基于地理国情监测的地表覆盖数据更新方法研究

李文辉 柳跃东 刘伟

摘 要：“十三五”期间及以后主要是在“十二五”的基础上，形成定期常态地理国情信息监测机制，实施定期常态性监测，持续对全国范围的自然、生态等地理环境要素进行空间化、定量化、常态化监测，因此地表覆盖数据更新方法的研究对提高生产效率有极大的帮助。清华山维的EPS软件通过数据比对赋值ChangeType值，实现数据生产的半自动化。

关键词：地理国情监测；常态化；ChangeType值；数据生产半自动化

0 引言

2013年2月，国务院印发《关于开展第一次全国地理国情普查的通知》（国发〔2013〕9号），在全国开展建国以来首次地理国情普查。2015年8月，我省第一次全国地理国情普查数据采集全面完成，形成覆盖全省陆域和33座有人居住海岛的普查数据，为开展常态化地理国情监测奠定基础。

按照国务院对地理国情监测工作总体部署和测绘地理信息事业转型发展需要，从2016年起地理国情信息获取进入常态化监测阶段，构建功能完备的地理国情动态监测与综合信息分析发布系统，形成常态化地理国情监测机制，提供地理国情信息业务化、常态化服务。

地理国情监测是社会经济发展对地理信息工作提出的新要求。因自然和人为的因素，地球环境随着时间的推移不断改变，探究与监测地球环境变化一直是人类追求的目标[1-3]。地理国情监测已成为测绘工作的新使命、新战略、新起点，是时代发展的必然要求[4]，以往地理国情监测地表覆盖数据更新方法不足，导致工作效率不能大幅提高，本文通过对实验区数据的研究寻求地表覆盖数据的新的更新方法。

1 实验区概况

微山县位于山东省南部，地处山东、江苏两省三市九个县市区结合部，是山东的“南大门”。地处东径116°34′～117°24′，北纬34°27′～35°20′，南北长120千米，东西宽8～30千米，总面积1770.0平方千米。

微山县属暖温带季风型大陆性气候。年均气温13.7摄氏度，极端最高气温40.5℃，最低气温-22.3℃。年均降水量79.7毫米。无霜期年均205天。

微山县水域面积大，当地主要种植莲藕，搞水产养殖也较多，水田和旱地轮种现象普遍。

2 实验区数据

2.1 总体原则和技术路线

1）以山东省2016年基础性地理国（省）情监测成果为基础，利用航空航天影像的丰富信息，依据权威部门的行业专题资料，参照省级基础地理信息数据，按照“承前启后、承上启下、全面覆盖、规范一致、内业为主、外业为辅”的原则组织实施[8]。

以2017年6月30日作为时间点，以国家测绘地理信息局统一提供的2016年基础性监测成果数据作为监测本底数据，参考山东省第一次全国地理国情普查成果和2016年山东省基础性地理省情监测数据，基于遥感影像数据，结合多行业专题数据，识别变化区域，通过遥感影像解译、变化信息采集、外业调查核查、数据编辑与整理等，采集变化信息，制作元数据、遥感影像解译样本数据，对2016年监测成果数据进行更新，完成监测数据入库、统计分析，形成2017年基础性地理省情监测的系列数据、报告和图件成果。

2）技术路线

2.2 地表覆盖数据采集

1）变化区域识别方法

利用预处理后的本底数据叠加监测新影像采用人工识别方法进行变化区域的识别，提取出变化信息的范围和地表分类以及省情要素的变化。

2）变化区域的识别方式

（1）本底数据TAG值已有赋值为“1”“3”“5”“161”“163”“164”，通过修改原TAG值或新增字段的方法，以区别监测阶段变化和新增地表分类，一可以方便外业调查核查，二可以方便过程和最终级检查及后期变化区域的工作量统计。

（2）重点针对房屋建筑、库塘、水渠、道路等人工地类变化以及显著的植被、水域变化等，进行了补充采集。同时重点监测了上期監测成果中处于变化或覆盖状态不稳定的地物类别，建筑工地以及非人工建造类别变更为人工建造类别、建造强度发生显著或根本变化的类别、大面积的植被覆盖显著变化等，如人工幼林、建筑工地、人工堆掘地、农作物套种（间种）、碾压踩踏地表等[5-7]。

2.3 变化区域地表覆盖采集

1）变化区域识别工序保证全面、正确，避免了实际发生变化而未识别出造成的遗漏，以及由于影像质量等因素导致的伪变化识别为真实变化。

2）重点关注了影像发生变化的内容，对于影像未发生变化，但普查阶段成果数据采集中明显不符合实际地物状况的，也一并进行了更新。

3）城镇及城乡结合部一般变化较大且情况较为复杂，监测工作量和难度较大，变化区域识别与采集、外业调查核查、内业编辑与整理及两级检查时，划定为了特别关注区域，并作为检查重点，安排技术水平相对高的作业人员进行内业采集和外业调查，以此避免出现遗漏、错误等现象。

