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基于地理国情普查数据的地理国情监测研究

作者:孙常建 王…    文章来源:2014测绘学    点击数:    更新时间:2015-1-4
摘要:随着测绘地理信息高新技术的发展和高精测绘设备的广泛应用,尤其是目前第一次全国地理国情普查工作正在有序开展或部分完成,促使地理国情监测的条件日臻成熟。本文在此次地理国情普查数据的基础上,选择政府部门和广大群众比较关注的相关方面,并结合历年来已有的基础地理信息数据开展地理国情监测试点研究。试点主要进行了六类要素的监测研究,以期形成试点监测成果和示范效应,从而为以后地理国情监测工作提供相应参考,真正使地理国情普查和监测工作服务于社会。

概述

地理国情普查是利用多源遥感影像快速获取与处理、现场调查、信息提取、地理统计分析等技术手段,查清反映地表特征、地理现象和人类活动的基本地理环境要素的范围、位置、基本属性和数量特征,通过深入的统计和综合分析,形成这些基本地理环境要素的空间分布及其相互关系的普查结果。[2]

地理国情监测是综合利用全现代测绘技术和调查技术,综合各时期档案和调查成果,对地形、水系、湿地、冰川、沙漠、地表形态、地表覆盖、道路、城镇等要素进行动态化、定量化、空间化的持续监测,并统计分析其变化量、变化频率、分布特征、地域差异、变化趋势等,形成反映各类资源、环境、生态、经济要素的空间分布及其发展变化规律的监测数据、地图图形和研究报告等,从地理空间的角度客观、综合展示国情国力。

利用第一次地理国情普查的成果和已有的地理信息资料进行地理国情监测,把地理国情普查的数据在地理国情监测中加以应用,以创新手段开展地理国情监测工作,科学真实的反映出城市在各个历史时期的变化,为城市快速科学发展提供有力的测绘保障,为政府决策提供服务。

2 技术路线

地理国情普查以高分辨率卫星影像为基础数据源,辅以我国资源3号、数码航片、其他遥感影像等影像数据,对基础地理信息数据及多部门、行业专题数据,采用自动与人机交互影像处理、多源信息辅助判读解译、外业核查与补测、空间数据库建模、统计数据空间化、多源数据融合、空间量算、地理计算、空间统计等方法,内、外业相结合,建立地理国情普查本底数据库,开展地理国情信息基本统计分析。[1]

通过对多源航空航天遥感影像、基础地理信息数据、行业专题数据资料、第一次地理国情普查数据库等数据进行数据分析、融合、提取和加工,结合当地的实地特点,对国情监测要素进行提取和分类,形成反符合当地实际的基础地理国情信息,建立监测信息数据库,建立地理国情监测信息管理系统,实现地理国情监测数据的动态管理与发布。

3 作业步骤

3.1资料收集整理

资料收集是开展地理国情普查的基础性工作,包括基础地理信息数据、遥感影像资料及控制资料、行业专题数据的收集整理。

基础地理信息数据在地理国情普查中可以收集利用的包括DEM数据、DOM数据、DLG数据等。DEM数据主要用于遥感影像的正射纠正处理、精细化DEM的生产中。已有的DOM资料可以为影像控制点读取提供支持。DLG数据可作为要素采集的参考数据源,以及提取满足精度要求的控制点。已有的1:10000或更大比例尺的DLG数据,须按照地理国情普查内容需求,并结合本省实际情况与具体要求进行收集并提取、整合和利用。[1]

影像资料需要收集获取时相不早于2011年、地面分辨率为优于1米、2.5米、局部5米的卫星影像或航空摄影影像也可根据普查需求,收集利用普查区域的LiDAR数据,用于DEM 精细化、地表覆盖分类、地理国情要素数据采集及属性信息的提取。

行业专题资料收集包括水利、林业、国土、交通、统计、民政、环境等多个行业部门的数据。收集或共享的权威部门的专题数据或资料应分析其内容、现势性及精度,符合要求的可直接采用,其他可作为参考资料使用。

3.2内业数据采集

按照《地理国情普查内容与指标》的要求,内业数据采集提取包括地表覆盖分类和地理国情要素数据采集。[3]

地表覆盖分类数据可采用计算机自动分类与人工判读解译结合的方式。对影像质量、时相较好的区域,可采用面向对象的方法进行计算机自动分类后,人工判读修改;对于影像质量差、时相为冬天、有云雾的影像,直接进行人工解译。

