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PAGE我国个人所得税制的问题与研究引言随着我国经济持续快速的增长,个人所得税的税收额在不断的攀升,它在税收结构中结构中的地位正日渐提高,现在,已经成为了我国第四大税种,但同时我们也注意到了,在财政收入聚拢更多的同时,它暴漏出了一些问题。所以,研究如何完善我国个人所得税适应市场经济发展有着积极地现实意义。本文的研究目的就是想从个人所得税的自身出发,解释适度上的漏洞,表明个人所得税完善的必要性。个人所得税的改革无论是对于政府还是纳税人都是有利的,通过个人所得税的改革来达到增强公平提高效率的目的,那么,想要完善个人所得税制度,应该考虑哪些方面的问题,才能实现改革的成功是本文研究的对象,本文通过对我国个人所得税近二三十年的发展来进行回顾,对现阶段个人所得税的运行展开分析,总结出我国个人所得税制度的问题,并对制度的完善提出建议。 一、中国个人所得税法的概念、地位以与历史沿革。我国在很长的时间段内没有征收过个人所得税,十一届三中全会是我国个人所得税开征的分水岭。随着对外开放政策的出台,我国对外经济事项日益丰富,为了与国际接轨,同时也为了维护我国的税收权益,1980年9月,全国人民代表大会公布了中华人民共和国个人所得税法,开征个人所得税。随后,作为补充,1986年国务院发布了中华人民共和国城乡个体工商业户所得税暂行条例,1987年国务院发布了中华人民共和国个人收入调节税暂行条例,形成了个税三税鼎立的局面。随着我国经济体制改革的不断深入,原有的三税体系已不能满足社会的要求。于是,在1993年将三税进行合并,颁布统一的个人所得税法,并与1994年国务院发布的中华人民共和国个人所得税法实施条例相配套,1999年、2005年、2007、2011年又先后对个人所得税法进行了六次修订,形成了现行的个税体系。个人所得税及其相关法律在新中国经历了一个从无到有,在发展中不断认识、不断完善的过程。作为税法体系重要组成部分,个人所得税法既具有税法的基本特征,又具有自身的特点。随着中国市场经济的发展,税法在国民经济中发挥着越来越重要的作用。首先它是国家组织财政收入的法律保障;其次税法是国家宏观调控经济的法律手段;第三,税法对维护经济秩序有重要的作用;再有,税法有效地保护纳税人的合法权益;最后,税法是维护国家利益、促进国家经济交往的可靠保证。中国现行的个人所得税制主要有以下三个方面的特点:1、分类征收:中国现行的个人所得税采用分类所得税制,将个人取得的各种所得划分为11类,分别适用不同的费用减除规定及高低不等的税率和优惠办法。2、累进税率与比例税率并用:累进税率体现公平,调节收入水平。比例税率体现效率,以实现普遍纳税。3、采用定额和定律两种方法减除费用中国目前对工资、薪金所得和企事业单位的承包、承租经营所得等项目,每月减除费用3500元;其他收入采取定额和定率两种方法减除费用,每次收入不超过4000元的,定额扣除800元的费用;每次费用收入4000元以上的,按收入的20%减除费用,如劳动报酬所得、稿酬所得等;但对股息、红利、偶然所得等非劳动所得,计算纳税时不扣除费用。二、中国个税法律实践面临的问题(一)分项所得税制不适应经济发展的需要当前世界各国采用的个人所得税税制分为分项所得税制、综合所得税制合混合所得税制。我国现行个人所得税采用的十分项所得税制,即对各项应税所的分别规定扣除标准和税率,分别进行征税。这种方式具有源泉课征、操作简便的特点。这种税制在我国经济起飞初期,曾经在加强税源管理、缓解社会分配不公、增加财政收入等方面发挥了积极作用,但随着经济的发展,分项所得税制的缺陷逐渐显现出来。首先,分项所得税制容易造成税款流失。现行所得税法所列举的应税所得项目包括工资、薪金所得,个体工商户得生产经营所得,对企事业单位得承包经营、承租经营所得,劳务报酬所得,稿酬所得,特许全使用费所得,利息、股息、红利所得财产转让所得,偶然所得等。一方面,随着经济得发展现有应税项目分类可能无法覆盖新出现的收入种类,如股票转让所得等资本性收益所得就没有包括在内,这势必影响个税税基的扩大;另一方面,由于各项应税所得分别按照不同的税率和扣除标准计税,纳税人很有可能将收入从扣除额低的项目转移至扣除数高的项目,或者将税率高的项目转移至税率低的项目,造成税款的流失。其次,分项所得税制会造成税赋的不公平。这是因为按照现行的税制,收入相同的纳税人,因为收入来源的不同,税收的负担也会不同,这样实际上违背了“受益和税赋相当”的基本原则。而且这种不公平,也会进一步刺激纳税人避税和逃漏税的动机,为税收监管带来更大的难度。(二)累进税率级数过多,最高边际税率过高与其他国家相比,中国个人所得税的累进税率级数过多,对于工薪所得的累进税率级数有七级,而英国、美国、日本等国家都为五级。与累进税率级数相拌生的,是最高边际税率过高——工薪所得最高税率达到了45%。这对于税收和国家的经济发展都会造成负面影响:一是过高的边际税率不利于我国民间投资资本的积累;二是税率阶梯设计过于繁杂,操作难度大,不适应我国现有的征管水平;三是级次过多的边际税率,会使许多人为了降低边际税率档次而想方设法隐瞒各项所得,从某种意义上讲,它强化了纳税人的偷逃税意识;四是在现行税收制度和税收征管水平下,真正依法缴纳个人所得税的是处于中下收入水平的工薪阶层,这从某种意义上更加剧了纵向不公平。(三)个人所得税征收、监管手段落后由于当前计算机税务数据网络仍未在全国范围内建立,税收征管手段还比较落后,对于个人所得税纳税人的情况也没有详细的登记,这直接导致了个人所得税征管上的漏洞。目前个人所得税法规定,“以支付所得的单位或个人为代缴义务人”,即所谓的“代扣代缴”的税收征管方式,而现实的情况是,相当一部分代扣代缴单位没有认真履行义务,造成了税款的流失。同时,随着市场经济的改革与发展,公民的收入已经打破了单一工资收入制的格局,收入来源已经扩展到各种实物、有价证券、各种形式的福利,甚至是“灰色收入”。这些收入普遍以现金支付,较为分散隐蔽,进一步增加了实施监控的复杂性和难度,尤其是对一些特种行业、高收入的阶层的监控更显薄弱。而众所周知,个人所得税应该是对高收入者通过累进税率调节收入,如果对这部分人群的税收征管失效,个人所得税在国民经济发展中所起的作用将大打折扣。综上所述,我国现行的个人所得税法,由于立法时的历史局限性,当时国民生活水平普遍较低,生活费用低廉,因此个人所得税的征收起点处于比较低的水平;同时,由于当时中国经济的市场化程度布告,缺乏有效的资本和货币市场,国民收入来源有限;加之我国税收制度的不健全和税收征管基础的薄弱,因此采用了比较简单的分项征收和按月计提的税务模式;再有,出于扩大财政收入的比较现实的考虑,在过去的十年中,我国个人所得税的征收重点集中在工薪阶层。而今天看来,以上这些特征,与中国市场化和现代化的进程是脱节的,同时与“缩小贫富差距、建立和谐社会”的目标也有距离,因此对于现行个人所得税进行改革是十分必要的。一方面个人所得是所得税种中纳税人最多的一种,征管工作量大;另一方面个人所得税也是最复杂、最难管的税种之一,应税项目多,计算公式多,再加上个人收入多元化隐性化,现金交易的大量存在,税源难以监控,尽管计算机信息技术在中国运用十分广泛,但税务系统内部缺乏必要的部门配合和监管手段,政府部门画地为界,缺乏全国范围内统一的信息规划和信息共享。税务机关缺乏技术手段限制了对纳税人个人信息的掌握。如果个人恶意隐瞒收入来源和收入水平,或者使用现金交易逃税,将很难加以监控。同时,技术落后对申报纳税人带来了极大不安全和不便。尚未形成以计算机网络为依托的现代化征管手段。(四)起征点设定不合理个人所得税应纳税所得额是取得的收入减去税法规定的费用扣除标准后的余额。我国个人所得税法分别规定了工资薪金、个体工商户生产经营所得、企事业单位承包承租经营所得以及劳务报酬等各分项所得的费用扣除标准。