3S技術(shù)支持下的地理國(guó)情普查與監(jiān)測(cè)

劉立國(guó) 王健

摘 要：地理國(guó)情監(jiān)測(cè)主要是對(duì)自然地表變化及社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息變化實(shí)施監(jiān)測(cè)，整合、統(tǒng)計(jì)、分析地理國(guó)情信息的變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、發(fā)展趨勢(shì)及其變化相關(guān)性，掌握自然資源環(huán)境和社會(huì)發(fā)展的變化規(guī)律。該文主要闡述了3S技術(shù)在地理國(guó)情分析、地理國(guó)情普查與監(jiān)測(cè)應(yīng)用等方面的應(yīng)用，3S技術(shù)應(yīng)用在地理國(guó)情普查中的應(yīng)用對(duì)提高數(shù)據(jù)成果質(zhì)量和速度起著重要作用。從而不僅對(duì)土地利用、糧食安全、宏觀調(diào)控等政策的實(shí)施效果進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)價(jià)，更重要的是為政策分析提供更多定量化的重要資料和科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù) 地理國(guó)情 分析 監(jiān)測(cè) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（c）-0020-02

2013年年初，國(guó)務(wù)院發(fā)布關(guān)于開(kāi)展第一次全國(guó)地理國(guó)情普查的通知[1]。地理國(guó)情一詞成為網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)詞語(yǔ)。

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)主要是對(duì)自然地表變化及社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息變化實(shí)施監(jiān)測(cè)，整合、統(tǒng)計(jì)、分析地理國(guó)情信息的變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、發(fā)展趨勢(shì)及其變化相關(guān)性，掌握自然資源環(huán)境和社會(huì)發(fā)展的變化規(guī)律[1]。

1 GIS技術(shù)支持下的地理國(guó)情分析

利用GIS軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析處理功能可以把多種不同類型的數(shù)據(jù)資料綜合疊加在一起進(jìn)行拓?fù)溥\(yùn)算處理，GIS軟件都具有二次開(kāi)發(fā)的功能，根據(jù)實(shí)地的需要開(kāi)發(fā)一些針對(duì)該地區(qū)實(shí)際情況和調(diào)查要求的功能，在采集到的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理得到想要的相關(guān)地理國(guó)情數(shù)據(jù)。GIS軟件強(qiáng)大的拓?fù)溥\(yùn)算和疊加分析處理，可以對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，也可以根據(jù)不同部門的要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，得到不同部門所需要的數(shù)據(jù)[2]。用GIS軟件處理海量量的地圖數(shù)據(jù)，把不同時(shí)期不同類型的地圖進(jìn)行合并、分割、簡(jiǎn)化或疊加運(yùn)算，對(duì)不同軟件格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，例如把ArcGIS與AutoCAD的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以把外業(yè)測(cè)量的數(shù)據(jù)導(dǎo)入內(nèi)業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完善數(shù)據(jù)的內(nèi)容，與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)合并就可以得到全區(qū)域的數(shù)據(jù)。由于地理國(guó)情普查與監(jiān)測(cè)都具有空間、時(shí)間和形式三重特征，GIS就正好填補(bǔ)了地理國(guó)情普查缺乏人員處理這三重特性方法的空白[3]。

1.1 地理數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)入庫(kù)

由于遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，調(diào)查模式發(fā)生了很大變化，以往是先進(jìn)行外業(yè)測(cè)量，然后把外業(yè)測(cè)量的圖件及調(diào)查手簿進(jìn)行掃描，再經(jīng)過(guò)投影變換等進(jìn)行圖形矢量化，得到數(shù)據(jù)成果。新的調(diào)查流程是先獲取調(diào)查區(qū)域的遙感影像，對(duì)影像進(jìn)行處理達(dá)到精度要求，先在內(nèi)業(yè)進(jìn)行判讀標(biāo)會(huì)與信息處理，對(duì)內(nèi)業(yè)無(wú)法判讀或判讀不準(zhǔn)確的部分進(jìn)行標(biāo)注，這部分到實(shí)地勘察處理。將內(nèi)業(yè)成果和外業(yè)成果綜合處理得到數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)調(diào)查區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察、評(píng)估，提取調(diào)查對(duì)象的狀態(tài)信息與圖像信息，然后錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中。具體流程見(jiàn)圖1。

1.2 地理國(guó)情監(jiān)測(cè)云平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享

