利用地理國情普查成果提取濕地

宋碧波，盧小平，劉 敏，謝孟利，石 晶,3

(1. 河南理工大學礦山空間信息技術國家測繪地理信息局重點實驗室，河南 焦作 454003； 2. 河南省基礎地理信息中心，河南 鄭州 450003； 3. 河南省科源測繪中心，河南 鄭州 450003)

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利用地理國情普查成果提取濕地

宋碧波1,2,3，盧小平1，劉 敏2，謝孟利2，石 晶2,3

(1. 河南理工大學礦山空間信息技術國家測繪地理信息局重點實驗室，河南 焦作 454003； 2. 河南省基礎地理信息中心，河南 鄭州 450003； 3. 河南省科源測繪中心，河南 鄭州 450003)

利用全國第一次地理國情普查數(shù)據(jù)，采用多屬性指標判別分析方法提取濕地要素信息，研究制定了基于地理國情普查成果提取濕地要素的數(shù)據(jù)整合方案、信息提取、專題圖制作等一套技術流程。實例應用結果表明，該方法比林業(yè)部門濕地資源結果更加精確、詳盡，分類精度達93%以上，促進了地理國情普查成果轉化，以及與林業(yè)部門業(yè)務數(shù)據(jù)的融合和集成，也為濕地資源調查提供了新的方法和借鑒。

地理國情普查；濕地提??；指標分析；成果應用

濕地被譽為“地球之腎”，在維持生態(tài)平衡方面具有重要作用，對濕地資源進行科學精準監(jiān)測、及時掌握其時空變化狀況，對保護生態(tài)環(huán)境、促進社會和諧發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實意義。目前，濕地調查主要依賴遙感影像、地理信息系統(tǒng)提取，通過對遙感影像進行幾何糾正、配準、鑲嵌和增強處理，采用人工目視解譯或監(jiān)督與非監(jiān)督分類方法、面向對象、支持向量機等方法，實現(xiàn)對濕地景觀的分類提取[1-2]。前者由于對影像質量及先前經(jīng)驗有較強依賴性，提取效率低；后者由于濕地本身光譜特性復雜，自動分類結果中不同地物存在著一定程度混淆，導致分類精度下降[1]。為提高濕地分類精度，有學者提出采用二次分類方法，即充分利用地物形狀和紋理特征輔助解譯，克服地物光譜區(qū)分的局限性[3]。上述方法雖然在一定程度上提高了濕地分類的精度和效率，但未能有效利用已有基礎地理信息數(shù)據(jù)，造成了數(shù)據(jù)的重復采集及人力和物力資源的浪費。

地理國情普查與監(jiān)測不僅是對基礎地理信息數(shù)據(jù)的整合、提取和加工，又是與其他專業(yè)部門業(yè)務數(shù)據(jù)的融合和集成[4]。按照“邊普查、邊監(jiān)測、邊應用”的總體要求，一些學者圍繞城市化發(fā)展、景觀變化等開展了地理國情監(jiān)測應用研究，但多是對監(jiān)測要素重新采集[5-7]，未能充分將地理國情普查成果應用于專業(yè)領域。本文基于河南省第一次地理國情普查數(shù)據(jù)，采用多屬性指標判別分析方法提取了鄭州市惠濟區(qū)的濕地要素信息，并制作了濕地調查專題圖，為促進地理國情普查成果轉化提供了經(jīng)驗和借鑒。

1 指標分析與提取方法

1.1 濕地分類技術指標

根據(jù)《濕地公約》和《全國濕地資源調查技術規(guī)程(試行)》，濕地資源調查是對符合濕地定義的各類濕地資源，包括面積8 hm2及以上的近海與海岸濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地，以及寬度大于10 m、長度5 km以上的河流濕地進行全面調查。依照《河南省濕地資源調查實施細則》，并結合研究區(qū)實際情況，建立濕地分類系統(tǒng)，將濕地劃分為3類11種類型(見表1)。

表1 濕地類、型及劃分技術標準

1.2 地理國情普查數(shù)據(jù)技術指標

地理國情普查數(shù)據(jù)分為地表形態(tài)、地表覆蓋和重要地理國情要素3個類型，共12個一級類、58個二級類、133個三級類，分別存儲在37個數(shù)據(jù)層中，各類型要素通過唯一的地理國情信息分類碼進行標識[8-9]。濕地要素主要集中在水系要素層(HYDA、HYDL)、地表覆蓋層(LCA)和濕地保護區(qū)層(BGWA)，主要指標見表2。

表2 地理國情普查相關數(shù)據(jù)采集指標

1.3 指標確定

地理國情普查對濕地要素采集要求與林業(yè)領域濕地資源調查規(guī)定基本相符，滿足“國情普查與專業(yè)部門調查在信息采集上應保證完整性和一致性”要求，但兩者在分類組織方式上存在較大差別，需重新歸類、整合和屬性賦值。兩類數(shù)據(jù)的對照關系見表3。

1.4 濕地要素提取

根據(jù)以上分析成果，本文擬采用多屬性指標方法，并結合空間特征對地理國情普查成果中的濕地進行判別、提取和歸類，建立濕地判別模型，具體技術流程如圖1所示。確定作業(yè)圖層，考慮到LCA、HYDL層中濕地要素判別規(guī)則較為簡單，本判別模型針對HYDA層并綜合考慮數(shù)據(jù)現(xiàn)狀及濕地分類判別標準，對CC、TYPE、USE、WQ、PERIOD等屬性字段分別設置權重為0.8、0.05、0.05、0.05、0.05。當計算結果>0.85，即歸為當前類，賦濕地類型碼，并保留該值。數(shù)據(jù)整合過程中，堅持“先易后難”原則，首先獲取無需進行二次處理的濕地類，然后在此基礎上進行空間分析，獲取其他類型濕地。