随着我国国民经济持续高速的增长,执行了二十年的针对工薪收入的800元的起征标准,成为近年来人们争论最多的焦点。尽管2011年对于个人所得税法的修订,将起征点提高到3500元,但个税起征点并非越高越好。如果过度提高工资薪金所得费用的扣除标准,那么我国的纳税人群将会大大缩小,导致政府财政收入大幅缩减,最终影响政府用于提供公共服务的资金。我国税收的一个特性是取之于民,用之于民,税收收入大幅缩水,势必会严重影响政府职能的发挥,最终降低人民群众的福利水平。目前这种“一视同仁”的起征点设定,至少会在两各方面遇到挑战:一方面,中国不同区域经济发展的不均衡性决定了起征点的设定不能搞“一刀切”;另一方面,对于扣除费用的估计没有考虑到纳税人的自然状况,如婚姻状况、年龄大小、健康状况、有无赡养老人及子女数量等等,因此在不考虑纳税人家庭情况的前提下设定的费用扣除额,影响了个人所得税的真正的公平性和有效性。(五)分类所得税的缺陷我国现行个人所得税实行分类征收办法。在具体应用中,对各种所得,分别以其不同来源不同扣费,分别采用不同征税标准,分别计征,对不同来源的所得,用不同的征税标准和方法。虽然具有简单。透明的特点,但在公平性方面存在明显缺陷,不利于个税调节作用的发挥分类课征难以体现公平原则,相同收入额的纳税人会因为他们取得收入的类型,项目不同或来源与同类型的收入次数不同而承担不同的税赋,这就产生了横向不公平,不同收入的纳税人,由于他们取得收入的类型不同而采用不同的扣除额、税率、优惠政策,甚至同类型收入由于此数不同而出现高收入者税赋轻、低收入者税赋重的现象,从而产生总想不公平。此外,不同类型所得的计征时间规定不同,分为月、年和次,不能反映纳税人的整体那谁能力,使课税带有随意性分类特征造成巨大的避税空间。对不同的所得税项目采取不同税率和扣除方法,可以使一些收入来源多的高收入者利用分解收入,多次扣除费用等办法避税,造成说得来元多的综合收入高的纳税人反而不用交税或交较少的税,而所得来源少且收入相对集中的人却要多交税的现象,在总体上难以实现税赋公平,而且税务部门往往要花费大量的精力来认定每个应税项目,还不是面临对收入项目定性不准或难以定性的困难,由此引发税务争议,既影响了征管效率,又可能出现税收执法的不公平。(六)征税范围问题在我国工资薪金能够达到起征个人所得税的并不多,这样就会对征收个人所得税时所产生的成本不利,而且个人所得税起征点也不算多,这又会使得征收的范围过小而被局限。我国没有一开始就按照区域、县市等标准进行个人所得税的征缴,只是通过税法笼统的开征,这又会使得我国的个人所得税的大资源流失,在人口密集的城市与人口稀少的城市都会流失税源,不利于我国进行全方位征收个人所得税的发展。在实际生活中,下列人所得并未纳入个人所得税征税范围:第一,从事农、林、牧、渔产业中的高收入者的所得未纳入征税范围。近些年来,随着生产力的发展,农业产业化水平的提高,农产品商品化的程度加大,农业中的种植业、养殖业、捕捞业的经营收入不断增加,从事农、林、牧、渔产业的个人形成了一定比例的高收入群体,但个人所得税未将其纳入应税范围。第二,对从事职业炒股、炒房等个人所得未纳入征税范围。近年来,从事职业的炒股、炒房等个人不断增多,该项资本所得理应纳入个人所得税的征税范围,否则与平等纳税的原则相悖。第三,附加福利尚未计入应纳税所得额范围。现行个人所得税主要是对合法所得和可以通过货币表现的,由雇主发放给纳税人附加福利征税,对大量以实物形式发放的附加福利则未征税。据统计,目前我国职工工资以外的附加福利收入约占工资总额的15%左右,还不包括职工没有拿到,却受益匪浅的那部分“暗补”。(七)征管手段和力度存在问题目前,我国对个人所得税实行的是自行申报和代扣代缴相结合的征管模式。自行申报制度的意义是明确纳税人和税务机关的权利和责任,培养纳税人的自觉纳税意识,减少税务机关征税成本和上门征税的干扰与征税过程中的不廉洁行为,建立政府与纳税人的诚信关系。但是从实际操作来看,由于监督制约机制不健全,加上某些征管机构工作人员服务意识不强,效果并不好。税务机关征收管理力量不足,一些地区征管手段还比较落后。同时,征管的社会环境较差,流通中大量使用现金,对个人财产缺乏登记核查制度,使税务机关不能对个人收入及财产状况获得准确信息,缺乏有效监控和稽核。扣缴义务人出于多方面的考虑,有时也会出现纳税申报不真实,甚至瞒报、漏报等问题(八)公民的纳税意识薄弱纳税意识是影响纳税成本高低和纳税效率的关键因素。个人所得税征收分类征收模式下采取税源扣除的方法,我国公民的纳税意识比较薄弱,纳税人拿到手的都是税后收入,很少有人关心或者有能力关心税前收入有多少,税额是如何计算的以及计算得是否正确。而且纳税人主动性不高,纳税部门不主动找上门,纳税人不会纳税,偷、漏税现象普遍存在。公民纳税意识不高,很大程度上是因为我国现行个税模式公平性较差,个税收入和支出比例不明确,削弱了公民纳税的积极性。三、中国个税法律改革的取向(一)实行分类同综合相结合的混合型税制结构模式从长远来看,建立综合所得课税模式是个人所得税改革的最终方向,通过借鉴发达国家个人所得税经验和发展趋势,我国的个人所得税制应创造条件逐步向综合税制过渡。但在目前个人收入难以得到有效监控的现实国情出发,完全放弃分类所得课税模式,在现阶段税务机关还未具备相应征管能力的情况下,实行“一步到位”式的改革还不现实。综合税制是方向,但不是一两天能够实现的,改革要推进,但还要做些研究工作,要把收入监控这个基础大好了,个税的综合税制才能够实现。根据我国经济社会的发展水平和税收征管的实际情况,从对个人收入分配分类的归纳合并入手,设计综合征收与分类相结合的税制模式。首先,将现行个人所得税法对个人收入的分类进行合并简化,根据不同所得的性质来源,将其中的九类所得(除偶然所得和其他所得)归纳为三大类:即将工资薪金所得、稿酬所得、劳务报酬所得合并为劳动所得;将个体工商户生产经营所得、承包承租所得合并为生产经营所得;将财产转让所得、财产租赁所得、特许权使用费所得、股息利息红利所得合并为资本所得。由于劳动所得特别是工资薪金所得是绝大多数中低收入者的主要收入来源,与个人体力、脑力付出直接相关,因此可视为勤劳所得,生产经营所得和资本所得与个人体力、脑力付出相关性较低,更多的是高收入者的收入来源,因此可视为非勤劳所得。对这三大类不同性质的所得,分别设置税率计征个人所得税,其次,改变现行个人所得税制对不同项目所得分别进行费用扣除的计税方法,对劳动所得、生产经营所得、资本所得等三大类所得实行统一的给以扣除标准,纳税人取得不同类别的所得,只能进行一次费用扣除。再次,统一不同类比所得的计税周期,即统一按年进行费用扣除,按年计算个人所得税。通过以上改革,统一了各类所得的费用扣除标准和计税周期,弥补了原税制分项分次扣除费用、计税周期混乱的漏洞,体现了综合税制根据个人总体收入水平计征个人所得税的特点,公平了不同收入人群的税负。同时,把个人收入分为劳动所得、生产所得、资本所得三大类,又有分类税制的特征,按不同收入类别的性质来源分别设置税率,可以适当降低工薪所得收入累进税率档次,提高资本所得的税率,有助于个人所得税调节收入分配功能的发挥,也兼顾了分类税制方便征管的优点,有利于提高个人所得税的征管水平。(二)实行税收指数化调整通货膨胀对个人所得税制度的扭曲主要表现在以下几个方面:一是虚构性收入问题,即在通货膨胀时期纳税者所得到的收入,事实上并不能反映其实际购买力的真实水平;二是收入级别的自然提高问题,即由于通货膨胀所导致的纳税人名义收入的增加会使纳税者自然地进入较高的收入级别,从而受制于较高的边际税率。通货膨胀的这两种扭曲无疑给个人所得税带来了制度上的不公平。为了消除这一不公平的影响,自20世纪70年代中后期,各发达国家都普遍采用了“税收指数化”形式将通货膨胀因素从现行税制中剔除出来。其重点放在税率结构和税赋减免这两个方面。