多专题遥感监测成果建库标准研究与制定

薛 娇 胡平昌 陈 庚

(1. 江苏省测绘工程院, 江苏 南京 210013; 2. 江苏省基础测绘设施技术保障中心, 江苏 南京 210013)

0 引言

遥感监测技术是通过无人机或卫星等收集电磁波信息,识别远距离目标现状或变化信息的技术;它是一种先进的环境信息获取技术,在获取大面积同步和动态环境信息方面速度快、信息全,对社会生产、生活有着极大的便利。

遥感监测技术在大气监测[1]、国土监测[2]、水资源监测[3]、生态环境监测[4]、矿产监测[5]等方面具有快速、准确、范围广等优势,得到日益广泛的应用。目前遥感监测成果数据丰富,但各专题监测成果数据在组织、命名、管理等方面存在差异,难以在多行业统筹管理及应用。因此，本文研究并分析了多专题遥感监测成果现状,制定了遥感监测成果建库标准,旨在实现多专题遥感监测成果的集中管理和高效应用。

1 多专题遥感监测成果标准化研究

1.1 监测成果现状分析

多专题遥感监测成果包括空间数据、图件、文档、参考资料等,且每个专题监测成果组织各异,因此，需要提取遥感监测共性成果并进行分层、分类等处理,实现一体化管理。

1.1.1目录

各专题遥感监测成果目录组织方式多样,目录命名方式多样,不利于成果数据的统一管理;例如城市地理国情监测包含专题图成果,而农村乱占耕地建房监测不含图件数据。

1.1.2图层

各专题遥感监测成果图层所属数据库、命名方式、坐标系等多方面存在差异;例如城市地理国情监测按照行政区划和年份管理历年城市边界图层数据,而农村乱占耕地建房监测以专题管理图层数据。

1.1.3字段

根据各专题监测的需要,数据字段存在很大的差异,例如监测编号字段,城市地理国情监测采用自动生成编号管理监测成果,没有自身的监测编号,农村乱占耕地建房专项监测成果采用唯一标识码表示监测编号。因此，需要提取、统一各类型遥感监测的共性字段,便于实现各类型遥感监测成果的统一存储、管理以及利用。

1.2 监测成果建库难点

1.2.1数据坐标系不统一

各类监测的原始数据坐标系不同,其监测成果数据坐标系也不统一。

1.1.2成果组织不统一

遥感监测分为全覆盖监测、区域性监测、专题监测,每类监测根据目标和要求，其监测成果组织不统一,按照要素、行政区划、年份等多种方式组织成果。

1.2.3字段命名不统一

以监测图斑的唯一识别码为例,城市地理国情监测成果数据采用自动编号,农村乱占耕地建房专项监测成果数据采用唯一编码表示,其字段的命名、编码方式不一致。

2 遥感监测成果建库设计

通过对多专题遥感监测成果进行分析、抽象,获取数据库存储的内容、结构和特点,分析数据项、数据分层、分类[6]。遥感监测成果数据库包括专题空间数据、影像数据和专题业务数据,数据库的结构如图1所示。其中,专题空间数据分为现状图斑数据和变化图斑数据,均为矢量空间数据;专题业务数据包含专题信息数据、监测分类数据、统计信息数据、对比图数据、服务信息数据、附件信息数据等,用于存储专题遥感监测相关业务属性信息。

图1 遥感监测成果数据库结构图

3 遥感监测成果建库标准制定

3.1 标准目录制定

通过分析已收集的农村乱占耕地建房监测、城市地理国情监测、生态保护变化监测等多种类型遥感监测成果数据,以“专题名称”→“测区范围”→“监测类型”的层级模式管理监测成果。

测区范围表示该专题监测范围,采用“测区名称”+“测区行政区划代码”的方式命名,例如:江苏省320000。

监测类型表示该专题以年、季度、月等方式监测的模式,每种模式命名方式如下:

(1)年度监测:“年份”+“_”+“Y”,例如2020年年度监测命名为2020_Y;

(2)季度监测:“年份”+“季度”+“_”+“Q”,例如2020年第二季度监测命名为202002_Q;

(3)月度监测:“年份”+“月份”+“_”+“M”,例如2020年8月份监测命名为202008_M;

(4)日期监测:“年份”+“月份”+“日”+“_”+“D”,例如2020年8月13日监测命名为20200813_D;

(5)批次监测:“年份”+“批次”+“_”+“P”,例如2020年第三批次监测命名为202003_P。

监测成果包括空间数据、图件数据、文档资料,其中空间数据分为现状数据、变化数据和影像数据,图件数据包括对比图、专题图,文档资料包括技术报告、统计报表、检查报告等,监测成果标准目录组织如图2所示。