表3 地理國情普查數(shù)據(jù)與濕地類型對照

圖1 技術流程

(1) 從HYDA中依次提取季節(jié)性或間歇性河流、永久性或季節(jié)性淡水湖、運河及輸水河、部分庫塘及水產(chǎn)養(yǎng)殖場濕地，對計算結果介于0.8～0.9的要素進行人工核查。

(2) 結合LCA、HYDL層對以上分類結果進行補充、完善。根據(jù)約束條件從LCA、HYDL中提取稻田、河流結構線，計算得出永久性河流；按照永久性河流及HYDA中河流范圍，借助堤壩要素，初步獲取洪泛平原濕地，并在此基礎上獲取洪泛平原中的庫塘及水產(chǎn)養(yǎng)殖場，確定洪泛平原最終范圍。

(3) 參考遙感影像對提取結果進行檢查，確保濕地要素整合、歸類及屬性賦值的正確性。

為滿足實際應用需求，對上述方法進行程序化處理，實現(xiàn)多圖幅各類型濕地要素的批量提取與組織。

2 試驗與分析

2.1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

本文選擇鄭州市惠濟區(qū)作為研究區(qū)，該研究區(qū)位于黃河南岸，包含豐富的河流、人工濕地。主要數(shù)據(jù)源為研究區(qū)的第一次地理國情普查試點數(shù)據(jù)(基于WorldView影像進行采集，影像分辨率為0.5 m，獲取時間為2013年)。

2.2 濕地提取

采用ArcGIS-Addin開發(fā)方式對ArcMap桌面功能進行拓展開發(fā)，集成濕地提取功能插件，減少了人工手動提取可能引發(fā)的數(shù)據(jù)質量問題[10]。圖2為永久性河流提取結果與HYDA層疊加；圖3為永久性河流、人工濕地提取結果；圖4為洪泛平原中的人工濕地。

圖2 永久性河流與HYDA層疊加

圖3 永久性河流和人工濕地提取結果

圖4 洪泛平原中的人工濕地

2.3 成果分析

利用地理國情普查成果將提取的濕地成果與河南省第二次濕地資源調查結果進行對比分析，結果如圖5所示。由于地理國情普查要素的最小采集單元為400 m2，比濕地資源調查規(guī)范(8 hm2)小，因而提取結果更精確、詳盡，同時也造成濕地面積差異，通過計算總面積精度控制在93%以上。由此可知，利用本文建立的濕地分類指標、提取技術流程和數(shù)據(jù)整合方案，可高效、快速地提取符合林業(yè)領域濕地調查規(guī)范的濕地圖斑數(shù)據(jù)。

圖5 濕地提取結果對比分析

3 結 語

為滿足林業(yè)部門濕地資源調查與常態(tài)化監(jiān)測的實際需求，本文研究制定了基于地理國情普查數(shù)據(jù)提取濕地要素的數(shù)據(jù)整合方案、信息提取方法及技術流程，為地理國情普查數(shù)據(jù)的推廣應用提供了借鑒。研究結果表明，將地理國情普查成果應用于濕地資源調查與監(jiān)測工作，可充分發(fā)揮地理國情普查數(shù)據(jù)的作用，避免不同行業(yè)的重復測繪，為濕地資源保護和生態(tài)文明建設提供實時的高精度數(shù)據(jù)支持。

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The Extraction of Wetland Information Based on National Geographic Condition Census Results

SONG Bibo1,2，3，LU Xiaoping1，LIU Min2，XIE Mengli2，SHI Jing2，3

(1. Key Laboratory of Mine Spatial Information Technologies， National Administration of Surverying, Mapping and Geoinformation，Henan Polytechnic University， Jiaozuo 454003， China； 2. Henan Geomatics Center， Zhengzhou 450003， China；3. Keyuan Surveying and Mapping Center of Henan Province， Zhengzhou 450003， China)

A set of technical process to extract wetland information from the first national geographical conditions census result is studied and formulated, including data integration, information extraction, thematic map making, etc., which uses the multi-attribute index analysis method. Experiment results show that the method is better than the forestry department. It is more accurate and detailed, and the classification accuracy is more than 93%. This research promotes the transformation of geographical conditions census result and the integration with forestry business data, and also provides a new method and reference for wetland resources investigation.

geographical conditions census; wetland extraction; indicators analysis; results application

宋碧波，盧小平，劉敏，等.利用地理國情普查成果提取濕地[J].測繪通報，2017(6)：53-56.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0189.

2016-11-29;

2017-01-11

礦山空間信息技術國家測繪地理信息局重點實驗室開放基金(KLM201411)；河南省高校創(chuàng)新團隊支持計劃項目(14IRTSTHN026)；河南省創(chuàng)新型科技創(chuàng)新團隊支持計劃

宋碧波(1989—)，女，助理工程師，研究方向為地理信息系統(tǒng)開發(fā)與應用。E-mail：songbibo2008@163.com

盧小平

P208

A

0494-0911(2017)06-0053-04