地理省情監(jiān)測(cè)中地表覆蓋數(shù)據(jù)易混淆地物區(qū)分方法研究

王勁　薛爭光　郭喜絨

摘 要 本文通過深入研究陜西省第一次全國地理國情普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室制定的《陜西省第一次全國地理普查總體設(shè)計(jì)》等相關(guān)技術(shù)要求，結(jié)合陜西省的自然條件和社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀，以陜西省某鎮(zhèn)為實(shí)例，進(jìn)一步分析了該地區(qū)1：2000系統(tǒng)數(shù)據(jù)和遙感影像數(shù)據(jù)的實(shí)際情況，對(duì)于內(nèi)業(yè)影像解譯時(shí)易混淆地物的區(qū)分方法做了詳細(xì)的描述。

關(guān)鍵詞 地表覆蓋 易混淆 影像解譯

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

1 引言

從二十世紀(jì)九十年代中期開始，隨著信息技術(shù)的迅速普及，無孔不入的數(shù)字化信息有力地推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)、政治、文化等的全球化進(jìn)程，人類自此進(jìn)入全球信息化時(shí)代。測(cè)繪行業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中不可缺少的基礎(chǔ)性、先行性行業(yè)，面對(duì)全球數(shù)字化、信息化時(shí)代的發(fā)展浪潮，也正面臨著由傳統(tǒng)測(cè)繪向地理信息產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型。而地理國情監(jiān)測(cè)正是在這樣的改革大潮下，為了更及時(shí)更準(zhǔn)確地從地理的角度分析、研究和描述國情應(yīng)運(yùn)而生的。

為了更好地監(jiān)測(cè)地理國情，搞好宏觀調(diào)控、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)責(zé)任政府、服務(wù)政府，國務(wù)院下發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于開展第一次全國地理國情普查的通知》。我院為搞好這次的地理國情普查工作，深入研究了國家制定的《第一次全國地理國情普查總體方案》等相關(guān)技術(shù)要求，并在陜西省某鎮(zhèn)開展了地理國情普查試點(diǎn)工作，通過對(duì)試點(diǎn)地區(qū)地形地貌、系統(tǒng)數(shù)據(jù)和遙感影像數(shù)據(jù)的綜合分析，總結(jié)出適合持續(xù)開展地理國情監(jiān)測(cè)工作的數(shù)據(jù)處理方法，并對(duì)影像解譯過程中易混淆地物的區(qū)分方法進(jìn)行了敘述。

2 試點(diǎn)地區(qū)前期數(shù)據(jù)分析

三原縣位于陜西關(guān)中平原中部，總面積576.9平方公里，耕地面積53.7萬畝，轄11鎮(zhèn)3個(gè)發(fā)展服務(wù)中心208個(gè)行政村，人口42.35萬。

三原縣位于陜西關(guān)中平原中部，渭河以北，為省會(huì)西安市的北大門，距西安約36公里，咸陽約40公里，距咸陽國際機(jī)場(chǎng)22公里，鐵路、公路縱橫交錯(cuò)，四通八達(dá)。北魏置縣，因境內(nèi)有孟侯原、豐原和白鹿原而得名。東與臨潼、富平、閻良相連，南與高陵接壤，西鄰涇陽、淳化，北靠銅川新區(qū)、耀州區(qū)，總面積576.9平方公里。地處鄂爾多斯地臺(tái)南緣褶皺帶上，地勢(shì)西北高、東南低，海拔在362～1409米之間，南北以四十里原坡為界，東西以清河相隔，自然分割成三個(gè)明顯不同的地形地貌形態(tài)，即南部平原、北部臺(tái)原和西北山原。整體地貌以平原、臺(tái)原為主，占總面積的72%。河流主要有清峪河、濁峪河和趙氏河。氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)半干旱氣候區(qū)。年平均氣溫13.4℃，降水517.7毫米，平均無霜期215天，太陽總輻射113.18千卡/cm2。

2.1 已有資料情況

1）陜西省2012年4月WV1 衛(wèi)星影像；2）陜西省2012年9月WV2 衛(wèi)星影像；3）陜西省2013年10月PLO 衛(wèi)星影像；4）2013年1：50000地形數(shù)據(jù)庫重點(diǎn)要素更新成果、1：10000DLG數(shù)據(jù)成果。

2.2 現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1）《1：500、1：2000陜西省基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典》；2）《測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》GB/T 24356-2009；3）國家測(cè)繪地理信息局地理國情監(jiān)測(cè)相關(guān)原則和技術(shù)文檔；4）《國家基本比例尺地形圖分幅和編號(hào)》GB/T 13989-1992；5）《基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品1：10000 1：50000數(shù)字正射影像圖》CH/T 1009-2001；

6）《基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品元數(shù)據(jù)》CH/T 1007-2001。其中地表覆蓋分類數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)參照正射影像；7）《陜西省地理國情普查數(shù)據(jù)規(guī)定與采集要求》TDPJ03-2013；8）本項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)規(guī)定設(shè)計(jì)書。