图2 遥感监测成果标准目录组织

3.2 标准图层制定

3.2.1矢量数据

矢量空间数据分为现状数据和变化数据,按照要素“Feature”进行组织,即数据以SHP数据型提供的实体类型为各要素聚类分层的管理依据,实体类型包括点(POINT)、线(POLYLINE)、面(POLYGON)[7]。图层中P 表示点、L 表示线、A表示面。

以年为监测类型的影像,时相要求精确到年及以上;以月为监测类型的影像,时相要求精确到月及以上;以日为监测类型的影像,时相要求精确到日及以上;跨两个及以上行政区划的数据,整合以上一级行政区划为准。矢量数据分为监测现状图层和监测变化图层,命名方式如下:

(1)现状图层:XZ_“监测要素”_“行政区划”_“时相”_“实体类型”;

(2)变化图层:BH_“监测要素”_“行政区划”_“前时相”&“后时相”_“实体类型”。

3.2.2影像数据

由于遥感影像具有数据量大、来源广、类型多等特征,遥感监测调用遥感影像时可能会有重复利用的情况,因此，统一存储于“影像数据”文件夹下,避免多次分类存储造成数据冗余。通过影像元数据表管理、查询影像数据,专题数据表中包含遥感监测前后期影像名称,便于云平台调用、展示。

3.2.3图件成果

图件数据指专题监测相关的图表资料,包括对比图、专题图等。对比图是采用前后期对比图片的方式直观地展示图斑的变化,因保密需求采取截图的方式展示。专题图是突出并完善的表示与专题相关的要素,使地图内容专题化、表达形式各异、用途专门化的地图,包括分布图、区划图、类型、统计图等多种类型。

3.2.4文档成果

文档资料指专题监测相关的文档材料,主要包括技术报告、统计报表、质量检查报告等。技术报告是该专题监测的建设方案、技术设计书、实施方案等技术文档,通常采用doc、pdf格式。统计报表是该专题监测的统计表格成果,通常采用xls格式。质量检查报告是该专题监测送检质保科后检查成果,通常采用doc、pdf格式。

3.3 标准字段制定

3.3.1专题空间数据表设计

现状图斑数据表(表1)实现矢量现状数据的管理,包括监测编号、监测面积、监测时相、现状类型等必要属性字段,其余字段为现状数据成果中附带的非必要属性字段;是否启用取决于该字段是否为监测专题现状数据成果中附带的属性字段。

表1 现状图斑数据表

变化图斑数据表(表2)实现矢量变化数据的管理,包括监测编号、变化类型、监测面积、前时相、后时相等必要属性字段,其余字段为变化数据成果中附带的非必要属性字段;是否启用取决于该字段是否为监测专题变化数据成果中附带的属性字段。

表2 变化图斑数据表

3.3.2影像数据表设计

影像数据表实现遥感影像前后期数据的管理,包括监影像名称、影像来源、获取时相、分辨率、数据格式、波段数、组织方式等属性字段,详见表3。综合考虑多源多时相影像数据,影像的名称仍存在重复的可能性,例如通过行政区划代码和名称命名影像,不同年限的同一地区存在影像名称重复的情况;为了方便对影像数据的统筹管理,需设定影像数据的唯一识别号,有利于后期影像数据的存储、分发[8]。

表3 影像元数据表

3.3.3专题业务数据表设计

通过专题业务信息表格形式实现专题监测信息管理[9],包括专题信息、监测分类信息、统计信息、对比图信息表等。

专题信息表涉及专题监测的名称、测区范围、监测类型、前后期影像等内容,其中测区范围按照省、市、县划分,测区代码为该专题监测所在区域的行踪区划代码,监测类型按照年、季度、月、日、批次分类。

监测分类指专题监测的要素进行分类的依据,包括所属专题、分类名称、分类代码、分类说明等字段信息。统计信息表用于表示该专题监测实现查询、统计、分析时所调用的字段信息,该字段为空间数据属性字段的一部分。对比图信息表用于记录图斑的前期图片编号、后期图片编号等相关属性信息。服务信息表记录发布地图数据服务名称、服务地址、服务类型、服务描述以及所属专题等字段信息。附件信息表记录附件名称、附件类型、附件路径等信息,便于管理、查询专题监测技术设计、技术总结、质量检查报告等附件资料;附件类型为doc、xls、pdf格式的文件。

4 结束语

为了解决多专题遥感监测成果在多领域、多行业、多单位应用难、推广难的问题,实现遥感监测成果集中存储、有效管理和高效应用,全面提升自然资源卫星遥感数据保障、常态化监测、信息服务和决策支持能力[10],本文研究了多专题遥感监测成果标准目录、标准图层以及标准字段,制定了多专题遥感监测成果建库标准,有利于推广多专题遥感监测成果省市县一体化应用,为不同行业单位提供即时遥感监测成果服务,对于自然资源监管具有重要意义。