对税率结构的指数化而言,各国一般都根据“消费物价指数”对所有收入级别实行指数化调整;对税赋减免而言,各国的普遍做法是对纳税人扣除等实行指数化,并对受通货膨胀影响较大的生计扣除等予以相应调整。(三)合理调整应税所得额随着住房分配制度、医疗制度、社会保障制度的改革,纳税人用于住房、医疗及社会保障方面的支出会明显增加。为此,新的个人所得税法应在这方面作出相应调整,尤其是要增加对子女教育费的特别扣除和对纳税人购买住房等财产所支付的利息费用的特别扣除。如为适应住房制度的改革,广泛发展消费信贷,促进居民消费,个人所得税法应对利息、股息、红利所得项目的应纳税所得额进行调整,调整后的应纳税所得额=利息、股息、红利所得-允许扣除的借款利息支出。允许扣除的借款利息支出是指纳税人从金融机构取得贷款用于购买住房、汽车、家用电器等耐用消费品所发生的利息支出。若是向非金融机构借款,如纳税人之间的相互拆借,其利息支出按照不高于金融机构同类、同期贷款利率计算的数额以内的部分准予扣除。有效调节利息、股息、红利所得的应纳税所得额,既易被纳税人接受,又可鼓励其借款消费,拉动有效需求。(四)有效控制个人收入源泉从根源上堵塞偷逃税漏洞,首先要限制或缩小现金支付的范围,然后由金融机构进行身份控制。在实名存款的基础上,借鉴国外经验,实行纳税人编码制度,为每个纳税人制定一个终身不变的专用号码,用于参加保险、银行存款、就业任职及申报纳税,并利用网络统一管理,便于税务机关高效控制税源。(五)拓宽税基,扩大课税范围随着我国经济的飞速发展,个人所得由单一向多元化,相对集中向分散化发展的趋势日益明显。个人收入额来源渠道增多,收入结构日益复杂,虽然个人所得税法规定所有居民和非居民纳税人都必须照章缴纳个人所得税,但许多新出现的所得种类无法征税,造成很多“真空地带”,形成另一种类型的不公平。因此扩大税基才是建立个人所得税的理想状态。应采取排除法对课程范围予以规定,即除了个人所得税法明确的免征范围外的全部收入均属于课征范围,在现行税制所规定的税源基础上将出现一些新的所得,如资本性所得、附加福利所得、实物所得等均列入征税范围之内。对那些附加福利和实物福利,有市场价格的按市场价格计算,无市场价格的按国家统一规定的标准来计算征税。(六)实行预付税款法预付税款法有两种形式,一种是预扣式,另一种是预估式,我国主要采用预扣形式。对有扣缴义务人的应税所得,将现行按月按次申报的办法,改为逐月或逐笔预扣,年度终了,双方分别向主管税务机关申报个人所得以及个人所得税的纳税情况,清算后多退少补。这种方法使得个人所得的支付方和收入方之间形成一种相互制约的科学机制,一旦双方申报的数额相差较大,就能够立即发现问题,防止税款的流失。同时,采用预扣方式,在纳税人得到其收入的时候,已由支付方按照一定标准扣掉所得税部分,一边取得收入,一边缴纳税款,对纳税意识相对薄弱的纳税人来说身不由己,对税务局来说可以提早收到税款,保证国家财政收入及时、完整地入库。(七)完善征管方法在完善征管方法方面,代扣代缴始终是一个行之有效的征收方式。现在要做的是明确代扣代缴的法律规定,代扣代缴义务人不能履行或不能很好地履行代扣代缴义务时,应怎样承担相应的法律责任,促进这一制度的完善。在全面落实代扣代缴制度的同时,要突出高收入人群中的个人所得税征管工作。主要是金融、保险、演出市场、广告市场等行业和部门的个人所得税的课征。这些人在日常经济生活中与社会各方面有着广泛的接触,影响面大,其收入也易引起社会上的关注。因此,认真抓好这部分人的个人所得税征管工作,可以克服人们的观望态度,求得心理平衡;也体现了税法面前人人平等的原则,带动一大批人自觉地执行税法,起到事半功倍的效果。为此,税务机关在基层要建立必要的信息渠道,掌握辖区内高收入者的基本情况,对高收入者逐步实行自行申报纳税,并对同一纳税人的自行申报情况和扣缴义务人的申报扣缴情况进行交叉稽核。近几年,我国个人所得税征收额增长速度较快,随着国民经济持续良好地发展,它将成为一个很有发展潜力的税种。随着公民纳税意识的增强和我国个人所得税制的进一步完善,个人所得税将进入社会成员的个人天地,成为政府调控经济生活及组织收入不可或缺的杠杆。结论总之,自从个人所得税实施以来,我国的个税收入从1981年的500万增至2011年的6054.09亿元,为调节国民经济和收入分配发挥了越来越大的作用。但综上所述,问题与困难依然存在,“十二五期间”,在着力调节收入和分配差距方面,需明确的很重要的一点就是通过税制改革等措施加大二次分配的调整力度。改革需结合我国的实际国情,学习国外的先进经验,不断探索,不断改革,首先逐步建立健全综合和分类相结合的个人所得税制度,充分考虑地区的经济差异;其次,根据全球个人所得税改革的方向和我国目前的现状,科学的设计税率,减少收入来源分类,简化计算步骤,在不需要专业知识的情况下,让纳税人能够算清自己要缴多少税,这样就能够提高纳税人的纳税积极性,其次,制定合适的起征点,伴随着社会的经济发展,物价水平和消费水平的提高,不能把起征点提得过高,如果过高,工薪阶层毋庸质疑是少缴税,减轻了负担,但同时富人交纳的税更多,用于收入再分配的来源会减少,受损的还是普通工薪阶层,通过改革个人所得税制度结构,加大对高收入者的征管力度,最后就是进一步完成个人信息体系,开发先进的征管技术,加大宣传力度,提高纳税意识,通过这些改革措施,使得我国个人所得税的征收走上正轨,发挥其应有的积极作用。参考文献[1]李敏.浅析我国个人所得税扣除标准[J].管理学科,2011[2]陈建湘.工资薪金个人所得税存在的缺陷及对策[J].中外企业家,2011[3]任徐柯.对我国个人所得税存在的缺陷及对策[J].科技风,2011[4]石坚.关于改革个人所得税存在问题的解析[J].财政研究,2010[5]汪晨.论我国个人所得税费用扣除标准及完善[J].铜陵学院学报,2010[6]张敏.我国个人所得税费用扣除标准存在的问题与建议[J].辽宁经济职业技术学院(辽宁经济管理工部学院学报),2010[7]梁朋.税收流失经济分析[M].中国人民大学出版社,2000[8]王雅洁.浅析我国个税存在问题及改革建议[J].中国市场,2006[9]杨小妹.改革我国个税工资薪金费用扣除标准的思考[J].地方财政研究,2008[10]田佳.关于我国个税的思考[J].才智,2010[11]谢晓峰.基于我国个税的几点看法[J].新会计,2010[12]刘丽坚.中国个税30年[J].中国税务,2010[13]郭宏宝.从中西税收理念和制度的差异谈我国个税的完善[J].新疆财经,2004[14]韩耀星.中国税制与税制改革研究[M].中国物价出版社,2003[15]郭长春.我国个人所得税的改革与完善[J].山西财政税务专科学校学报,2009致谢历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完,在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍,都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师—倪老师,她对我进行了无私的指导和帮助,不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外,在校图书馆查找资料的时候,图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢!感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献,如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发,我将很难完成本篇论文的写作。 感谢我的同学和朋友,在我写论文的过程中给予我了很多你问素材,还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。 