基础性地理国情监测技术方法研究

2016-12-26许庆领李巍巍

地理空间信息 2016年2期

关键词：基础性国情普查

陈青，许庆领，李巍巍

（1.国家测绘地理信息局重庆测绘院，重庆400015）

基础性地理国情监测技术方法研究

陈青1，许庆领1，李巍巍1

（1.国家测绘地理信息局重庆测绘院，重庆400015）

基于第一次全国地理国情普查成果，进行基础性地理国情监测的技术方法研究，分析目前常见的监测对比方法，提出以增量更新的方式进行基础性地理国情监测生产的解决方案。在实际生产中进行验证表明，该解决方案是可靠的、高效的，能够在地理国情监测中发挥作用。

地理国情；常态化监测；变化监测技术

地理国情监测工作包括地理国情普查和地理国情监测。地理国情普查是对地表自然和人文地理要素的空间分布、特征及其相互关系进行全面调查、摸底，形成全国统一、权威的地理国情本底数据库，为地理国情监测提供基础数据支撑[1]，目前普查工作已经进入尾声。地理国情监测主要工作是开展地理国情监测实验，形成完善的地理国情监测体系，为今后持续开展地理国情监测积累经验。地理国情监测主要分为基础性地理国情监测、典型性地理国情监测和专题性地理国情监测3大方向。基础性地理国情监测是在地理国情普查成果的基础上，按照地理国情普查的内容与指标，对全国范围内的地表覆盖和地理国情要素开展基础性的变化监测，并对变化内容进行数量统计和空间分析，形成基础性地理国情监测报告。本文以地理国情普查本底数据库为基础，通过研究监测的技术方法，提出基础性地理国情常态化监测的解决方案。

1 常见的变化监测方法

从地理信息变化状态分析，变化监测的类型主要包括2类：①新增地理信息要素；②原有地理信息要素消失，或信息还存在，但存在的状态发生改变。变化监测主要是通过新旧两期数据源的比对，发现变化区域。根据数据源的不同，变化监测方法主要包括3种，分别是影像对影像的变化监测、影像对矢量的变化监测[2-4]、矢量对矢量的变化监测[5]。

1.1 影像对影像的变化监测

不同遥感传感器所获得的遥感影像信息具有不同的信息优势。利用监测期的高分或多光谱影像获取地表地物的光谱信息、纹理特征等影像信息，并与基态信息进行对比，发现变化的区域。如图1所示，该方法对影像的光谱信息和空间分辨率要求较高。

图1 影像对影像变化监测图

1.2 影像对矢量的变化监测

利用影像数据对矢量进行变化监测主要运用变化监测相关技术。对于变化检测来说，不发生变化的信息占主流，因此在待更新的数据中含有大量与遥感数据相一致的信息。如果利用计算机对可利用信息进行挖掘，建立以统计信息为主体的各类型要素的遥感信息模板，则可通过类别信息引导实现自动化与定量化的变化信息检测[2-4]，从而辅助人机交互进行变化监测，如图2所示。

1.3 矢量对矢量的变化监测

在实际的变化监测中，矢量数据对矢量数据的变化监测多采用局部标识的方式，只存储监测期数据状态相对于基态的变化量。该方式是利用系统提供的数据编辑工具，直接对发生变化的要素逐个进行编辑处理。通过事务控制，编辑完成后一次性把变化数据提交到数据库中，同时把旧数据备份出来。

由于地理国情监测的内容要求多、指标细，单一的变化监测不能满足当前地理国情监测生产的需要，需要综合运用这些方法，严密设计技术流程，形成切实可行的地理国情常态化监测解决方案。

图2 影像对矢量变化监测图

2 地理国情监测技术方法研究

2.1 主要技术流程

本文以第一次全国地理国情普查本底数据库为基础，利用多源航空航天遥感影像数据为主要数据源，收集、整合、分析基础地理信息数据及多行业专题数据，采用遥感影像解译、变化信息提取、数据编辑与整理等技术与方法，实现地理国情全要素地表覆盖、地理国情要素的动态变化监测和快速、准确获取，并进行统计分析，形成地理国情监测报告，如图3所示。

2.2 变化监测图层分层

地理国情监测的变化监测成果包括地表覆盖变化数据和地理国情要素变化数据2类。其中地表覆盖变化数据存储在LCA_C层中，地理国情要素监测的内容包括道路、水域、构筑物、地理单元4大类要素，分别存储在LRDL_C、HYDL_C、SFCL_C等36个层中，因此变化监测成果数据集共设计37个图层。数据层命名方式为在原图层命名的基础上统一添加“_C”后缀，表示该数据层为变化监测图层，具体数据分层与命名汇总见表1。

2.3 变化监测字段定义

图3 基础性地理国情监测流程图

表1 变化监测成果数据集数据分层与命名汇总表（部分）

变化监测数据集的属性大部分沿用了本底数据库属性的定义，在此基础上增加了表达和记录变化属性。新增属性的说明见表2。

表2 新增属性列表

2.4 变化提取流程研究

通过基态期数据叠加监测期影像配合专业资料进行提取，具体包括通过拷贝基态数据，添加记录变化信息的属性字段，发现、修改并标识变化数据等步骤，这时会得到包含了变化和未变化信息的数据集，即变化监测过程数据集；对变化监测过程数据集剔除未变化信息可以得到变化增量数据，即变化监测成果数据；对变化监测过程数据集进行属性字段和要素的整理，则可以得到监测期的基态数据，如图4所示。通过上述技术流程，以增量更新的方式进行变化提取，既方便整理得到变化监测成果，又可以容易获得监测期的完整数据。

图4 变化监测提取流程图

3 基础性地理国情监测生产实验

3.1 实验区域概述

选择重庆市主城区为实验区进行基础性地理国情监测技术实验。重庆市主城区包含9个市辖区，常住人口约770万余人，到2010年建成区达到了600 km2，是重庆市政治、文化、经济的中心地区。

选择2010年影像与2014年影像，按照地理国情普查内容与指标对2010年的影像进行采集，以增量更新的方式对2014年的影像进行解译判读，形成基础性地理国情监测过程数据集，通过数据提取、冗余信息删除等处理，得到2014年重庆主城区地理国情监测成果以及2014年重庆主城区完整的地表覆盖和地理国情要素成果。

3.2 实验成果

对变化监测成果中房屋建筑（区）进行提取，并进行面积统计和空间分布的对比，2010年房屋建筑（区）面积为351．74 km2，2014年房屋建筑（区）的面积为442．37 km2。空间分布对比结果如图5所示。