3 內(nèi)業(yè)解譯分類與信息采集提取原則

以遙感正射影像為基礎(chǔ)，利用收集整合的參考數(shù)據(jù)，采用人工解譯結(jié)合的方式，參考基礎(chǔ)地理信息、土地利用、自然資源等資料，以遙感正射影像為基礎(chǔ)底圖，按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中采集地理要素分類、分級(jí)表和技術(shù)指標(biāo)的要求，開展內(nèi)業(yè)判讀與解譯，補(bǔ)充或更新采集水系、交通、居住小區(qū)等要素實(shí)體，提取相關(guān)屬性，并進(jìn)行地表覆蓋分類，分別按照要求形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)層。

解譯時(shí)，運(yùn)用解譯標(biāo)志和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過判讀、判譯、預(yù)判、判繪等，對(duì)影像進(jìn)行識(shí)別，從而獲取實(shí)地信息。對(duì)于影像與地形圖出入較大的地區(qū)或內(nèi)業(yè)判讀不清、無法解譯的地類需要做好標(biāo)記，提交外業(yè)部門到野外進(jìn)行實(shí)地的逐一核實(shí)、修改、補(bǔ)充調(diào)繪，予以確認(rèn)。

在影像解譯過程中應(yīng)當(dāng)遵守以下幾點(diǎn)基本要求：

①內(nèi)業(yè)解譯時(shí)，以該縣的行政界線為作業(yè)范圍，以2012年0.2米正射影像為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將地形圖系統(tǒng)數(shù)據(jù)和正射影像疊加，結(jié)合地名地址調(diào)查數(shù)據(jù)、城市部件調(diào)查數(shù)據(jù)、城市用地現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)為參考，根據(jù)地物的光譜、形狀、紋理和空間關(guān)系等信息確定好各類地物要素的邊界，采集過程應(yīng)保證面獨(dú)立閉合且互不相交；②在影像解譯時(shí)，根據(jù)分類中的各類要求綜合相鄰的同類用地；③所有地物都應(yīng)當(dāng)結(jié)合地形圖和注記正確解譯，對(duì)于內(nèi)業(yè)解譯過程中難以確定屬性的用地，應(yīng)當(dāng)勾繪其輪廓線，以便外業(yè)調(diào)繪確定。④從原始系統(tǒng)數(shù)據(jù)提取的各層數(shù)據(jù)均在Geoway中提取，提取所有字段并在后續(xù)的數(shù)據(jù)加工中一直保留原始數(shù)據(jù)的字段，不得刪除。⑤地表在空間上被多種類型立體層疊覆蓋的情況下：對(duì)于不同高低植被立體覆蓋的范圍，以頂層樹冠的優(yōu)勢(shì)類型確定其植被覆蓋類型；對(duì)于樹冠遮蔽道路、樹冠遮蔽溝渠的情況，地表覆蓋中按照植被歸類；對(duì)于高架路，按照上層道路歸入路面；有屋頂綠化的范圍，應(yīng)歸入房屋建筑區(qū)；橋面跨越大面積的水面，應(yīng)歸入水體類型。其他在空間上被多種類型立體層疊覆蓋的情況，地表覆蓋分類一般采用“就近就大”的原則，即以面積占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的類型為主。⑥植被覆蓋類型中通過影像甚至實(shí)地核查均難以區(qū)分人工和自然的類型，一般采用“自然優(yōu)先”的原則進(jìn)行歸類。如：人工繁育的樹林或草場(chǎng)，從影像上甚至實(shí)地核查均難以確定是否為園地或人工草地，優(yōu)先歸入林地或天然草地的相應(yīng)類別。⑦道路兩邊行道樹處理：按照行道樹垂直投影范圍確定其為綠化林地層中。不管行道樹是否壓蓋了道路面，即使行道樹把道路整個(gè)壓蓋也要按樹木枝葉垂直投影確定為綠化林地。⑧人工長期堆積的各種礦物、尾礦、棄渣、垃圾、沙土、巖屑等（人工堆積物）覆蓋的地表才歸入堆放物一類中，對(duì)于以短期或臨時(shí)存放貨物為主要目的的堆放場(chǎng)，其堆放物和數(shù)量經(jīng)常發(fā)生變動(dòng)，應(yīng)歸入硬化平地（及其下級(jí)）類。⑨作為地表覆蓋的道路分類時(shí)，部分路面即使根據(jù)地理位置也難以區(qū)分公路、城市道路和鄉(xiāng)村道路時(shí)，歸為公路路面。

高速路、快速路及街道中央的隔離綠化帶依據(jù)正射影像量取獲得路寬來處理，寬度≥10米時(shí)，道路按兩條路線采集；寬度<10米的，隔離帶合并計(jì)入道路。

4 內(nèi)業(yè)影像解譯時(shí)易混淆地物的區(qū)分

在內(nèi)業(yè)影像解譯過程中，很多地物的圖斑在影像上相似或相近，作業(yè)人員常常難以區(qū)分，因此需要將易混淆地物的影像截取出來，建立樣本庫，方便內(nèi)業(yè)人員進(jìn)行影像判讀。由于篇幅有限，下面僅列舉幾類易混淆地物：