由于我的学术水平有限,所写论文难免有不足之处,恳请各位老师和学友批评和指点! 谢谢!目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 -2-Abstract -2-1.绪论 -3-1.1本论文的背景和意义 -3-1.2本论文的主要内容 -4-2.遥感原理及应用 -5-2.1简述遥感原理 -5-2.2遥感分类 -6-2.3综合分析了我国遥感技术应用现状与问题,并提出了相应的发展对策。 -6-3.遥感应用于土地利用变化监测 -13-3.1土地利用变化监测的内容及分析 -13-3.2土地利用变化监测的意义 -14-3.3目前我国遥感用于土地利用变化监测现状 -15-4.利用Googleearth软件监测土地利用变化 -21-结论 -26-致谢 -27-参考文献 -28-摘要随着我国经济迅速发展以及人口剧增和城市化进程加快,土地资源开发的利用的程度在加深,规模在扩大,但保护措施不力,造成了耕地减少,土地退化,资源短缺,生态环境恶化等诸多环境问题,从而大大制约了经济和社会持续稳定的发展。建立土地利用变化动态监测系统快速准确的的提供各类土地资源面积及其分布。目前卫星遥感影像具有的周期性,现势性,客观性和系统性等特点,在土地利用变化监测中有着明显的优势。虽然我国遥感已经相当成熟,但是要获得清晰遥感影像,需要花费大量的资金。本文通过运用遥感数据库Googleearth软件的功能,可以运用简单的手段以达到监测土地利用变化的目的。关键词:遥感;土地利用变化;Googleearth;监测AbstractAstheChina'srapideconomicdevelopmentandpopulationgrowthandurbanization,theextentoftheuseoflandresourcesdevelopmentindeepeningandexpanding,butpoorlymaintained,resultinginareductionofarableland,landdegradation,resourceshortages,environmentaldegradation,etc.manyenvironmentalproblems,whichgreatlyrestrictedthesustainedandsteadydevelopmentofeconomicandsocial.Theestablishmentofland-usechangesindynamicmonitoringsystemtoprovidefastandaccuratethevarioustypesoflandresourceareaanditsdistribution.Periodicsatelliteremotesensingimageshasnowthepotentialsexualobjectivityandsystematiccharacteristics,landusechangemonitoring,haveadistinctadvantage.AlthoughChina'sremotesensingisalreadyquitemature,buttogetaclearremotesensingimage,youneedtospendalotofmoney.ThroughtheuseofremotesensingdatabaseGoogleearthsoftwarefunctionality,youcanusesimplemeanstoachievethepurposeofmonitoringlandusechange.Keywords:Remotesensing;Landusechange;Googleearth;Monitor1.绪论1.1本论文的背景保护土地资源,合理利用土地资源是我国的一项基本国策,也是区域可持续发展的必要条件。土地资源的合理利用与否直接关系到我国的政治稳定与社会经济和资源环境的可持续发展。特别是土地利用作为生态环境系统的一个敏感因子,因其受到自然地理因素和人类社会活动的双重影响,在生态环境监测和可持续发展研究中占有非常重要的地位。科学管理土地利用的时空数据,为土地管理部门提供先进的管理工具,为区域可持续发展提供决策支持,这为编制土地总体规划提供法律依据,编制土地总体规划对有效的开发和利用,整治和保护土地资源,以适用我国经济社会的发展具有十分重要的意义。我国遥感应用始于20世70年代遥感技术至今已取得可喜成绩,成功发射了多种遥感卫星。早期,我国遥感应用主要集中在气象和资源环境领域,随着遥感技术的发展,特别是可以获取国际上高分辨率商业卫星遥感数据,使我国遥感产业得到较大的发展。由于航天航空遥感数据具有接收方式灵活方便和宏观、微观兼顾的特点,在国内各行各业中有着巨大的市场需求。但由于遥感平台数量和数据获取能力的限制,供应瓶颈问题仍未解决。各行业和各级政府部门对于海量空间遥感数据以及快速的处理有着巨大而迫切的需求,其市场增长速度大约每年20-30%。我国遥感市场需求旺盛,国土调查、资源清查、环境监测、工程建设规划、粮食估产、灾害评估等都离不开遥感应用,遥感技术在国土资源大调查、西气东输、南水北调、退耕还林、交通规划与建设、海岸带监测及海岛礁测绘、海洋权益维护及域经济调查管理等国家重大工程建设和重大项目中发挥了不可替代的作用。随着我国数字城市建设的兴起,对高分辨率卫星遥感数据有很大需求,遥感数据作为城市基础数据库的重要数据源,在城市管理和动态监测中将发挥积极作用。遥感数据的应用直接带动了各个领域的信息化建设,有力地推动了国家信息化进程,促进了管理与决策的科学化。GoogleEarth上的全球地貌影像的有效分辨率至少为100米,通常为30米,视角海拔高度为15公里左右,但针对大城市、著名风景区、建筑物区域会提供分辨率为1m和0.5m左右的高精度影像,视角高度分别约为500米和350米。GoogleEARTH的卫星影像,并非单一数据来源,而是卫星影像与航拍的数据整合。其卫星影像部分来自于美国DigitalGlobe公司的QuickBird(快鸟)商业卫星,影像来源于陆地卫星LANDSAT-7卫星居多,航拍部分的来源有BlueSky公司、Sanborn公司(美国DigitalGlobe公司的QuickBird(快鸟)、美国IKONOS及法国SPOT5)。其中SPOT5可以提供解析度为2.5米的影像、IKONOS可提供1米左右的影像、而快鸟就能够提供最高为0.61米的高精度影像,是全球商用的最高水平。1.2本论文的主要内容和意义1.2.1理论部分介绍遥感原理,说明遥感在土地利用变化监测方面的优缺点。总结中国遥感监测土地利用变化的现状,提出现状中存在的问题,并给予了针对问题的解决方案。我国利用遥感监测土地利用变化主要方法一般是通过购买同一地区不同时期的遥感影像,再经过一系列复杂的内业处理才能确定变化区的情况,而且对于土地利用变化的监测需要长期性、短周期性,即便是购买分辨率低的遥感影像来达到监测目的,整个过程也要花费大量的金钱以及人力,比如:在的当地政府就跟该公司购买过本城市的某波段卫星图像(某个省会城市),整图大小共6GB多,耗资数十万元人民币。另广东2004年买的某地区共2500多平方公里卫星影像共耗资146万元人民币(快鸟的多波段彩色合成的现成影像针对大陆地区的价格约是30美元/平方公里,台湾地区的价格也是如此。如果是定购的话当然价格会更贵)。然而当监测城市土地利用变化时对遥感影像的分辨率要求越来越高,就需要购买高分辨率的遥感影像,国外卫星的高分辨率遥感影像的价格非常昂贵,如果是实行全国国土的购买监测,那么光购买遥感影像的费用将是一个天文数字。并且监测的短周期性就要求频繁的去购买、处理,最终导致监测成本成倍提高。