大伙房保护区地理国情普查成果应用研究

刘东江

（辽宁省地理国情监测中心，辽宁 沈阳110034）

大伙房水库承担着辽宁省抚顺、沈阳、鞍山等七个城市合计2300多万人的生活用水任务。保护好居民用水水源是维护社会稳定，保护生态文明建设，推进辽宁经济发展规划建设的大事。需要制定切实可行的水源保护措施，禁止保护区内各种违法活动，保证大伙房水源供水质量安全，保护人民的生活质量。

根据地理国情普查成果应用及地理国情监测工作“边普查、边监测、边应用”的精神，为了进一步推动地理国情监测工作，在我省地理国情普查过程中，收集分析我省地理国情普查数据、基础地理信息数据，及多源、多时相遥感影像数据，结合省政府对大伙房水源地安全保护的具体要求，同时结合辽宁省国土资源矿产资源开发管理部门及相关单位对大伙房水源地保护区内矿产开发、地表覆盖分类情况、矿区复垦情况等监测，建立比较完善的大伙房水源地矿产资源监测系统平台。以方便于水源地保护区地表覆盖、矿产资源统计与分析，避免和减少矿区生态环境破坏造成的水源污染。设计方案按照先易后难、分类整治、优化开采的原则，逐步推进矿山的综合治理工作。大伙房水源地矿产资源监测系统的建立，是以任务区域内的地理国情普查数据为基础，基于地表覆盖要素的几何特征和地理实体对象，完成耕地、林地、房屋建筑、构筑物、人工堆掘地、裸露地表、道路、水域等十大类地表覆盖要素统计与汇总。通过对两年的地表覆盖数据对比研究分析，获取十大类地表覆盖要素的变化情况数据。通过利用两期正射影像数据、地理国情数据、地表覆盖数据、三维场景数据、专题地图和文档报告、统计分析数据，建立三维监测平台系统，实现多期数据的三维展示，使监测成果得以更直观、更简洁方式呈现给读者，扩大了地理国情普查成果应用范围。

一、设计流程

1.收集、分析、整理数据资料

根据地理国情普查内容与指标要求，建立地表覆盖分类要素与任务区水源地矿产资源监测要素之间的一一对应关系，从地理国情普查成果中提取监测数据，建立任务区矿产资源监测数据库。

2.坐标系及格式转换

通过对坐标系及数据格式转换、数据拼接及纠正、数据矢量化等方法对正射影像数据、地理国情数据、保护区专题数据加工编辑整理，使其满足监测数据库的建库要求。

3.建立数据库

通过街景工厂软件平台，利用倾斜摄影数据、DEM成果数据、DOM成果数据制作成高仿真三维场景；再将编辑整理好地理国情普查成果数据进行信息提取供外业检查核查，确定项目监测指标和数据分类，制作监测数据，并建立监测数据库。开发监测系统并进行调试，入库监测数据，用于对监测区域的统计分析。

4.数据生产流程

（1）收集各个监测时段的数据资料：各个监测时段数据资料包括：地理国情数据，大伙房保护区专业数据，航空摄影数据，倾斜摄影数据，三维模型数据；

（2）数据资料整合处理：数据资料整合处理内容包括:坐标系转换，数据格式转换，数据拼接，几何纠正，矢量化，剪裁；

（3）三维场景制作：三维场景制作：基于街景工厂软件平台及开发模块，利用倾斜摄影数据和三维模型数据，制作实景三维场景模型；

（4）信息提取与核查：信息提取与核查：建立监测数据分类，制作监测数据，进行外业调查与核查，最后建立监测数据库。

二、作业方法

1.正射影像数据处理

对收集到数据源中的分幅数字正射影像成果进行坐标转换，将原1980西安坐标系下的分幅数字正射影像成果，坐标转换到2000国家大地坐标系下分幅数字正射影像数据成果，然后再对转换后的分幅数字正射影像成果数据进行整理、拼接、裁切，生成比例尺为1:1万，分辨率为0.5米的分幅数字正射影像数据成果，数据成果的格式为*.TIF格式。

2.三维模型精细化处理

基于2013年地理国情普查DEM数据成果，利用三维测图工具编辑满足精细化DEM成果要求的格网点。对于复杂特殊地区，利用分辨率为0.2米的数字影像，采用选取复杂区域特征点、特征线的方法，重新构建TIN生成DEM，以满足精细化DEM精度设计要求。最后再对任务区内精细化DEM成果数据和地理国情普查DEM数据接边整理验证，使两套数据中同名点的高程值相同。

