按1：25万地形图标准分幅来拼接、镶嵌和裁减；（5）根据地形图和1：5万地形图要素分类与代码国家标准（GB/T15660-1995）提取研究区主要水系信息，并根据image2更新水库等信息；（6）以1：25万地形图标准分幅为工作图幅，通过目视解译的方式根据裁减后的image1、image2和地形图来分幅提取土地利用信息；（7）对分幅的水系和土地利用数据进行检察和拼接，最后按Lambert Conformal Conic投影（具体投影参数文中略）拼接生成松花江干流防洪区水系数据和土地利用数据。

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