對(duì)地理國(guó)情普查中地表覆蓋信息提取技術(shù)的幾點(diǎn)探討

周正玉

摘 要： 國(guó)情反映出一個(gè)國(guó)家的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、人文地理環(huán)境以及國(guó)際關(guān)系基本情況的總和，其作為國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略、政策的制定依據(jù)，是執(zhí)行發(fā)展戰(zhàn)略、政策的基礎(chǔ)，是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí)，地理國(guó)情也是國(guó)情重要組成部分之一。本文從地理國(guó)情普查出發(fā)，簡(jiǎn)述了其進(jìn)行普查的技術(shù)方法，并對(duì)地表覆蓋信息要素的提取方法進(jìn)行了一定程度的探討。

關(guān)鍵詞： 國(guó)情普查； 地表覆蓋； 信息提取； 技術(shù)探討

1. 地理國(guó)情普查的技術(shù)方法

1.1 多源遙感影像和處理

多源遙感影像是指將高分衛(wèi)星影像、DEM數(shù)據(jù)以及控制成果作為基本資料，正射糾正全色影像，并將糾正后的全色影像作為參考資料，配準(zhǔn)糾正多光譜影像，再將糾正后的全色影像和多光譜影像進(jìn)行融合，融合后的影像再按照?qǐng)D幅來鑲嵌、裁切，通過影像增強(qiáng)、色彩調(diào)整等方法對(duì)分幅影像進(jìn)行相應(yīng)的處理，制作出DOM成果，這為地理國(guó)情高精度的信息打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。多源遙感影像的獲取一般是通過衛(wèi)星遙感技術(shù)及高分辨率的全數(shù)字航空攝影燈遙感影像技術(shù)來完成，其中對(duì)于遙感圖像類型的選擇來說，一般要根據(jù)區(qū)域的大小以及研究的目的、意義等綜合情況來考慮，以免造成不必要的資源浪費(fèi)。比如，對(duì)于地表覆蓋信息數(shù)據(jù)的獲取來說，大區(qū)域范圍內(nèi)的研究可以采用分辨率較低而比例尺也小的AVHRR圖像，而對(duì)于一些范圍較小的局部區(qū)域時(shí)一般采用分辨率、精度都較高的TM圖像等來完成。

1.2 地表覆蓋分類數(shù)據(jù)生產(chǎn)

地理國(guó)情地表覆蓋一般是以高分正射影像為基礎(chǔ)，以地理國(guó)情普查的內(nèi)容要求為依據(jù)，根據(jù)各地理要素的相異特點(diǎn)，進(jìn)行圖斑的自動(dòng)提取，并與地理信息的成果數(shù)據(jù)集以及各種專題數(shù)據(jù)相結(jié)合，將得到的自動(dòng)解譯數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、修正，就可得到地表覆蓋的業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)，而要形成地理國(guó)情地表覆蓋數(shù)據(jù)，還需對(duì)照外業(yè)調(diào)查得到的數(shù)據(jù)對(duì)LCA層進(jìn)行一定的編輯和修改。地表覆蓋的數(shù)據(jù)可進(jìn)行自動(dòng)分類，也可進(jìn)行人工分類，但由于自動(dòng)分類所采用的軟件局限性較大，且對(duì)設(shè)備的要求也很高，所以目前依然是以人工分類為主，計(jì)算機(jī)為輔。例如，對(duì)于水面等影像文理較為清晰的可以使用計(jì)算即來進(jìn)行自動(dòng)提取，不僅方便快捷，而其分類精度也較為可靠，對(duì)于一些依靠光譜特性來反映地物差異的數(shù)據(jù)，則需要依靠人工提取技術(shù)才能夠保障其分類的精度。

1.3 地理國(guó)情要素?cái)?shù)據(jù)生產(chǎn)

地理國(guó)情要素?cái)?shù)據(jù)的生產(chǎn)是以遙感的正射影像作為依據(jù)，將收集并整合過的數(shù)據(jù)進(jìn)行地理國(guó)情要素的分類，其中，一般是采用人工判讀、解譯的方式來進(jìn)行要素?cái)?shù)據(jù)的生產(chǎn)。由于一些地區(qū)的差異較大，因此需要不同時(shí)相的影像來保證分辨的準(zhǔn)確性，時(shí)相的準(zhǔn)確與否直接影響著影像的判讀，同時(shí)，當(dāng)利用遙感影像來進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集時(shí)，一定要將地域、季節(jié)等的差異考慮在內(nèi)，盡量使用多時(shí)段的影像進(jìn)行對(duì)比，以提高準(zhǔn)確性。