1）天然草地與人工草地

一般來說，野外的空曠地區(qū)的草地是天然草地，單位、院落里的草地是人工草地，但是不能就簡單地這樣劃分。有時(shí)單位、院落里也會(huì)有未經(jīng)過人為改良的天然草地。區(qū)分這兩種覆蓋分類時(shí)，還需要認(rèn)真判讀影像，一般影像上邊緣界限明顯、有人為修剪痕跡的才是人工草地，如圖1中紅色線條標(biāo)識(shí)區(qū)域；而界限不明顯、生長得自然而茂密的應(yīng)歸為天然草地，如圖2中紅色線條標(biāo)識(shí)區(qū)域。且根據(jù)地表覆蓋分類中的“自然優(yōu)先”原則，凡事無法確定為人工草地的，都應(yīng)優(yōu)先歸入天然草地的相應(yīng)類別。

2）高覆蓋度草地、中覆蓋度草地與低覆蓋度草地

在國情監(jiān)測(cè)地表覆蓋分類中，將天然草地按照覆蓋度的不同又細(xì)分為：高覆蓋度草地、中覆蓋度草地和低覆蓋度草地。在《地理國情普查內(nèi)容與指標(biāo)》中，將覆蓋度大于50%的天然草地歸為高覆蓋度草地，覆蓋度介于20%～50%之間的為中覆蓋度草地，覆蓋度介于10%～20%之間的天然草地為低覆蓋度草地。但在實(shí)際解譯過程中，覆蓋度的計(jì)算并不容易，因此在實(shí)施過程中，為了更加便于操作，往往會(huì)制作解譯樣本。在本次實(shí)驗(yàn)片制作過程中，將圖3中標(biāo)識(shí)的區(qū)域作為高覆蓋度草地的樣本，圖4中標(biāo)識(shí)的區(qū)域作為中覆蓋度草地的樣本，圖5中標(biāo)識(shí)的區(qū)域作為低覆蓋度草地的樣本。

3）人工草地與綠化林地

在地形圖繪制過程中，按照陜西制定的地方標(biāo)準(zhǔn)《1：500、1：2000 數(shù)據(jù)字典》和《1：5000、1：10000數(shù)據(jù)字典》的要求，道路兩側(cè)綠地會(huì)劃歸為花壇，在制作地表覆蓋數(shù)據(jù)時(shí)，花壇的系統(tǒng)數(shù)據(jù)會(huì)被直接轉(zhuǎn)換成綠化草地的覆蓋面，而在實(shí)際制作過程中對(duì)照影像，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多道路兩邊都有行樹，其行樹樹冠的覆蓋度已經(jīng)達(dá)到了綠化林地的選取標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)就應(yīng)該將改覆蓋面歸入綠化林地，如圖6中紅線標(biāo)識(shí)的區(qū)域所示。

4）泥土地表與碾壓踩踏地表

泥土地表是自然裸露的，沒有人工堆掘、夯筑、碾壓形成的痕跡的地表；而碾壓踩踏地表是由于人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)經(jīng)常性碾壓、踩踏形成的次生裸露地表。與泥土地表單純地以泥質(zhì)或裸土為主的地表特征相比，碾壓踩踏地表從影像上看具有明顯的碾壓、踩踏的痕跡。圖7中紅色標(biāo)識(shí)區(qū)域展示的就是泥土地表的影像，而圖8中紅線區(qū)域標(biāo)識(shí)的就是碾壓踩踏地表，從影像上還是能夠比較清楚地看出兩者的差別。

5 結(jié)論與展望

本論文依據(jù)國家測(cè)繪地理信息局下發(fā)的《第一次全國地理國情普查總體方案》、《第一次全國地理國情普查實(shí)施辦法》、《第一次全國地理國情普查實(shí)施方案》以及相關(guān)技術(shù)要求，詳細(xì)說明了內(nèi)業(yè)解譯分類與信息采集提取原則以及內(nèi)業(yè)影像解譯時(shí)易混淆地物的區(qū)分方法。在對(duì)該縣地表覆蓋數(shù)據(jù)分類的過程中，對(duì)于該片區(qū)內(nèi)易混淆地物的影像圖斑進(jìn)行了截取和對(duì)比說明。雖然取得了一定的成果，但要在接下來的全省域地表覆蓋分類數(shù)據(jù)制作中，迅速準(zhǔn)確地完成任務(wù)，還需要建立更為完善的解譯樣本庫，尤其對(duì)于地表覆蓋分類中易混淆的圖斑，需對(duì)其影像進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本次地理國情監(jiān)測(cè)工作不僅是國家可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，也是陜西省為建造“數(shù)字陜西、智慧陜西”，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)測(cè)繪向地理信息的轉(zhuǎn)型而進(jìn)行的一個(gè)重大項(xiàng)目。地理國情監(jiān)測(cè)工作是一個(gè)長期的、不斷完善的工作。相信在不久的將來，隨著地理國情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫的逐步建立和完善，國家將能夠更及時(shí)更準(zhǔn)確地從地理的角度分析、研究和描述國情，準(zhǔn)確掌握國情國力，提高政府管理決策的科學(xué)水平，服務(wù)和改善社會(huì)民生。

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