目前GIS系統(tǒng)越來(lái)越相互關(guān)聯(lián)，地理知識(shí)正在網(wǎng)絡(luò)上共享。由于我國(guó)地域遼闊，南北差異、東西差異較大，經(jīng)濟(jì)水平及工作模式的不統(tǒng)一導(dǎo)致各地區(qū)各部門之間GIS數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、軟件不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存在一定難度。盡管很多專家學(xué)者提出了很多數(shù)據(jù)融合、整合的方法、理論，在實(shí)際應(yīng)用中也盡量按照統(tǒng)一的要求處理數(shù)據(jù)，還是存在數(shù)據(jù)無(wú)法共享的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)云平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享存在一定難度。

建設(shè)數(shù)字城市、智慧城市，必須建立全國(guó)統(tǒng)一的平臺(tái)，設(shè)置統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。大家都在一個(gè)平臺(tái)運(yùn)行才能發(fā)揮作用。這個(gè)平臺(tái)就是天地圖，可以實(shí)現(xiàn)地理國(guó)情數(shù)據(jù)共享。

2 遙感技術(shù)支持下的地理國(guó)情普查與監(jiān)測(cè)

2.1 城市國(guó)情遙感監(jiān)測(cè)

遙感技術(shù)（RS）在傳統(tǒng)的測(cè)繪作業(yè)模式地基礎(chǔ)上，采用高、中、低分辨率的衛(wèi)星遙感影像，經(jīng)過(guò)影像幾何校正、色相糾正、鑲嵌、配準(zhǔn)、投影變換等程序，來(lái)獲取信息量極其豐富的“4D”產(chǎn)品，即數(shù)字矢量線劃數(shù)據(jù)（DLG）、數(shù)字柵格數(shù)據(jù)（DRG）、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM）。隨著系列衛(wèi)星的發(fā)射，我國(guó)在衛(wèi)星遙感方面的水平得到很大提高，基本實(shí)現(xiàn)了全天候?qū)?guó)土進(jìn)行監(jiān)測(cè)。將衛(wèi)星遙感影像應(yīng)用于地理國(guó)情調(diào)查，極大的提高了現(xiàn)勢(shì)性、真實(shí)性、科學(xué)性。

同時(shí)建設(shè)部門可以利用利用動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)市政基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、土地利用類型的范圍和變化等情況進(jìn)行規(guī)劃執(zhí)法檢查。

2.2 國(guó)土資源國(guó)情監(jiān)測(cè)

國(guó)土資源部在2009年開(kāi)始就將全國(guó)土地利用現(xiàn)狀調(diào)查與遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)技術(shù)相結(jié)合，開(kāi)展全國(guó)范圍內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查與遙感動(dòng)態(tài)工作，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，已將這一技術(shù)應(yīng)用于重點(diǎn)地區(qū)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)和的土地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作中，為農(nóng)田開(kāi)發(fā)、復(fù)墾與整治、土地利用規(guī)劃提供依據(jù)。利用遙感信息源和信息提取技術(shù)可以開(kāi)展遙感綜合調(diào)查，開(kāi)展中大尺度土地調(diào)查、海洋漁業(yè)、礦產(chǎn)分布、森林覆蓋、水利資源、旅游開(kāi)發(fā)等資源的現(xiàn)狀、地質(zhì)構(gòu)造、土壤侵蝕、氣象災(zāi)害等生態(tài)環(huán)境狀況調(diào)查以及城市發(fā)展情況綜合調(diào)查；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)就是在國(guó)土資源變更調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同區(qū)域，不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r利用不同分辨率的遙感圖像全國(guó)范圍內(nèi)點(diǎn)建設(shè)地區(qū)以及變化較大的城鄉(xiāng)結(jié)合部等進(jìn)行土地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)國(guó)土資源管理數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方針政策提供依據(jù)。

2.3 環(huán)境國(guó)情監(jiān)測(cè)

現(xiàn)在的遙感技術(shù)已經(jīng)可以獲取實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)大氣中的二氧化硫、臭氧、甲烷等痕量氣體成分以及有害氣氣溶膠等的三維分布圖；對(duì)污染大的企業(yè)、工廠排出的煙塵污染、沙塵暴等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，向環(huán)保部門提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)于超出標(biāo)準(zhǔn)排放污染氣體的馬上進(jìn)行查處整改。通過(guò)對(duì)于水利資源環(huán)境的監(jiān)測(cè)獲取水體透明度、懸浮物濃度、渾濁度、表面水溫等參數(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染大的企業(yè)、工廠排出廢水監(jiān)測(cè)，對(duì)于超標(biāo)排放的企業(yè)及時(shí)查處，防止發(fā)生大規(guī)模的污染事件發(fā)生。