1.4 外業(yè)核查

外業(yè)核查主要以調(diào)查底圖為基礎(chǔ)，然后根據(jù)任務(wù)區(qū)的地理特點(diǎn)以及區(qū)域內(nèi)的氣候等特征采用合適的技術(shù)手段，按照預(yù)定的核查。調(diào)查路線對(duì)相應(yīng)的要素內(nèi)容和其地表覆蓋分類圖斑進(jìn)行核查，還要進(jìn)行樣本數(shù)據(jù)的采集，核查區(qū)域的內(nèi)業(yè)核查主要包括全部的疑問圖斑矢量數(shù)據(jù)以及疑問圖斑的核查記錄，對(duì)于核查的內(nèi)容要進(jìn)行相應(yīng)的記錄。其中，對(duì)于一些新增以及發(fā)生了變化的信息要素和圖斑，則需要進(jìn)行補(bǔ)測(cè)或是補(bǔ)調(diào)，最后形成外業(yè)核查成果。

1.5 業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)整理及建庫(kù)

在業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)整理時(shí)，需將外業(yè)調(diào)查成果與專業(yè)資料相結(jié)合，對(duì)采集的地表覆蓋信息以及地理國(guó)情數(shù)據(jù)信息的要素根據(jù)其幾何位置、要素接邊，影像解譯的樣本數(shù)據(jù)等進(jìn)行相應(yīng)的整理編輯，使其形成一個(gè)能夠滿足國(guó)家地理國(guó)情普查所規(guī)定技術(shù)的普查數(shù)據(jù)，并為基礎(chǔ)建立相應(yīng)的成果數(shù)據(jù)庫(kù)。再以此數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，將之與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過不同的統(tǒng)計(jì)單元，對(duì)地理國(guó)慶要素進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)和分析，最后形成數(shù)據(jù)集以及統(tǒng)計(jì)報(bào)表和評(píng)估報(bào)告等。

2. 地表覆蓋信息的提取方法

2.1 地表覆蓋分類和國(guó)情要素信息提取的核心原則

原則一，所見即所得。因?yàn)榈乇砀采w并不依靠土地利用中的土地屬性來分類，而是根據(jù)地表覆蓋物的物理特性來分類的，地表覆蓋分類最終是根據(jù)對(duì)遙感影像的判讀得到最后的結(jié)果，因此可以說“所見就是所得”。但是該原則也并不是絕對(duì)的。因?yàn)榈乇砀采w與土地利用之間存在的耦合關(guān)系，所以對(duì)于地表覆蓋與土地利用之間類型的界定與區(qū)別是很難的。比如從地表覆蓋的角度出發(fā)，耕地的應(yīng)該是通過是否生長(zhǎng)農(nóng)作物這一客觀狀態(tài)來反應(yīng)是否是地表覆蓋，而是否生長(zhǎng)額農(nóng)作物則需要根據(jù)多個(gè)影像才能確定，因?yàn)槊總€(gè)季節(jié)是否耕種也是一個(gè)不確定因素。目前的技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的可行性等客觀原因，讓地表覆蓋的數(shù)據(jù)采集不能夠按照被政策法律等因素?fù)诫s了的土地利用來定義，只能夠按照土地的外在表現(xiàn)來進(jìn)行。

