淺談地理國(guó)情監(jiān)測(cè)

（安徽省銅陵市國(guó)土資源局，安徽 銅陵 244000）

1 地理國(guó)情的涵義與現(xiàn)狀

何謂地理國(guó)情，筆者認(rèn)為，從廣義上講，地理國(guó)情泛指一個(gè)國(guó)家疆域內(nèi)地理環(huán)境的總和，它是大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈以及生產(chǎn)力布局等自然和人文地理要素的綜合表達(dá)。從狹義上講，地理國(guó)情是國(guó)土面積、地理區(qū)劃、地表形態(tài)、交通網(wǎng)絡(luò)、江湖分布、土地利用等自然要素的線性描述。地理國(guó)情是基本國(guó)情的重要組成部分。監(jiān)測(cè)地理國(guó)情就是對(duì)地理國(guó)情進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)繪、統(tǒng)計(jì)、分析和研究。

據(jù)中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，自2000年以來(lái)，我國(guó)在確保18億耕地“紅線”的政策下，可用耕地面積基本維持穩(wěn)定，但中國(guó)科學(xué)院利用陸地衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)的土地利用類型（LUT）數(shù)據(jù)集顯示，2000年前的15年間，中國(guó)耕地以每年0.16%速度減少，年減少耕地50萬(wàn)hm2；2001年后年均減少耕地156萬(wàn)hm2，減少速率加快，直接危及糧食安全。我國(guó)人均擁有水資源呈逐年下降趨勢(shì)，水資源人均占用量為2000m3左右，僅為世界平均水平的1/4，按照人均水資源量不足1700m3為用水緊張國(guó)家的國(guó)際一般標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)我國(guó)人口增長(zhǎng)到16億時(shí)人均水資源量將接近或低于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。森林是四大原材料（木材、鋼鐵、水泥、塑料）之一，是木材和薪柴的重要來(lái)源，又是生態(tài)服務(wù)（調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣、防風(fēng)固沙、生物多樣性等）的基礎(chǔ)，但我國(guó)森林覆蓋率僅為18.21%，遠(yuǎn)低于27%的世界森林平均覆蓋率，距離“十二五”確定的21.66%森林覆蓋率目標(biāo)還有不少的工作要做。煤炭作為主要能源消耗品，消費(fèi)量始終大于可供量，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn),這一逆差有進(jìn)一步擴(kuò)大趨勢(shì)；石油開(kāi)采可供量與消費(fèi)量之間盡管相對(duì)平衡,但隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展,不可再生的石油資源已經(jīng)趨于緊張；海洋污染始終沒(méi)有得到有效改觀。

作為人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的最重要的物質(zhì)資源正越來(lái)越成為影響可持續(xù)發(fā)展的重要因素，隨著人口增加和工業(yè)化、城市化進(jìn)程加快，人類需求與可開(kāi)發(fā)利用之間的矛盾將越來(lái)越突出,科學(xué)準(zhǔn)確地掌握地理國(guó)情，在今天顯得尤為重要。

2 監(jiān)測(cè)技術(shù)支撐

開(kāi)展地理國(guó)情監(jiān)測(cè)要從認(rèn)識(shí)地球開(kāi)始，地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的研究對(duì)象是人與地球的表層系統(tǒng)，即人地系統(tǒng)。地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的目標(biāo)是建立有機(jī)統(tǒng)一的人地系統(tǒng)，使人類活動(dòng)與地球活動(dòng)趨向自然統(tǒng)一。測(cè)繪對(duì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)有著其它行業(yè)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