利用遙感技術(shù)還實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土地利用情況、范圍的變化、草地耕種范圍、覆蓋狀況變化、森林種植、砍伐、覆蓋狀況變化、河流流量變化、濕地資源范圍狀況變化等?；谶@些獲取的數(shù)據(jù)，開(kāi)展如城市建設(shè)規(guī)模邊界監(jiān)測(cè)、草地范圍變化的監(jiān)測(cè)、森林保護(hù)、新建水利設(shè)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等。

2.4 水利國(guó)情監(jiān)測(cè)

在遙感影像上提取大型海洋、河流、湖泊、水庫(kù)等地表水體影像變化范圍，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變化情況。利用遙感調(diào)查的獲取的信息，可以應(yīng)用到工程調(diào)查，如工程施工的前期在遙感影像上提取工程區(qū)域的地形范圍、地貌特征、土壤情況等信息，為工程的規(guī)劃和選址提供第一手可靠資料；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工程施工進(jìn)展情況和施工進(jìn)行中對(duì)周圍空氣、水資源等造成的影響。在水利工程進(jìn)行后期，利用遙感技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工對(duì)周圍水資源環(huán)境產(chǎn)生的直接影像等。

2.5 農(nóng)林業(yè)國(guó)情監(jiān)測(cè)

利用遙感技術(shù)可獲取全國(guó)范圍內(nèi)農(nóng)林業(yè)自然資源的數(shù)量、質(zhì)量和空間分布情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，從而為農(nóng)林業(yè)資源開(kāi)發(fā)、發(fā)展規(guī)劃、綜合利用與空間保護(hù)、農(nóng)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)等提供科學(xué)依據(jù)。利用遙感可以監(jiān)測(cè)農(nóng)作物生長(zhǎng)信息，包括農(nóng)作物種植面積、土壤墑情、苗圃長(zhǎng)勢(shì)情況、病蟲(chóng)害控制、產(chǎn)量估算等農(nóng)林作物信息。

3 GPS技術(shù)支持下的地理國(guó)情普查

GPS是英文Global Positioning System的簡(jiǎn)稱。GPS是一種全新的空基無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全天候、全天時(shí)和全球性的連續(xù)三維空間定位，而且還能對(duì)運(yùn)動(dòng)載體的速度、姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定以及精確授時(shí)。GPS的技術(shù)特點(diǎn)，使其能夠較好的應(yīng)用在大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)研究中以及在滑坡、礦山地面沉陷等災(zāi)害地質(zhì)監(jiān)測(cè)中、大城市地面沉降監(jiān)測(cè)中得到的較好應(yīng)用。[4]

在內(nèi)業(yè)分類與解譯中無(wú)法確定用地邊界或要素類型的屬性和無(wú)法準(zhǔn)確認(rèn)定類型的地表覆蓋分類的圖斑，需要進(jìn)行實(shí)地核查。通過(guò)使用GPS的定位功能，可直接定位調(diào)查地點(diǎn)；根據(jù)導(dǎo)航功能，可繪出到達(dá)調(diào)查區(qū)的行走路線并記錄行走軌跡；對(duì)于實(shí)地新增或發(fā)生變化的圖斑或要素，在調(diào)查底圖影像上可以直接定位的，采用在圖上勾繪和在圖形外側(cè)注記的方式形式進(jìn)行調(diào)查，當(dāng)工作底圖上無(wú)法對(duì)變化或新增的圖斑要素進(jìn)行準(zhǔn)確定位時(shí)，可用GPS設(shè)備進(jìn)行外業(yè)補(bǔ)測(cè)，采集變化范圍。通過(guò)GPS還能采集獲取遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)，使實(shí)地影像與航空航天影像一一對(duì)應(yīng)，為日后常態(tài)化監(jiān)測(cè)提供分類依據(jù)。[5]

4 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)展地理國(guó)情普查是一項(xiàng)首創(chuàng)性工作、沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒、需要在實(shí)踐中不斷探索創(chuàng)新，在實(shí)踐中不斷完善、使之達(dá)到應(yīng)有的目的、取得實(shí)實(shí)在在的效果。

通過(guò)3S技術(shù)能夠?qū)ξ覈?guó)城市國(guó)情遙感監(jiān)測(cè)、國(guó)土資源國(guó)情監(jiān)測(cè)、環(huán)境國(guó)情監(jiān)測(cè)、水利國(guó)情監(jiān)測(cè)、農(nóng)林業(yè)國(guó)情監(jiān)測(cè)，全面查清我國(guó)地表自然以及人文地理要素的空間分布、現(xiàn)狀等情況，建成全國(guó)地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)庫(kù)，為日后災(zāi)害預(yù)警及國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃與實(shí)施提供重要的數(shù)據(jù)支撐。更好把握大局、有效應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)、推動(dòng)解決深層次矛盾和問(wèn)題意義十分重大。

參考文獻(xiàn)

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