2.2 信息提取技術(shù)的核心

首先，遙感影像的捕獲即通過衛(wèi)星等設(shè)備來對(duì)捕獲地域的遙感影像，獲取之后再根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的合成及糾正處理，為后續(xù)的資料需要進(jìn)行形影的加工提取，得到一個(gè)準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)成果；其次，以地表覆蓋基本要素為主線，明確光譜、空間位置分布以及形狀特點(diǎn)等特征在提取核心信息的過程中所起的作用；其三，為了能夠讓信息更加的精確，更加的高效，就需要確定與核心信息要素相關(guān)的輔助信息的標(biāo)識(shí)；其四，提取樣本，提取樣本主要是為了讓不同類型的地理因素能夠通過與樣本的比對(duì)進(jìn)行自動(dòng)的分類，而要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類，就需要有一個(gè)充足、多樣的樣本庫(kù)；其五，提取信息，該環(huán)節(jié)是整個(gè)過程當(dāng)中最最重要最核心的一步，信息的提取需要采用多種方法來對(duì)地表覆蓋核心要素信息的提??；最后，結(jié)果評(píng)估，在樣本采集完成以及評(píng)估完成后，得到最后的評(píng)價(jià)，還應(yīng)該輔以人工處理，來保證該數(shù)據(jù)的實(shí)用性和適用性。對(duì)地表覆蓋信息提取的主要步驟如下圖：

2.3 基于道路要素的信息提取

提取道路要素信息主要是將收集到的影像資料根據(jù)地理要素的采集要求，將達(dá)到要求的交通道路進(jìn)行空間位置和屬性的采集，進(jìn)而形成完整的道路信息數(shù)據(jù)。首先，對(duì)基礎(chǔ)的地理信息數(shù)據(jù)和交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)即興提取并進(jìn)行一定程度的整合，從而生成道路普查所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)；其次，將其嵌在捕獲的遙感影像上，再根據(jù)影響進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和更新，找出其屬性信息，對(duì)于一些無(wú)法直接獲得的便捷則需要人工的對(duì)其進(jìn)行勾繪解譯；最后則是通過相應(yīng)的技術(shù)來形成道路的要素?cái)?shù)據(jù)集，并且將一些有待商榷、有待考究、無(wú)法辨認(rèn)以及需要核查的道路進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)記，以便于國(guó)情要素調(diào)繪底圖的制作，而對(duì)于那些無(wú)法確定的信息，則需要根據(jù)外業(yè)核查來確定、修改，最后形成完整及準(zhǔn)確的道路普查數(shù)據(jù)。其中，在進(jìn)行道路中心線采集時(shí)要將高級(jí)公路相連內(nèi)的城市道路以及在路網(wǎng)中起到連通作用的鄉(xiāng)村道路進(jìn)行采集。采集范圍廣、數(shù)據(jù)詳細(xì)也是道路要素采集的一大特點(diǎn)。

2.4 基于水系要素的信息提取方法

提取水系要素，主要四將捕獲的遙感影像與其他的一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)合后，對(duì)該資料進(jìn)行專業(yè)的處理、翻譯，將其與自然分布區(qū)域的一些特征比對(duì)后，進(jìn)行要素的提取，在水系要素信息的提取過程中，無(wú)法通過專業(yè)的處理對(duì)各類信息的屬性進(jìn)行確定，只有通過后續(xù)一系列的核查之后，才能夠?qū)ζ溥M(jìn)行更正、補(bǔ)充，以得到完整、準(zhǔn)確并且能夠應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中的水系要素信息。

2.5 基于地理單元要素的信息提取

提取地理單元要素信息，以遙感影像為基礎(chǔ)，通過已收集并且整合的專題數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)資料等，以人工判讀以及勾繪的方法，對(duì)其進(jìn)行解譯和判讀，提取出相關(guān)的屬性并且形成所需要的數(shù)據(jù)層，再進(jìn)行內(nèi)也分了集合判讀時(shí)，如果遇到一些無(wú)法確定的邊界和屬性時(shí)，先要對(duì)其進(jìn)行標(biāo)注，并對(duì)缺失的地理單元要素要進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)調(diào)，整理之后形成數(shù)據(jù)。

3. 總結(jié)

對(duì)地表覆蓋信息的提取方法一般要以所捕獲的遙感影像的質(zhì)量、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的充足與否以及遙感樣本的量與好壞等多個(gè)方面來確定，因此，在進(jìn)行地表覆蓋信息的提取時(shí)，應(yīng)該盡可能地將各類信息整合，將不確定的以及缺失的數(shù)據(jù)做好備案，并且根據(jù)實(shí)際工作情況，總結(jié)出一套實(shí)用并適用的高效、可靠的信息提取方法，為地表覆蓋信息的提取做好前期準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)：

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