地理国情要素数据采集,以DOM为基础,整合利用基础地理信息数据,并参考专题数据。将基础地理信息整合处理后的数据与遥感正射影像叠加,如果误差在允许范围内,可以直接沿用;如果误差超限,则利用DOM对水域、道路、构筑物、地理单元等实体要素重新采集,并参照专业资料、基础数据中现势性较好的数据,提取相关要素及属性信息。 

3.3外业调查与内业数据处理

外业调绘核查是对内业判读分类成果的核准,发现判读过程中的误判,指导修正判读数据。又是对新增变化图斑进行外业采集的过程。采用平板电子调绘与传统纸质调绘相结合的方式对内业分类与判译中无法确定边界或属性的要素和无法准确确定类型的地表覆盖分类图斑,开展实地核实确认和补调。对变化的、新增的地表覆盖分类信息和地理国情要素实体进行实地核查与补测。调绘核查要做到“四到”即走到、看到、问到、画到,确保调查质量。 

外业调查过程中,采集获取遥感影像解译样本数据,记录调查路线和工作区域,并把其结果完整反映到元数据中。 

基于外业调查成果,结合数字正射影像、基础地理信息数据及其他专题数据资料,对内业采集的地表覆盖分类数据和地理国情要素数据进行处理,主要是对数据类型、覆盖边界、要素属性进行修改编辑和接边,制作内业编辑与整理元数据。

3.4数据库建设 

普查采集的数据,需根据地理国情普查数据入库规范标准,进行入库前数据质量检查和入库,在相关软硬件环境的支撑下,建立地理国情普查数据库。

根据不同层级建库的具体功能需求,设计开发数据入库检查、处理与入库工具软件,对地理国情普查成果数据进行批量入库检查、对象化处理、数据入库,将各类型数据依据其特点集中统一存储于通用空间数据库中,实现各种数据一体化无缝建库。

3.5统计分析

统计分析包括基本统计分析、综合统计分析和专题分析评价三个层次。首先应完成基本统计工作,综合统计分析和专题分析评价工作将在基本统计数据汇总后陆续开展。[1]

按照地理国情普查综合统计相关技术规定的要求,完成地理国情要素与统计属性的融合,形成综合统计分析数据源,在相关软件工具支持下,开展以行政区划与管理单元、自然地理和社会经济区域为单元的综合统计分析,形成符合规定要求的综合统计数据成果、综合统计报告成果及相关图件成果并按要求提交相关成果。

3.6国情监测

很据目前的实际情况,可以初步在荒漠化裸露地表监测、耕地监测、水域监测、交通网络变化监测、林业资源监测和城镇化建设等方面进行监测试点。

通过对航空、航天遥感影像、地形图馆藏历史资料的统计、分析,利用最新的RS、GIS等高新技术对现势性强、分辩率高的多光谱卫星影像信息和库存资料进行解译和信息提取,从而快速获取地理信息要素监测数据,同时结合城市社会经济与人文要素数据进行综合分析,获取不同时间间隔的监测数据。

3.7成果发布

待监测数据获得以后,建立地理国情监测信息管理系统,以监测要素数据和高分辨遥感影像数据为基础,以监测数据信息管理为手段,实现监测要素数据、高分辨遥感影像数据以及社会经济、人文数据的存储、综合查询、检索、统计及更新,实现城市地理国情信息历史变化的对比显示,为政府决策提供服务。

4 监测内容和方法

4.1 荒漠化裸露地表监测

荒漠化裸露地表主要包含盐碱地表、沙质地表、泥土地表等各类自然裸露地表,不包含人工堆掘、夯筑、碾(踩)压形成的裸露地表或硬化地表。基础地理信息数据中的盐碱地、沙地等也可以归为此类。

通过对不同年代的基础地理信息数据和国土数据进行分析、提取,以及空间分布、位置等方面的对比,建立荒漠化裸露地表数据库,分析兰考县盐碱地、沙地等裸露地表随年代变迁的趋势。

4.2 耕地监测

耕地是指经过开垦种植农作作物并经常耕耘管理的土地。包括熟耕地、新开发整理荒地、以农为主的草田轮作作地,以种植农作物为主,包括被地膜或人不能在内部进行生产活动的简易塑料棚覆盖的耕作土地。

结合各类专题数据并利用历年的遥感影像等基础地理信息数据提取耕地要素,尤其是要对土地行政主管部门历年的年度土地变更调查数据、农村土地整治数据,以及其他相关数据等,进行数据分析、挖掘和对比。建立耕地监测数据库,通过监测全面掌握耕地分布和历史变化状况,实现耕地资源的社会化信息化服务,满足当地经济社会发展及耕地资源管理的需要。