目前，對(duì)地觀測(cè)以3S技術(shù)與通信技術(shù)的統(tǒng)一為最好的方法之一，3S技術(shù)就是遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)，是地學(xué)研究走向定量化的科學(xué)方法。RS技術(shù)源于航空攝影測(cè)量，是一種利用地物反射或輻射電磁波的原理以識(shí)別地物及其存在環(huán)境的技術(shù)，當(dāng)前的遙感技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種多平臺(tái)、多波段、多分辨率和全天候的對(duì)地觀測(cè)技術(shù)，并朝著高分辨率、多光譜分辨率及高時(shí)間分辨率的方向發(fā)展。目前我國(guó)已經(jīng)形成航宇、航天、航空、地面遙感立體的多平臺(tái)遙感，500多張陸地衛(wèi)星照片就能夠覆蓋全國(guó)，從而快速實(shí)現(xiàn)地理國(guó)情普查、宏觀研究生態(tài)和資源。GIS源于機(jī)助制圖，是隨著地圖學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展而逐漸完善起來(lái)的一種存儲(chǔ)、管理、分析地學(xué)信息的新型綜合技術(shù)。它以空間數(shù)據(jù)庫(kù)為平臺(tái)，以空間分析和地學(xué)應(yīng)用模型為支撐，實(shí)現(xiàn)地理國(guó)情的模擬與綜合分析，為應(yīng)用提供決策支持。GPS已經(jīng)被測(cè)繪界廣泛認(rèn)知，它由空間星歷、地面控制和用戶接受機(jī)組成，是全球性、全天候和實(shí)時(shí)性的衛(wèi)星導(dǎo)航及精密定位系統(tǒng)。

3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成

RS、GIS、GPS在空間信息獲取、動(dòng)態(tài)管理分析和綜合評(píng)價(jià)應(yīng)用等方面各有千秋、各具長(zhǎng)短，相互間的滲透、集成是必然的過(guò)程。將3S技術(shù)以及通信技術(shù)有機(jī)集成起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的對(duì)地觀測(cè)、綜合分析及決策應(yīng)用的運(yùn)行系統(tǒng)，將極大地提高人類認(rèn)識(shí)和利用地理國(guó)情能力，數(shù)據(jù)集成的核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)多時(shí)相、多尺度、多類型的多源空間信息在同一坐標(biāo)參考系下的動(dòng)態(tài)管理、分析和應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)3S集成是有基礎(chǔ)的，RS、GPS是空間數(shù)據(jù)獲取的兩種不同方式，GIS是管理和分析空間數(shù)據(jù)的綜合技術(shù)手段，GPS的應(yīng)用可改善RS的空間定位精度，為RS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)入GIS提供可能。描述RS、GPS位置特征的是空間位置關(guān)系（x，y）、經(jīng)緯度坐標(biāo)（λ、φ），這兩者之間只要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就可以實(shí)現(xiàn)。對(duì)GIS而言，僅從管理分析的角度，可將地理國(guó)情點(diǎn)位置數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單理解為一種多元信息的集合。GPS與RS的集成，核心是遙感傳感器與GPS、激光測(cè)高及激光斷面掃描技術(shù)的集成，以實(shí)現(xiàn)信息獲取的智能化。GPS和GIS的集成，核心是利用設(shè)在地面的參考點(diǎn)與高空GPS接收機(jī)進(jìn)行載波相位差分測(cè)量和自動(dòng)空三測(cè)量，建成各種比例尺的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。GIS和RS的集成，核心是將不同信息源的數(shù)據(jù)類型在同一坐標(biāo)系用戶環(huán)境之中，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理和空間分析操作向信息化過(guò)渡。

3S技術(shù)集成，一是數(shù)據(jù)層面的集成，二是平臺(tái)層面的集成，三是功能層面的集成。數(shù)據(jù)層面的集成是通過(guò)數(shù)據(jù)的傳遞來(lái)建立兩兩技術(shù)系統(tǒng)間的聯(lián)系，此時(shí)的平臺(tái)處于分離狀態(tài)，數(shù)據(jù)的傳遞需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和人工干預(yù)。平臺(tái)層面的集成是在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)中分模塊實(shí)現(xiàn)兩兩技術(shù)系統(tǒng)的功能，各模塊共用同一用戶界面和統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)，彼此保持相對(duì)的獨(dú)立性。功能層面的集成是一種面向任務(wù)的集成方式，要求平臺(tái)統(tǒng)一、數(shù)據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)一、界面統(tǒng)一，面向應(yīng)用設(shè)計(jì)菜單。

4 當(dāng)前監(jiān)測(cè)任務(wù)

