3S技术支持下的地理国情普查与监测

刘立国 王健

摘 要：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，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。该文主要阐述了3S技术在地理国情分析、地理国情普查与监测应用等方面的应用，3S技术应用在地理国情普查中的应用对提高数据成果质量和速度起着重要作用。从而不仅对土地利用、粮食安全、宏观调控等政策的实施效果进行监控和评价，更重要的是为政策分析提供更多定量化的重要资料和科学依据。

关键词：3S技术 地理国情 分析 监测 应用

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（c）-0020-02

2013年年初，国务院发布关于开展第一次全国地理国情普查的通知[1]。地理国情一词成为网络热点词语。

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，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[1]。

1 GIS技术支持下的地理国情分析

利用GIS软件强大的数据分析处理功能可以把多种不同类型的数据资料综合叠加在一起进行拓扑运算处理，GIS软件都具有二次开发的功能，根据实地的需要开发一些针对该地区实际情况和调查要求的功能，在采集到的数据基础上对数据进行运算处理得到想要的相关地理国情数据。GIS软件强大的拓扑运算和叠加分析处理，可以对不同的数据进行处理，也可以根据不同部门的要求对数据进行简化处理，得到不同部门所需要的数据[2]。用GIS软件处理海量量的地图数据，把不同时期不同类型的地图进行合并、分割、简化或叠加运算，对不同软件格式的数据进行转换，例如把ArcGIS与AutoCAD的数据进行转换，就可以把外业测量的数据导入内业进行数据处理，完善数据的内容，与内业数据合并就可以得到全区域的数据。由于地理国情普查与监测都具有空间、时间和形式三重特征，GIS就正好填补了地理国情普查缺乏人员处理这三重特性方法的空白[3]。

1.1 地理数据采集与数据入库

由于遥感技术的飞速发展，调查模式发生了很大变化，以往是先进行外业测量，然后把外业测量的图件及调查手簿进行扫描，再经过投影变换等进行图形矢量化，得到数据成果。新的调查流程是先获取调查区域的遥感影像，对影像进行处理达到精度要求，先在内业进行判读标会与信息处理，对内业无法判读或判读不准确的部分进行标注，这部分到实地勘察处理。将内业成果和外业成果综合处理得到数据库。对调查区域进行现场勘察、评估，提取调查对象的状态信息与图像信息，然后录入数据库中。具体流程见图1。

1.2 地理国情监测云平台的数据共享

目前GIS系统越来越相互关联，地理知识正在网络上共享。由于我国地域辽阔，南北差异、东西差异较大，经济水平及工作模式的不统一导致各地区各部门之间GIS数据存在数据格式不统一、软件不统一、数据库标准不统一等问题，实现全国范围内的数据统一存在一定难度。尽管很多专家学者提出了很多数据融合、整合的方法、理论，在实际应用中也尽量按照统一的要求处理数据，还是存在数据无法共享的问题，实现全国范围内的地理国情监测云平台的数据共享存在一定难度。

建设数字城市、智慧城市，必须建立全国统一的平台，设置统一标准。大家都在一个平台运行才能发挥作用。这个平台就是天地图，可以实现地理国情数据共享。

2 遥感技术支持下的地理国情普查与监测

2.1 城市国情遥感监测

遥感技术（RS）在传统的测绘作业模式地基础上，采用高、中、低分辨率的卫星遥感影像，经过影像几何校正、色相纠正、镶嵌、配准、投影变换等程序，来获取信息量极其丰富的“4D”产品，即数字矢量线划数据（DLG）、数字栅格数据（DRG）、数字正射影像数据（DOM）、数字高程模型（DEM）。随着系列卫星的发射，我国在卫星遥感方面的水平得到很大提高，基本实现了全天候对国土进行监测。将卫星遥感影像应用于地理国情调查，极大的提高了现势性、真实性、科学性。

同时建设部门可以利用利用动态遥感监测技术，对市政基础设施的建设、土地利用类型的范围和变化等情况进行规划执法检查。

2.2 国土资源国情监测

国土资源部在2009年开始就将全国土地利用现状调查与遥感动态监技术相结合，开展全国范围内的土地利用现状调查与遥感动态工作，取得了成功的经验，已将这一技术应用于重点地区矿产开发和的土地资源动态监测工作中，为农田开发、复垦与整治、土地利用规划提供依据。利用遥感信息源和信息提取技术可以开展遥感综合调查，开展中大尺度土地调查、海洋渔业、矿产分布、森林覆盖、水利资源、旅游开发等资源的现状、地质构造、土壤侵蚀、气象灾害等生态环境状况调查以及城市发展情况综合调查；动态监测就是在国土资源变更调查的基础上，根据不同区域，不同的经济发展状况利用不同分辨率的遥感图像全国范围内点建设地区以及变化较大的城乡结合部等进行土地资源动态监测实现国土资源管理数据的实时更新。为国家经济发展和制定经济发展的方针政策提供依据。