4.3 水域监测

水域是指被液态和固态水覆盖的地表。从地理要素实体角度,本类型是指水体较长时期内消长和存在的空间范围。主要包括河流、水渠、库塘及水利工程等。

对地理国情普查数据、水利部门数据和高分辨遥感影像等数据进行分析、整合和提取,统计出河流、水渠、湖泊、库塘、水利工程等水系要素的空间分布情况。并对多年的历史数据进行面积、水位变化等的分析及统计对比,建立水系资源数据库,可以有效地为防治旱涝灾害提供服务。

4.4 交通网络监测

交通网络的监测主要是对道路的监测。道路从地表覆盖角度,包括有轨和和无轨的道路路面覆盖的地表。从地理要素实体角度,包括铁路、公路、城市道路及乡村道路。

利用国情普查数据、交通专题数据和遥感影像数据,提取需要的道路要素。对当地交通路网的分布、各类道路的长度、数量以及路网密度等进行统计;对交通枢纽、车站等重要交通设施的数量、分布等进行统计;对交通网络的辐射范围信息进行统计,以反映区域范围内交通网络的通行能力、辐射范围、运输能力、便利程度。并对多年的历史数据进行分析、统计,建立交通网络数据库。从而为完善交通网络,优化运输结构,强力推进铁路和高速公路建设,促进当地经济发展做出指导性意见。

4.5 林业资源监测

林业资源的监测主要包含对林地、园地的动态监测。森林资源受到人类经营活动、人为破坏、自然灾害等方面的影响每年都会变化。开展林业资源监测,有助于及时、准确、全面地掌握林业资源质量及变化趋势,为资源环境规划与管理提供科学依据。

利用地理国情普查数据、遥感影像和林业部门数据提取园地和林地数据,根据制定的监测周期对园地、林地等林业要素的分布、面积进行统计,建立林业资源数据库。及时掌握森林资源现状和年度变化动态,为森林资源和生态状况综合监测提供数据支撑,为森林资源保护管理工作、林业建设工作成效检验提供依据,为森林采伐限额编制、林业区划与规划、区域社会经济与相关专业规划提供基础资料。

4.6 城镇化建设监测

城镇化建设监测主要是提取城镇的范围及城镇内的交通网络、绿化地、建筑区范围及水资源要素,并采集各个时期城镇范围内的学校、医院等兴趣点信息。

利用地理国情普查数据、专题数据、多源遥感影像数据,提取城镇范围、水系、交通、绿化、建筑区及兴趣点等数据,并根据多年的历史数据提取上述要素,通过持续不断的监测成果和分析成果,建立城镇化建设监测数据库。实现对当地城镇化发展情况的总体把握,对城镇化发展趋势进行预测,推动城镇规划与管理的科学化。

4.7 成果发布

利用各监测要素数据库,对不同时间段的监测要素深度挖掘,寻找规律性,形成综合反映国土资源利用状况、生态环境协调性、城镇空间综合发展程度和社会公共服务事业发展水平的地理国情指数,并针对基本统计和综合统计的相关成果,制作耕地、林地、水域等要素分布专题图及对比分析图。

开发地理国情监测信息管理系统,实现监测要素数据、高分辨遥感影像数据以及社会经济、人文数据的存储、综合查询、检索、统计及更新。通过系统的建设来提高监测数据可利用性,同时也提高监测数据管理的效率和质量,为政府决策提供服务。

5 结束语

地理国情监测主要是对自然地表变化及社会经济信息变化实施监测,提取、整合、统计、分析地理国情信息的变化量、变化频率、分布特征、地域差异、发展趋势及其变化相关性,掌握自然资源环境和社会发展的变化规律。这是一项新的工作,没有成熟的经验可借鉴,需要在进行试点取得经验的基础上逐步推开。选择政府和有关部门比较关注的地理国情要素,结合当地的实际情况进行监测试点。通过试点形成地理国情监测要素的实体确定、统计、分析的技术方法、工艺流程和工作机制,形成试点工作监测成果和示范效应,从而为推进其他地区地理国情监测工作的开展提供参考,使地理国情普查和监测数据能够真正的服务社会。

 

参考文献

1]河南省第一次全国地理国情普查实施方案[S].

2]国务院第一次全国地理国情普查实施方案[S].

3GDPJ 01-2013.地理国情普查内容与指标[S]. 

Tags:基础地理信息,地理国情普查,统计分析,地理国情监测  
责任编辑:gissky
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