最主要的一点,遥感影像处理完之后要确定土地利用是否变化,一般还是“人工判读”!在这里本论文提出了一种新的能监测土地利用变化的方法。不需要花大量的资金购买遥感影像,也不需要花费大量的人力物力去做影像处理。只需要3个常用的遥感以及数据处理软件的有效结合便能达到监测土地利用变化的目的。监测到变化后,在室内便可提取变化地区的信息,通过数据的处理便可计算出变化地区的面积。比以往从遥感影像上逐行扫描和点生长法获取变化面积更简便省时。前者只获取变化面积,而后者要计算出全副图分类面积才能获得变化面积,在实际应用中并不实用。通过3者的结合为土地利用变化监测快速准确的提供一手资料,并为即将进行精确的实地勘察作出资料准备。省时省力,节省监测费用,还有目前遥感影像普遍的人工判读是本论文的重要立足点。1.2.2实践部分以监测新疆大学南校区土地利用变化为例,通过两期2009—2012年的卫星遥感影像的对比处理,监测南校区土地利用变化情况,并初步统计出南校区土地利用变化的面积。2.遥感原理及应用2.1遥感原理遥感(Remotesensing,简称RS),就是遥远感知事物距离、高空和外层空间的各种平台上,运用各种传感器(如摄影仪、扫描仪和雷达等)获取地表信息,通过数据传输和处理,从而实现研究地面物体形状、大小、位置、性质及其环境的相互关系的一门现代化应用技术科学。遥感按电磁辐射源性质的不同分为主动遥感和被动遥感两种基本方式,前者如雷达,使用人工电磁辐射源;后者如摄影,使用太阳等自然辐射源2】。遥感技术特点:(1)视域宽居高俯视,观测面积广阔,单张陆地卫星图像覆盖地面范围可达到3万多平方千米。(2)信息多包括可见光、红外、微波多波段遥感,能提供超出人视觉以外的大量信息。(3)速度快以往进行实地测绘地图,要几年、十几年甚至几十年才能重复一次。应用航空摄影测量方法以后,数年重复测量一次。而卫星绕地球运转,能迅速获得所经地区的各种自然现象的最新资料。(4)限制少对于自然条件恶劣、地面工作难以开展地区,遥感不受限制,可以比较容易获取这些地区的信息。(5)用途广遥感技术为地球信息资源、自然资源调查、国土整治、海洋大气监测预报、城市环境监测以及全球性研究提供一种新的探测手段,目前已广泛应用于国民经济生产,并体现出强大生命力。遥感技术系统是实现遥感目的的方法、设备和技术的总和,它是一个多维、多平台、多层次的立体化观测系统,包括遥(传)感器和运载工具、信息的接收与预处理及分析解译系统3个部分。对遥感器的选择,必须根据具体任务的性质和要求的不同而采用不同的组合方式,以取得较好的应用效果。对遥感信息的接收、记录、预处理,主要是地面接收站的工作,通过相关的设备完成。从遥感数据中提取有用信息涉及到图像处理及解译分析和应用,可以通过人工目视判读、计算机数据处理以及两者混合的方法实现。遥感的发展趋势:分辩率越来越高;波段范围扩展,从可见光、近红外发展到中远红外、微波;观测方式从以前的垂直向下到多角度遥感;从单一极化到多极化;3S一体化;从定性摄影到定量分析,成为一门科学。2.2遥感分类遥感技术依其遥感仪器所选用的波谱性质可分为:电磁波遥感技术,声纳遥感技术,物理场(如重力和磁力场)遥感技术。电磁波遥感技术是利用各种物体/物质反射或发射出不同特性的电磁波进行遥感的。其可分为可见光、红外、微波等遥感技术。按照感测目标的能源作用可分为:主动式遥感技术和被动式遥感技术。按照记录信息的表现形式可分为:图像方式和非图像方式。按照遥感器使用的平台可分为:航天遥感技术,航空遥感技术、地面遥感技术。按照遥感的应用领域可分为:地球资源遥感技术,环境遥感技术,气象遥感技术,海洋遥感技术等。常用的传感器:航空摄影机(航摄仪)、全景摄影机、多光谱摄影机、多光谱扫描仪(MultiSpectralScanner,MSS)、专题制图仪(ThematicMapperTM)、反束光导摄像管(RBV)、HRV(HighResolutionVisiblerangeinstruments)扫描仪、合成孔径侧视雷达(Side-LookingAirborneRadar,SLAR)。常用的遥感数据有:美国陆地卫星(Landsat)TM和MSS遥感数据,法国SPOT卫星遥感数据,加拿大Radarsat雷达遥感数据。遥感技术系统包括:空间信息采集系统(包括遥感平台和传感器),地面接收和预处理系统(包括辐射校正和几何校正),地面实况调查系统(如收集环境和气象数据),信息分析应用系统。2.3我国遥感技术应用现状与问题遥感科学是一门综合学科,遥感基础研究本身就有很强的多学科综合性,而遥感技术又是应用性很强的学科。目前,大量的遥感应用需求,对遥感技术提出了很高的要求,一是对遥感信息的精度要求越来越高,二是对遥感获取的数据量处理越来越大——海量遥感数据。因此,遥感科学发展和应用需求都需要遥感从定性过渡到定量。经过“六五”以来的发展,我国已经成为遥感应用的大国,我国的遥感应用体系已经初步形成。在这个体系中,主要包括:初具规模的国家对地观测系统;具有较高运行水平的国家级资源环境遥感信息服务;具有一定服务能力的重大自然灾害遥感监测评估系统;具有良好实效的农作物遥感估产系统;已见效益的全国土地资源遥感监测业务运行系统;初步的国民经济辅助决策系统;稳定运行的卫星气象应用系统;比较完善的海洋遥感立体监测系统;以及其它应用系统等。2.3.1现状存在问题虽然说我们已经是遥感应用的大国,但应用主要是范围外延,项目扩大,技术方法不成熟,精度不足,遥感技术突破不多。主要原因是基础研究薄弱,缺乏多学科人才的共同研究。从应用、技术研究两个层面和技术与应用之间的联结来分析,我们可以进一步研究当前存在的问题。1.遥感基础设施方面的问题(1)对国外卫星依赖过大,空间信息资源严重不足70年代,我国遥感卫星应用研究与生产领域所利用的信息资源主要是LandsatMSS资料;1986年中国遥感卫星地面站建成后,主要是利用LandsatTM资料,少量的引进SPOT、JERS-1、ERS-1,航天飞机,前苏联卫星资料等;我国的卫星遥感资料主要是地面回收型的摄影资料,现正在研制资源一号传输式卫星;我国从1975年以来,已成功的发射了十五颗遥感卫星,其中有七颗普查型科学实验卫星,两颗国土普查卫星,一颗分辨率为5m的科学实验卫星,三颗摄影定位卫星,两颗极轨气象卫星(风云一号)。这些卫星资料分别由主管部门进行推广使用,分别由各单位进行分发和管理。现在民用的卫星遥感信息源,仍然以LandsatTM资料为主,中国科学院遥感卫星地面站5年共处理3000多景提供应用。从本世纪末到下世纪初,虽有大量的对地观测卫星将要发射,但能够在全球范围内不间断地给广大用户提供资源开发和环境监测方面信息的卫星却不多。其原因:一是由国家支持的公益性卫星系统将不断收缩;二是由于近年来遥感商业化趋势日益明显,政府补贴逐年下降,商业化的运行机制使数据的价格居高不下,这对于发展中国家更是难于承受;三是当前遥感商业化的一种倾向是追求高分辨率和超高分辨率。以美国的SpaceImage卫星为例,它的空间分辨率为1m,尽管它采用了15000元的超大规模CCD线阵器件作为探测器,也只能获得约15km的地面覆盖宽度,与陆地卫星185km带宽16天一个回归周期比,这颗高分辨率卫星的重复周期要接近200天,加之云雾等天气条件的影响,要获得某一个特定地区的数据实属不易,而要得到重复数据则更为困难。上述原因将使我国现阶段的遥感信息资源更加紧张。在价格方面,我国引进的LandsatTM资料现在每景数据销售价格为5900元人民币(而国际上一般售价4300美元一景,价格相差5倍),实际这里包含了国家对公益型的卫星遥感事业的补贴。这样的信息源价格,对于目前我国众多的遥感应用单位来说是偏高的。而我国自行研制的“资源1号”卫星图像在价格上将比TM资料有较大幅度的降低,将对我国卫星遥感技术应用起推动作用。因此,大力发展我国的卫星遥感系统已势在必行。