2.3 环境国情监测

現在的遥感技术已经可以获取实时监测监测大气中的二氧化硫、臭氧、甲烷等痕量气体成分以及有害气气溶胶等的三维分布图；对污染大的企业、工厂排出的烟尘污染、沙尘暴等进行监测，向环保部门提供实时数据，对于超出标准排放污染气体的马上进行查处整改。通过对于水利资源环境的监测获取水体透明度、悬浮物浓度、浑浊度、表面水温等参数，可以实时监测污染大的企业、工厂排出废水监测，对于超标排放的企业及时查处，防止发生大规模的污染事件发生。

利用遥感技术还实时监测土地利用情况、范围的变化、草地耕种范围、覆盖状况变化、森林种植、砍伐、覆盖状况变化、河流流量变化、湿地资源范围状况变化等。基于这些获取的数据，开展如城市建设规模边界监测、草地范围变化的监测、森林保护、新建水利设施实时监测等。

2.4 水利国情监测

在遥感影像上提取大型海洋、河流、湖泊、水库等地表水体影像变化范围，实时监测变化情况。利用遥感调查的获取的信息，可以应用到工程调查，如工程施工的前期在遥感影像上提取工程区域的地形范围、地貌特征、土壤情况等信息，为工程的规划和选址提供第一手可靠资料；实时监测工程施工进展情况和施工进行中对周围空气、水资源等造成的影响。在水利工程进行后期，利用遥感技术实时监测施工对周围水资源环境产生的直接影像等。

2.5 农林业国情监测

利用遥感技术可获取全国范围内农林业自然资源的数量、质量和空间分布情况进行监测与评价，从而为农林业资源开发、发展规划、综合利用与空间保护、农林业可持续发展、农业生态环境保护等提供科学依据。利用遥感可以监测农作物生长信息，包括农作物种植面积、土壤墒情、苗圃长势情况、病虫害控制、产量估算等农林作物信息。

3 GPS技术支持下的地理国情普查

GPS是英文Global Positioning System的简称。GPS是一种全新的空基无线电导航定位系统，它不仅能够实现全天候、全天时和全球性的连续三维空间定位，而且还能对运动载体的速度、姿态进行实时测定以及精确授时。GPS的技术特点，使其能够较好的应用在大地测量、地球动力学研究中以及在滑坡、矿山地面沉陷等灾害地质监测中、大城市地面沉降监测中得到的较好应用。[4]

在内业分类与解译中无法确定用地边界或要素类型的属性和无法准确认定类型的地表覆盖分类的图斑，需要进行实地核查。通过使用GPS的定位功能，可直接定位调查地点；根据导航功能，可绘出到达调查区的行走路线并记录行走轨迹；对于实地新增或发生变化的图斑或要素，在调查底图影像上可以直接定位的，采用在图上勾绘和在图形外侧注记的方式形式进行调查，当工作底图上无法对变化或新增的圖斑要素进行准确定位时，可用GPS设备进行外业补测，采集变化范围。通过GPS还能采集获取遥感影像解译样本数据，使实地影像与航空航天影像一一对应，为日后常态化监测提供分类依据。[5]

4 结语

开展地理国情普查是一项首创性工作、没有现成的经验可以借鉴、需要在实践中不断探索创新，在实践中不断完善、使之达到应有的目的、取得实实在在的效果。

通过3S技术能够对我国城市国情遥感监测、国土资源国情监测、环境国情监测、水利国情监测、农林业国情监测，全面查清我国地表自然以及人文地理要素的空间分布、现状等情况，建成全国地理国情普查数据库，为日后灾害预警及国家发展战略规划与实施提供重要的数据支撑。更好把握大局、有效应对风险和挑战、推动解决深层次矛盾和问题意义十分重大。

参考文献

[1] 国务院关于开展第一次全国地理国情普查的通知.国发〔2013〕9号[EB/OL].[2013-03-05].http：//www.gov.cn/zwgk/2013-03/05/content_2346074.htm.

[2] 黄杏元，马劲松，汤勤.地理信息系统概论[M].北京：高等教育出版社，2009：5-28.

[3] 曹兵武.GIS与考古学[J].考古与文物，1997（4）：79-84.

[4] 安丹，范锐朋.浅析3S技术在地理国情普查中的集成应用[J].房地产导刊，2013（25）：129.

[5] 黄泽军.3S技术在地理国情普查中的应用低碳世界[J].2014（17）：152-153.