4）变化区域为新生型图斑时，采集了所有达到相应地表覆盖类型的最小图斑指标和归类要求的图斑；伸缩型的变化图斑，当地表覆盖分类界线的采集误差大于5米时，对原有图斑进行了更新修改，并按要求对更新修改后的图斑重新赋TAG 值：“171”“173”“174”。

5）针对跨越不同时相影像的变化要素，以主要影像数据源为准进行了采集，确保了该要素时相一致性。

6）对于实地与影像不一致的地表分类，原则上按影像进行地表覆盖分类，但实际作业中经外业调查核查后的均进行了更新修改。

7）对耕地、园地、林地、草地、水面、裸露地表等覆盖类型，由于生长周期、季节变换等引起的交替和重复性变化，对边界线变化超过5米的进行了更新。

8）普查阶段被树木遮盖的房屋建筑，监测阶段影像清晰可见的全部进行了完整采集。

9）对于监测时发生变化的地表覆盖分类图斑均按地理省情监测要求的指标进行了采集。如建筑工地细分到三级类等。

2.4.地表覆盖变化信息的记录

在任务区监测生产过程中，地表覆盖变化信息的记录按如下原则进行：

1）对于伸缩型变化的图斑，保持FEATID属性值与本底数据中发生伸缩变化的图斑一致，“变化类型（ChangeType）”赋值为1。

2）对于新生型变化的图斑，其FEATID 属性的值为空或默认值，“变化类型（ChangeType）”赋值为2。

3）对于监测过程中发现的前期数据明显有误的图斑，“变化类型（ChangeType）”赋值为9。

4）对于消失的地表覆盖图斑未作记录。

2.5 数据更新

针对采集流程和采集要求首先是对地表覆盖数据进行图形更新，再进行属性更新。

1）图形更新

利用预处理后的本底数据叠加监测新影像在ArcGIS软件中利用编辑工具的整形和裁剪面工具对与影像不符的图斑进行切割，周围有同地类的就进行合并，没有的够指标的就产生新的地类。如图2、图3。

2）属性更新

在图形更新完成后ArcGIS软件中可以对属性进行修改，需要赋值的属性项主要是TAG值和ChangeType值，对于内业判定的疑似变化区域，以及内业虽能识别出变化但不能识别具体变化类型的区域，内业进行了TAG为172的标注或者标出问

题圈，需要外业调查核查完成地类确定，经过外业核实后的TAG值改为173，剩下的内业直接判定的为171。而ChangeType的赋值是个大工程量，对试点区而言一共7万个图斑，变化图斑占30%-40%，也就是变化图斑个数为2.1万-2.8万，手动维护的话需要单人6个小时，但是采用清华山维的EPS软件的数据比对，通过变化数据与本地数据的空间对比自动进行ChangeType赋值，只需用半个小时，并且错误个数为260个，错误率仅为0.01%，大大提高了工作效率。如图4。

3 结论

采用上述更新方法不仅能提高工作效率，而且错误率还低，因此此种方法在后续25个任务区的地理国情监测中得到了广泛的推广和应用，使得该项目按期保质的完成了验收工作。

实施基础性地理国情监测是贯彻落实《测绘法》及国务院要求的重大举措，地理省情监测是利国利民的大事，目前作业过程中需要人工干预的工作量还是很大，另外影像的清晰度和获取时相对地表覆盖数据的采集也有很大关系，今后可以通过软件的自动化减少人工干预的程度来提高工作效率。

參考文献

[1] 杨宇.测绘技术在地理国情监测中的应用[J].现代交际，2015，01（400）：107.

[2] 姚承宽.关于地理国情监测的若干问题探讨[G].测绘发展研究动态，2011-04-21.

[3] 李德仁、睦海刚、单杰.论地理国情监测的技术支撑[J].武汉大学学报，2012，37（05）：505-512.

[4] 宋磊、刘向宇.地理省情监测内业实施流程与方法研究[J].科技创新导报，2015，04（10）：29-30.

[5] 程滔、陈会仙.地理国情监测中变化监测若干技术问题研究[J].地理空间信息，2017，15（01）：5-7.

[6] 徐红.探讨关于地理国情监测若干问题的思考[J].工程技术，2016（12），242.

[7] 李汶琪.关于地理国情监测若干问题的思考[J].建筑工程技术与设计，2017（1），115.

[8] 张春明.浅谈地理国情监测[J].科技创业月刊，2015（9），28

作者简介：

李文辉（1982-），女，山东烟台人，工程师，主要从事航空摄影测量和遥感影像解译工作。