(2)缺乏总体规划,重复研究较多的问题目前,我国卫星遥感在各部门有大量的试验研究工作。这些项目经费的来源是不可能由专业业务系统的生产经费中支出的。主要经费来源是国家计委支持的遥感科技攻关经费、各部门的科研费、国际自然科学基金、重大项目的单项支持费、卫星应用重点技术研究资助项目费等。有的部委从国家地勘费中拨出一部分支持遥感应用研究。据不完全统计,有19种经费来源的渠道,但都是国家政府的拨款,既反映了各个部门对遥感应用的重视与支持,也说明了无遥感应用的稳定经费渠道。正是由于目前卫星遥感应用经费渠道较为混乱,使我国有不少卫星遥感应用研究项目,在不同地区和部门以基本相同的技术路线进行研究试验,造成重复研究和国家经费的浪费。这主要是由于我国目前缺乏卫星遥感应用的总体规划和统一的经费渠道,没有健全的卫星遥感技术服务实体,未形成供需双方良性的市场循环造成的。2.应用层面的问题:(1)已建立不同规模的卫星数据接收和处理系统,业务运行系统基本上都是基于RS和GIS的集成应用系统,但应用模型开发还很不够。缺少面向评估和决策的专业应用模型。(2)缺乏强有力的基础理论和运行性工具的支撑,不能很好地满足应用需求。(3)在网络应用环境下各种软件、工具和数据库不能很好地集成。(4)自主的高精度数据资源缺乏,需要更高分辨率数据的应用技术,但必须考虑业务运行系统的运行成本的可承受性。(5)遥感业务运行系统建设的规范化和标准化还不够。在不同部门和不同应用领域中数据缺少连续性和一致性。新的数据源和技术难以嵌入应用于原有应用系统。(6)数据资源是共同面临的大问题,包括遥感数据的稳定性和连续性问题及对基础地理、地质等数据存在公共需求问题。必须在管理层面上走数据邦联的道路,相互自愿,形成机制,共同受益。(7)针对不同的业务,应由权威部门牵头,多家参与。当前存在重复投入和重复建设问题,加重了投资的浪费,加剧了数据来源间的不一致性。3.技术研究层面的问题:(1)不同的遥感业务、不同的数据源都需采用不同的技术路线。(2)目视解译仍是遥感图像解译的主要手段,必须发展专家系统技术(3)基于多时相、多源遥感数据的变化检测、估计与分类是遥感应用处理中的共性关键技术,目前存在变化信息提取方法单一、与人工目视水平有较大差异、自动化程度低等问题。(4)定量遥感基础理论与方法不足,表现为:实用的遥感模型不足,模型参数提取困难,反演理论与方法的实用化不够,基于先验知识的参数估计的实现中的数据源问题等。从定性、半定性半定量到定量,有一个必然的过渡过程。定量重要,但国内刚刚起步,基础技术突破力度与规模化应用还非常不够。波谱特征分析和面向专业应用的波谱特性库是提高遥感定量应用能力的重要基础。(5)缺乏数据平台和数据验证结果,影响遥感技术的研究和应用水平。(6)没有很好的国产遥感图像处理与应用软件,缺乏网络应用环境下各种软件、工具和数据库的一体化集成研究。4.技术研究与应用之间的问题:研究系统和运行系统间的差别太大,已有的技术成果不完善,大量的基于数据驱动的信息生产技术研究和面向应用的领域知识与模型开发难以有机结合,没有好的交钥匙的方法,缺乏定位明确、责任清晰和高效协同的技术研发与成果转移机制。这一现状不但限制了遥感信息生产技术研究成果的合格性,而且限制了对地观测和信息技术的推广应用。2.3.2问题的对策1.应持续不断地给卫星遥感以政策和资金扶持,使之逐步进入产业化、商业化轨道由于卫星遥感图像资料的性质及我国经济发展的现状所决定,目前我国的卫星遥感尚以公益性为主,而且短期内尚不能实现产业化和商业化。但是,卫星遥感对整个国民经济和人民生活所产生的效益却是长久的、巨大的。因此,从国家的长远利益考虑,应给我国的卫星遥感事业以长期的政策和资金扶持,使卫星遥感应用规范化,同时应加强卫星遥感应用成果的推广工作,不断开拓新的用户领域,使我国的卫星遥感逐步步入产业化和商业化的轨道。2.采取措施,占领我国卫星定位领域市场目前,应对GPS接收机在国内的销售制定相应的管理措施,鼓励使用国产接收机。在我国目前技术水平相对落后的情况下,可以用部分市场资源去换取国外的先进技术,引进先进的GPS接收机生产技术和必需的元器件,使国产GPS接收机早日达到国际先进水平。与此同时,应加紧对先进技术的消化吸收,研制生产我国新一代的GPS接收机,从而保证国产的GPS接收机在市场上占有一定份额。应加紧研制我国的双星定位系统,尽早地为用户提供高性能、低价格、高可靠性的我国卫星定位系统,从而占领我国及亚太地区市场。3.关键技术分析关键技术必须服务于应用系统与业务运行系统。关键技术的内容、功能及技术指标的确定取决于相关应用部门运行系统的需求。关键技术的成果应当能方便地嵌入相关的信息处理、应用模型与业务运行系统。

关键技术的研究与开发分为三个层次。一是总体性技术,包括共性应用基础技术、遥感信息服务系统建设的总体方案、信息共享与系统设计、数据标准与规范等;二是服务于多个部门应用系统的共性技术。例如,针对各应用部门共同面临的土地类型识别与变化监测技术,着重解决土地利用二级分类调查与变化检测中涉及的利用多源、多层次、多时相遥感数据,及基于先验知识(波谱特征库与其他知识)的识别分类技术,高精度定位与配准技术,空间抽样技术,变化检测技术,研制具有一定智能化、并基于统一标准与规范的高效率信息处理平台。本平台(软件)可嵌入各个部门的数据处理与分析应用系统;三是服务于某个部门应用系统的应用关键技术。例如:(1)面向城市建设用地动态监测的遥感识别、分类与变化检测技术;(2)面向全国土地资源库(1:10000)动态监测与更新的遥感识别、分类与变化检测技术;(3)面向森林资源一类调查(森林覆盖率、森林蓄积量)的遥感分类制图技术(4)面向森林资源二类调查(林相图)的遥感分类制图技术;(5)草场资源与草场生产力的遥感监测与评估技术;(6)针对主要农作物(小麦、玉米、棉花、大豆、水稻)全国与全球主要产粮国的遥感农情监测技术;(7)定量化遥感旱情监测与灾害评估技术;(8)基于机载、卫星遥感与地面环境监测站信息获取、处理与分析的区域和城市环境(污染)遥感监测技术系统等。4.针对现状及未来需求的对策纵观需求与现状,遥感应用领域技术发展的基本原则应是:必须按需发展,必须重视技术与服务的结合,必须实现与其它信息资源的结合与协同,必须立足整体性的技术实现框架,必须提高遥感信息应用的效费比。具体对策是:(1)提高目前与将来各类数据获取系统所产生的数据之间的一致性,提高我国在遥感应用领域信息处理与应用服务过程的整体一致性和效率。(2)在应用驱动的基础上,按信息生成链揭示出实际问题(用户需求、应用模型方面的差距、数据融合变化检测等技术的需求与技术指标、数据政策障碍等)并在应用系统框架下取得各项技术及系统集成的整体性突破。(3)在基本数据共享方面形成基本机制及相关的运行策略。逐步形成从分布式多源、多层次、多时相遥感数据的共享,到技术方法、处理软件资源、专题信息、波谱模型等资源的(不同程度与方式)共享机制。(4)合理地建立技术研究和应用、技术方和用户方的链路,探索并解决信息生成链中数据采集、信息生产和信息使用之间的缝隙。(5)通过专业化技术推动,联动建立可靠、高质量、具有应用特色的重大领域遥感业务运行系统。专业化技术产品应易于产业推广,运行系统应易于技术和应用的扩展。同时,必须考虑、重视和加强:(1)随着新型探测手段的发展,高分辨率(空间、时间、频谱)遥感数据的处理方法研究;(2)多学科的结合(计算机科学、光电工程、模式识别、信号与信息处理、网络技术等),以提高遥感技术的研究与应用水平;(3)遥感应用需求分析、需求工程研究与遥感应用流程规范化及应用的简易性,形成易于推广的应用模式;(4)数据标准研究,提供数据开放服务;(5)企业的技术创新主体地位,加大遥感信息产业的发展;(6)地方遥感应用领域技术力量的辐射作用;(7)遥感领域研究与开发的创新群体培养。3.遥感应用于土地利用变化监测3.1监测内容1.