當(dāng)前，國(guó)家正在大力開(kāi)展主體功能區(qū)建設(shè)，將國(guó)土空間分為優(yōu)先開(kāi)發(fā)、重點(diǎn)開(kāi)發(fā)、限制開(kāi)發(fā)和禁止開(kāi)發(fā)四大類。測(cè)繪部門利用長(zhǎng)期積累的基礎(chǔ)地理信息和現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)手段，為主體功能區(qū)的建設(shè)和事關(guān)國(guó)計(jì)民生的重大地理要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，記錄并描述建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的地表變化現(xiàn)象，對(duì)重大工程、重要項(xiàng)目的實(shí)施效果進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，應(yīng)該成為地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容。開(kāi)展地理國(guó)情監(jiān)測(cè)，需要重視基礎(chǔ)研究和基礎(chǔ)建設(shè)，建議開(kāi)展以下工作：

一是地理專家系統(tǒng)建設(shè)。由影像庫(kù)和圖形庫(kù)建立起信息模型，屬性庫(kù)和地理知識(shí)庫(kù)建立起編碼模型。信息模型和編碼模型共同組成綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，地理專家通過(guò)調(diào)用綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行地理邏輯推理，并不斷輸入邏輯，得出地理結(jié)論。通過(guò)圖形圖像、表格文字等提供給用戶界面。

二是數(shù)據(jù)源整合建設(shè)。國(guó)家及各省、市、縣基礎(chǔ)測(cè)繪投資已運(yùn)轉(zhuǎn)良好。國(guó)家在1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系基礎(chǔ)上，建成了一批SLR（衛(wèi)星激光測(cè)距）、VLBI（甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量）站和GPS跟蹤站，建設(shè)了中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)；在高程基準(zhǔn)方面，建成了以1985高程基準(zhǔn)的20余萬(wàn)公里的一、二等水準(zhǔn)網(wǎng)，正在建設(shè)2000國(guó)家重力基本網(wǎng)。1∶1萬(wàn)及更大比例尺地形圖數(shù)據(jù)量大。但是，僅有測(cè)繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，仍然需要整合其他部門如海洋、地震、水利、城建、礦產(chǎn)、農(nóng)業(yè)等信息，尤其是直接關(guān)系國(guó)計(jì)民生的信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)整合集成，綜合分析，動(dòng)態(tài)更新，提供利用。

三是研究投資政策。財(cái)力是開(kāi)展地理國(guó)情監(jiān)測(cè)不可或缺的支撐。完全聯(lián)邦政府投資的美國(guó)模式，商業(yè)運(yùn)作的英國(guó)模式，政府投資、稅收分擔(dān)解決資金的加拿大模式，都是成型的模式。鑒于我國(guó)基礎(chǔ)測(cè)繪已經(jīng)形成國(guó)家計(jì)劃、國(guó)家投資、使用者繳費(fèi)的運(yùn)作模式，我國(guó)開(kāi)展地理國(guó)情監(jiān)測(cè)可以參照加拿大模式，適度增大使用者繳費(fèi)額度，也可以采用集資、融資或從市場(chǎng)中吸納資金的多元化投資方式，減輕國(guó)家財(cái)政投資負(fù)擔(dān)，同時(shí)制定地理信息采集和使用許可制度。

四是安全保密建設(shè)。地理國(guó)情涉及國(guó)家權(quán)益，有的甚至涉及國(guó)家安全，要制定地理國(guó)情在采集、傳輸以及使用過(guò)程中安全保密措施。在保密上，對(duì)不同尺度、不同分辨率、不同要素的信息制定不同密級(jí)、使用范圍以及應(yīng)采取的保密技術(shù)措施，如加密、密鑰管理、解密、公開(kāi)等政策；在安全上，除防止人為毀壞、竊取外，特別在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，需要提防計(jì)算機(jī)病毒、黑客侵入。

[1]蔣建軍，黃家柱.遙感技術(shù)應(yīng)用[M].南京：江蘇教育出版社，2010.

[2]馮學(xué)智，王界臣，等.“3S”技術(shù)與集成[M].北京：商務(wù)印書(shū)館，2007.

[3]馬藹乃.地理科學(xué)和地理信息科學(xué)論[M].武漢：武漢出版社，2000.