3.制作监测数据

（1）内业数据采集、整合

基于2013年地理国情普查成果正射影像数据、地表覆盖数据、地理国情数据及现势性强的相关专题数据资料，分析、提取、编辑任务区监测数据，制作2013年大伙房保护区监测数据。

基于已经制作好的2013年监测数据集、2008年数字正射影像成果，及相关的国土二调矢量数据资料，分析、提取、编辑任务区监测数据，制作2008年大伙房保护区监测数据。

（2）制作外业核查底图

利用已经制作完成的2008年和2013年两年的监测数据，对两期地表覆盖数据矛盾处进行特殊标记。依据地理国情普查项目底图制作技术规定，制作外业调查核查底图，并对调查核查底图进行图廓整饰，注出图幅名称、比例尺、调绘者、检查者、及相关日期等内容。

（3）外业核查监测数据

利用已经做好的外业调查核查底图，对2008年和2013年两期监测数据进行实地核查，包括经内业判读修改编辑后的地表覆盖分类数据、重要地理国情分类要素的外业调查核查。对2013年任务区内的尾矿库、露天采石场、矿山复垦图斑变化处，应对该图斑实地情况进行多方位拍摄照片取证，同时对变化图斑进行描述说明。对经内业人员判读采集后遗漏的图斑要素，调绘者依照调查核查底图，参照实地情况进行标注说明，同时进行补绘。

4.制作高仿真三维模型

（1）获取倾斜摄影数据

项目采用RCD30倾斜相机对任务区域进行航摄，利用DGPS技术及RCD30自带软件影像后处理功能，获取精度满足项目要求的倾斜影像数据成果。

（2）制作三维模型

基于街景工厂软件系统平台，利用已经获取的倾斜摄影数据成果，制作三维模型。

通过资料收集整理、影像匀色匀光处理、设定三维模型建模图框、设定初始参数、建立工程、建立工程、导入数据、提取同名点、空三加密、空三加密、点云提取和建模、模型打包输出、模型修补、模型投影或高程转换、质量验证等技术方法，获得地面分辨率优于0.09米、精度高、模型纹理清晰、色彩饱和度好、符合相关精度要求的高仿真三维模型。

5.平台展示

基于任务区生态治理变化多时相类型数据，利用GIS软件平台及我们对GIS进行二次开发的模块，采用二维矢量数据与实景三维模块一体化信息展示技术，实现多时相、多方位数据一体化浏览，数据统计对比分析，高仿真三维实景浏览，全面展示监测区域内的生态环境治理变化，实现对保护区生态环境变化的动态监测。

6.监测分析

通过对比分析2008年、2013年地理国情普查成果，分析统计大伙房水库两级保护区内地表覆盖要素、国情要素增减情况，特别是矿产开发或疑似矿产开发的地表裸露区域地表覆盖增减情况。通过三维实景观察其周边地势、地貌特征。对于由矿产开发造成的二次污染的河流、沟渠进行统计，分析其对大伙房水库的生态影响，形成分析报告。

三、结语

通过监测发现，在2008年至2013年期间，大伙房水源地保护区内尾矿库分布范围和数量逐年变化和增加。对尾矿库不断增加开采，会照成溃坝、洪水漫顶、边坡破坏、尾矿浆泄漏、水质污染等严重隐患。通过两期影像对比叠加结果，发现部分矿区存在边开采、边复垦情况。矿区复垦趋势从地表覆盖类型看，保护区监测范围内林地为主要地类，草地次之，其它地类均占比较小。

本次监测成果，可为矿山管理、环境保护等相关行业应用提供准确、翔实的基础数据，保证人们对大伙房水源水的生活用水安全。同时还获取了保护区范围内的地形地貌变化、交通路网发展、地表覆盖演变、水系变迁等信息数据，使政府在重要工程实施、生态移民、环境保护、资源开发、灾害防治等方面的规划、监督和协调工作有据可依。

利用倾斜摄影及GIS技术，实现大伙房水源地保护区范围实景三维再现，利用全国第一次地理国情普查成果地表覆盖和主要国情要素信息，通过三维平台进行多年份监测，直观的表达了统计分析的监测成果，对水源办的业务管理具有重要意义。