土地利用变化的动态信息包括区域土地利用变化的类型、位置和数量等信息,特别是耕地。居民点及工矿用地的变化以及闲置土地等。我国已经建立对全国重点城市建设用地规模扩展和耕地变化情况的监测体系,分析全国土地利用的变化趋势和全国年度土地利用平衡面积估计,有重点地核查地方上报的土地变更调查数据的真是程度。2.耕地总量的动态平衡情况为实现耕地总量动态平衡的宏伟目标,必须有计划地进行土地整理、土地开发和土地复垦。为保证这些土地管理措施的正确实施及经费的合理利用,必须准确地掌握区域以及全国耕地变化的情况。3.农业用地内部结构调整情况农业内部结构调整反映土地利用用途的变化,及时掌握这些信息可为土地利用用途关管制及农用地的管理服务。4.基本农田保护区状况基本农田保护区是国家为保证粮食安全而划定的一定数量的优质耕地,规定长期不得占用,基本农田保护区管理包括征地占用管理、地力补偿、占一补一等。3.2监测分析在监测报告中,一般要对监测内容进行分析,分析的主要内容有。1.地类变更分析主要对土地总面积变化的分析,耕地、园地等各类土地面积变动的分析。具体的指标为,各地类在变更中,变更涉及的增减面积,实际增减面积(及减去同地类之间变化的面积),净增减面积,变化量占同地类总面积的比重等。2.权属变更分析该分析也具体落实到地类的变化,但其前提是权属性质的变化。包括国有土地、集体土地的所有权、使用权的变化,土地纠纷调解情况。3.耕地变化动态分析耕地动态变化分析不仅要较详细地反映耕地减少的原因和耕地增加的来源,而且要分析减少原因的合理性和增加耕地的力度。这些分析不能单独从数量上作比较分析,应根据地区特点做出分析,为以后土地管理提供有价值的意见。4.土地利用结构变化分析土地利用结构变化是反映土地资源在人类利用行为干预下,土地利用发展趋势。依据地域差异规律,选择好当地土地资源利用方向是社会经济发展中研究的重要问题。结构变化分析的重要指标是各类用地结构中所占的比重。3.3遥感监测土地利用变化现状1.影像判读近年来,利用遥感与地理信息系统技术监测土地利用变化,可快速发现并能反映研究区域的变化的趋势。经过很多学者研究表明利用人机交互式方法解译遥感图像,将多时相遥感图像进行叠加,最后利用地理信息系统软件进行各种分析和输出图件的方法进行土地动态监测是一种将遥感与地理信息系统相结合的行之有效的方法。它既发挥了遥感的准确度高、周期短、速度快、花费少的优势,同时又具有继承性、数字化、大信息量的特点5】。基于遥感和GIS技术的土地利用状况动态监测是一项利用高技术为国民经济部门服务的有益尝试,RS,GIS技术的结合也为有效地进行土地利用动态监测和快速决策提供了科学依据。遥感技术最大的特点是客观性强,周期短,既可以在最短时间内得到新的地面现势性数据,又可以长期获取稳定的各种分辨率的地表覆盖数据流,为不同比例尺的土地利用基础图件的更新提供了一条新途径,并为土地利用的持续更新提供了可能6】。所以根据遥感技术的自身特点和土地更新的要求,为了体现土地利用的现势性以及土地更新调查的紧迫性,采用遥感影像进行更新是十分可行的。对于已经建立土地利用数据库的地区,利用遥感正射影像图作为工作底图开展更新调查时,可在GIS平台中,用遥感正射影像图与已有的土地利用数据库图件进行套合,经修正后,通过室内判读(目视解译或自动分类),提取并勾划出变化信息,作为更新调查外业工作底图,然后进行野外核实确认。对于还没有建立土地利用数据库的地区,可首先进行室内判读(目视解译或自动分类),并参考土地详查图件将未发生变化的各种界线和属性等调查内容,依据影像直接转绘到土地更新调查工作底图上,然后实地实确认。无论采用上述哪种方式,室内判读都是关键,用遥感技术制作的影像图为室内目视判读提供了很大的帮助。遥感卫星能提供及时准确且覆盖面广的地面影像资料,直观上便能目视解译出许多地面状况信息,如果经过再加工对影像资料进行一定的处理,将会从中获取更多的信息。利用GIS对这些信息进行存储、管理、加工处理以及输出,并辅助遥感影像的解译与分类。动态变化监测已成为RS应用的一个主要方面,广泛应用于许多领域,如植被动态变化、环境变化、海岸线变化、土地利用变化等。利用RS与GIS技术手段,辅以全球卫星定位系统进行土地资源调查和动态监测已为人们所共识7】。土地利用变化监测的内容包括土地利用变化的类型、数量以及位置。通过对多时相影像的对比,采用一定的算法可以获取这些信息。在影像上像元光谱值的变化与否和地面实际变与否和实际地面变化与否存在着m:n的对应关系;这种关系可分为4种情况,如图.1.所示:在影像发生变化的情况下,本质变化与非本质变化应予以区分。第1类,影像变了,实地也变了,这是真正的变化;第2类,影像变了,但实际没变,这是一种由于影像或算法引起的伪变化;第3类,实地发生变化,在影像上却没能反映出来;第4类,影像上没变,实地也没变。其中,1和4是对事实的反映,2和3有违实际情况,应寻找原因,剔除伪变化,补充被遗漏的变化。图.1.土地利用动态遥感监测以所收集的遥感影像为主要数据源,辅以土地利用现状图、形图等辅助资料。通过遥感影像纠正、嵌、合等处理步骤,形成具有高空间分辨率和高光谱分辨率的遥感正射影像图8】。利用计算机自动处理和人工解译相结合的方法,对比两个时相的遥感正射影像,提取土地利用变化信息;将遥感影像与基期土地利用现状图进行叠合分析,从而更新土地利用现状图。技术流程,如图.2.所示。2011年影像2011年影像2012年影像辅助资料遥感正射影像图影像纠正影像融合2011年遥感正射影像图2012年遥感正射影像图变化信息提取2011—2012年度变化信息外业调查内业处理图.2.2.变化面积计算方法土地利用中。如何快速、准确地测算出各地类面积,是上述各项应用研究所必须解决的基本问题之一。现有的一些面逐行扫描法由扫描转换改进而来,其根本思想积计算方法可以计算出分类图像上某类的全部面是逐行扫描每行的图像数据,根据上一行扫描得到积,若要计算出分类图像上各个斑块的面积,需要用的有关信息,对本行各个图像块做出判断。实际图像求积仪量算,或者依次对图像斑块染色,然后再用电子扫描的方法得出。这些方法不适应快速计算的要求,而且在计算过程中带来仪器误差和操作误差较大。我们利用图形学的有关知识,发展了两种自动量算遥感分类图像各个斑块面积的方法:逐行扫描法和点生长法。(1)逐行扫描法逐行扫描法和点生长法分别源于图形学中图形填充的扫描转换和种子填充方法。在图形填充中,图形的边界是已知的,图形填充的要点是判断某点否位于轮廓线之内。扫描转换技术就是按扫描线的顺序的确定某一点是否位于轮廓线范围之内。算法从轮廓线的顶部开始逐行进行到底部,在每一行算出轮廓线与扫描线的交点,将轮廓线内的内部区域填充为指定灰度。种子填充法首先假定封闭轮廓线内某点是已知的。然后开始搜索与种子点相邻且位于轮廓线内的点。如果相邻点不位于轮廓线内,那么就到达轮廓线的边界。如果相邻点位于轮廓线之内,那么这一点就成为新的种子点,然后继续递归的搜索下去。在遥感分类图像斑块的面积计算中,图像斑块的边界是未知且不规则的,而且要计算的是各斑块的面积,因而要对以上图形填充的算法加以改进。对于相邻行间的各种情形的准确判断是此算法的一个关键。算法中建立了图像斑块链表与面积链表,图像斑块节点成员描述了图像斑块在当前扫描行中的信息,面积节点的成员描述了图像斑块的起始像素坐标及扫描得到的面积值。应用检测到的当前行图像斑块的起始点和上一行中的图像斑块节点各个成员的关系做出判断,即可进行相应的处理。(2)点生长法点生长法相对比较简单,扫描到一个要记值的像素后,检测该像素的相邻各点是否需要记值,若需要则将其推入栈中。下次再从栈中推出一个像素,再检测其周围各像素,依次类推,直至栈空,此时已将此图像斑块的所有像素记值完毕。可以再搜索下一个图像斑块,用同样的方法再记值,直至整幅图像上相应的像素都被记值一遍。算法中的堆栈保存了种子像素在图像中的坐标值,用以邻近像元计算。3.4存在的问题1.协调好土地利用与土地覆盖间的关系这包括各自的分类体系、分类标准、联系与区别。土地覆盖是随着遥感技术的应用而出现的新概念,即指覆盖地面的自然物体和人工建筑物,最主要的组成部分是植被,也包括土壤和陆表面的水体,主要决定于自然因素。农业、林业、牧业和城市发展等人类对与土地有关的自然资源的利用活动属土地利用的范围,而耕地、林地、草地、建设用地及土壤、冰雪和水体属土地覆被的范围9】。土地利用与土地覆盖是两个既有着本质区别又密切联系的概念。土地覆盖更多的是指地球陆地表层自然属性或物理特性;而土地利用则指土地的使用状况或土地的社会、经济属性。前者在空间变化上往往呈现渐变状态,时间变化上季相特征明显;后者空间变化上多呈边界清晰的类型变化状态,时间变化上完全依赖于人类对土地的利用方式转变的速率,与季节没有对应的相关性。土地利用是土地覆盖的最重要的影响因素,土地覆盖的变化反过来又作用于土地利用。土地覆盖的变化由土地利用引起,而土地利用又受到人类驱动力的支配。遥感图像反映的是地表及地下一定深度环境信息的综合特征,是地表景观的缩影10】。土地覆盖是遥感图像所反映的最直接的环境信息,因此遥感反映的是土地覆盖的情况,土地覆盖信息不等同于土地利用信息,那么土地覆盖变化也就不能完全代表土地利用的变化,从一开始就应当协调好土地覆盖与土地利用各自的分类体系与分类标准。2.做好影像的选择、分析与处理选择合适的多期影像,做好严格的地理校正与配准,并对影像进行适当的图像处理。对于做动态变化的应用来说,最理想的是选择同一地区同一季相的多时相遥感影像,可以减少因季节差产生的变化,否则会因为季节差的原因而发现大量的土地覆盖变化信息,但这些信息一般不是土地利用变化所关心的,却干扰了提取土地利用变化信息11】。如果不能满足理想的选择,也要在图像处理和后面的动态检测算法中尽量消除影像的季节差因素。做好影像间的高精度配准,可以减少因错位而造成的假变化,这一点至关重要。遥感影像的校正包括几何校正、大气辐射校正等。做完几何校正工作后,影像就具有了大地坐标,具有了明确的地理位置,可以与对应的其它地图如地形图、地质地貌图等做同步比较,协助影像的判别。图像质量问题处理,比如去除影像中的污点、云彩、阴影等。最好能对影像做一些必要的图像增强处理,通过增强可以突出图像中有用的信息,使其中感兴趣的特征得以加强,如线形地物、道路、河流,或面状水体等,图像会变得清晰,解译性提高。增强处理可分为波谱特征增强(突出灰度信息)、空间特征增强(突出线、边缘、纹理结构特征)及时间信息增强(针对多时相而言)。从数学形式看,又可划分为点处理(如线性扩展、比值、直方图变换等)和邻域处理(如卷积运算、中值滤波、滑动平均等)12】。对多期遥感影像做解译和分类时,要对它们进行最佳波段组合。需要和有条件时,不同类型遥感影像的融合(包括不同分辨率的影像间、影像与其它数据间的融合)技术能提高对它们的解译和分类精度,遥感影像的融合技术目前也日趋成熟,随着一些数学算法的引进,融合效果越来越好。利用影像的原始波段生成新波段(比如利用TM的3、4波段生成归一化差值植被指数NDVI,或其它许多生物植被参数等,能很好地反映地面植被的发育状况等信息),也有助于提高影像的可解译性及分类精度等。3.选择合适的遥感动态监测算法许多年来,人们已提出并实验了许多种遥感动态监测方法,这可以概括为:影像叠加对比法、影像差值法、主成分分析法(PCA法)、专题特征提取法及影像分类法等。所有这些方法从本质上可归类为两组:一是基于单个像元波谱值变化(pixel-to-pixelcomparison)的遥感动态监测方法;另一是基于影像分类(Postclassificationcomparison)的遥感动态监测方法。在方法的选择上,应考虑多方面的因素,比如光谱波段、遥感数据的可得性与质量、影像处理技术与经验、摄影知识、时间与花费的限制和变化的重要性等。每种方法都有其长处和不足,没有哪种方法适用于所有情况。有时,需要结合应用好几种算法,互相补充。比如,如果用分类的算法做出来的变化结果中,对多数地物的实际变化的反映是符合的,而对某些地物来说却很不理想,尤其是地物的分类精度很低时,肯定无法如实反映出来它的变化情况。这时,应该采用另外的方法做补充,比如做专题信息提取,在两期影像上分别提取该种地物,然后叠加对比提取结果,即可发现变化的信息。在以后的应用中,应该日益完善各种传统的算法,同时寻找和挖掘更理想的新方法,提高变化监测精度。目前,像神经网络、小波变换、模糊识别等算法已广泛地应用到了遥感中,许多人已专门用神经网络的方法做过动态变化的监测。4.加强其它领域知识与遥感的结合遥感影像中大量存在同物异谱、同谱异物的现象,那么比如在分类时,单纯依靠影像的光谱特征是不够的,还应考虑到地物的时空分布特征、形状特征等。这时适当地加入一些地物的形状参数、地物分布特征参数如高程、坡度、坡向等地理知识,即基于知识的影像分类,可在很大程度上提高有些地物的影像分类精度;或者把专家知识作成规则,即结合利用专家系统辅助影像的判别、分类等。从整个进程来讲,遥感影像的目视解译过程本身就是专家的经验与知识在起主导作用,在对图像做处理、融合、波段生成与组合的中间过程中,需要加强关于图像处理方面的专业知识。对影像分类或从中提取专题信息时,需要广泛的引入地理、地质方面的知识;对监测结果处理分析时,不同地区土地利用与土地覆盖、植被发育、土壤湿度等方面的知识显得尤为重要,尤其是研究区本地的特色。这样自始至终,都有各方面知识的参与,如果加强它们的参与力度,也就意味着增强了监测结果的客观性与准确性。至于这些知识参与的方式方法有直接的,也有间接的,应该尽量客观,比如以规则的方式介入系统中的判断环节等。5.遥感监测的变化结果后处理遥感方法做出来的多是土地覆盖的变化,并不完全是对土地利用变化的反映。因此需要结合实地的地理、植被、环境特征发现当地的土地利用类型与土地覆盖类型间的对应关系,从土地覆盖的变化来得到土地利用的变化。另外,由于遥感算法的不足或其它原因,会导致变化结果中有被夸大或被忽略了的成分,这就涉及到后处理的问题,包括剔除其中不可靠、不重要的变化结果,用有效域值筛选、缩小和剔除被夸大了的变化,用另外的途径补充被忽略和遗漏了的变化。这样会使遥感动态监测的变化结果更合理、可信。在对监测结果做后处理时,必须非常熟悉当地的土地利用与土地覆盖特征。4.运用常用的3个软件的结合监测土地利用变化4.1.1从Googleearth上提取变化区域的特征点QuickBird卫星隶属于美国DigitalGlobe公司,由Ball航天技术公司(BallAerospace&TechnologiesCorp)、柯达公司和空间公司(FokkerSpace)联合研制。快鸟卫星从450公里外的太空固定轨道拍摄地球表面上的地物、地貌等空间信息,最大成图比例尺可达1∶1500至1∶2000,其黑白波段的影像分辨率高达0.61米(也就是说一个宽度为61cm的物品,在快鸟卫星黑白影像中就以一个像素点存在),彩色的分辨率为2.44米,为全球首颗突破1米以下分辨率之商用光学卫星。且QuickBird卫星为太阳同步卫星,平均4~6天即可拍摄同一地点的影像。目前快鸟2代正在进行改进,以期获取0.5米分辨率的影像。Googleearth是成熟的遥感成果数据软件,Googleearth的运用不需要我们再对遥感影像进行一系列复杂的处理才能获得土地利用现状信息,利用Googleearth的清晰度特征可以直接分辨土地利用情况,此方法类似遥感影像成果提取的目视判读,但是一般的遥感影像很难判读土地利用现状,而从Googleearth上更容易判别。例如图3:图.Googleearth有标尺量具功能Googleearth软件上具有标尺量距的功能,

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