3S技術支持下的地理國情普查與監測

劉立國 王健

摘 要：地理國情監測主要是對自然地表變化及社會經濟信息變化實施監測，整合、統計、分析地理國情信息的變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、發展趨勢及其變化相關性，掌握自然資源環境和社會發展的變化規律。該文主要闡述了3S技術在地理國情分析、地理國情普查與監測應用等方面的應用，3S技術應用在地理國情普查中的應用對提高數據成果質量和速度起著重要作用。從而不僅對土地利用、糧食安全、宏觀調控等政策的實施效果進行監控和評價，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依據。

關鍵詞：3S技術 地理國情 分析 監測 應用

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0020-02

2013年年初，國務院發布關于開展第一次全國地理國情普查的通知[1]。地理國情一詞成為網絡熱點詞語。

地理國情監測主要是對自然地表變化及社會經濟信息變化實施監測，整合、統計、分析地理國情信息的變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、發展趨勢及其變化相關性，掌握自然資源環境和社會發展的變化規律[1]。

1 GIS技術支持下的地理國情分析

利用GIS軟件強大的數據分析處理功能可以把多種不同類型的數據資料綜合疊加在一起進行拓撲運算處理，GIS軟件都具有二次開發的功能，根據實地的需要開發一些針對該地區實際情況和調查要求的功能，在采集到的數據基礎上對數據進行運算處理得到想要的相關地理國情數據。GIS軟件強大的拓撲運算和疊加分析處理，可以對不同的數據進行處理，也可以根據不同部門的要求對數據進行簡化處理，得到不同部門所需要的數據[2]。用GIS軟件處理海量量的地圖數據，把不同時期不同類型的地圖進行合并、分割、簡化或疊加運算，對不同軟件格式的數據進行轉換，例如把ArcGIS與AutoCAD的數據進行轉換，就可以把外業測量的數據導入內業進行數據處理，完善數據的內容，與內業數據合并就可以得到全區域的數據。由于地理國情普查與監測都具有空間、時間和形式三重特征，GIS就正好填補了地理國情普查缺乏人員處理這三重特性方法的空白[3]。

1.1 地理數據采集與數據入庫

由于遙感技術的飛速發展，調查模式發生了很大變化，以往是先進行外業測量，然后把外業測量的圖件及調查手簿進行掃描，再經過投影變換等進行圖形矢量化，得到數據成果。新的調查流程是先獲取調查區域的遙感影像，對影像進行處理達到精度要求，先在內業進行判讀標會與信息處理，對內業無法判讀或判讀不準確的部分進行標注，這部分到實地勘察處理。將內業成果和外業成果綜合處理得到數據庫。對調查區域進行現場勘察、評估，提取調查對象的狀態信息與圖像信息，然后錄入數據庫中。具體流程見圖1。

1.2 地理國情監測云平臺的數據共享

目前GIS系統越來越相互關聯，地理知識正在網絡上共享。由于我國地域遼闊，南北差異、東西差異較大，經濟水平及工作模式的不統一導致各地區各部門之間GIS數據存在數據格式不統一、軟件不統一、數據庫標準不統一等問題，實現全國范圍內的數據統一存在一定難度。盡管很多專家學者提出了很多數據融合、整合的方法、理論，在實際應用中也盡量按照統一的要求處理數據，還是存在數據無法共享的問題，實現全國范圍內的地理國情監測云平臺的數據共享存在一定難度。

建設數字城市、智慧城市，必須建立全國統一的平臺，設置統一標準。大家都在一個平臺運行才能發揮作用。這個平臺就是天地圖，可以實現地理國情數據共享。

2 遙感技術支持下的地理國情普查與監測

2.1 城市國情遙感監測

遙感技術（RS）在傳統的測繪作業模式地基礎上，采用高、中、低分辨率的衛星遙感影像，經過影像幾何校正、色相糾正、鑲嵌、配準、投影變換等程序，來獲取信息量極其豐富的“4D”產品，即數字矢量線劃數據（DLG）、數字柵格數據（DRG）、數字正射影像數據（DOM）、數字高程模型（DEM）。隨著系列衛星的發射，我國在衛星遙感方面的水平得到很大提高，基本實現了全天候對國土進行監測。將衛星遙感影像應用于地理國情調查，極大的提高了現勢性、真實性、科學性。

同時建設部門可以利用利用動態遙感監測技術，對市政基礎設施的建設、土地利用類型的范圍和變化等情況進行規劃執法檢查。

2.2 國土資源國情監測

國土資源部在2009年開始就將全國土地利用現狀調查與遙感動態監技術相結合，開展全國范圍內的土地利用現狀調查與遙感動態工作，取得了成功的經驗，已將這一技術應用于重點地區礦產開發和的土地資源動態監測工作中，為農田開發、復墾與整治、土地利用規劃提供依據。利用遙感信息源和信息提取技術可以開展遙感綜合調查，開展中大尺度土地調查、海洋漁業、礦產分布、森林覆蓋、水利資源、旅游開發等資源的現狀、地質構造、土壤侵蝕、氣象災害等生態環境狀況調查以及城市發展情況綜合調查；動態監測就是在國土資源變更調查的基礎上，根據不同區域，不同的經濟發展狀況利用不同分辨率的遙感圖像全國范圍內點建設地區以及變化較大的城鄉結合部等進行土地資源動態監測實現國土資源管理數據的實時更新。為國家經濟發展和制定經濟發展的方針政策提供依據。

2.3 環境國情監測

現在的遙感技術已經可以獲取實時監測監測大氣中的二氧化硫、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；對污染大的企業、工廠排出的煙塵污染、沙塵暴等進行監測，向環保部門提供實時數據，對于超出標準排放污染氣體的馬上進行查處整改。通過對于水利資源環境的監測獲取水體透明度、懸浮物濃度、渾濁度、表面水溫等參數，可以實時監測污染大的企業、工廠排出廢水監測，對于超標排放的企業及時查處，防止發生大規模的污染事件發生。

利用遙感技術還實時監測土地利用情況、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。基于這些獲取的數據，開展如城市建設規模邊界監測、草地范圍變化的監測、森林保護、新建水利設施實時監測等。

2.4 水利國情監測

在遙感影像上提取大型海洋、河流、湖泊、水庫等地表水體影像變化范圍，實時監測變化情況。利用遙感調查的獲取的信息，可以應用到工程調查，如工程施工的前期在遙感影像上提取工程區域的地形范圍、地貌特征、土壤情況等信息，為工程的規劃和選址提供第一手可靠資料；實時監測工程施工進展情況和施工進行中對周圍空氣、水資源等造成的影響。在水利工程進行后期，利用遙感技術實時監測施工對周圍水資源環境產生的直接影像等。

2.5 農林業國情監測

利用遙感技術可獲取全國范圍內農林業自然資源的數量、質量和空間分布情況進行監測與評價，從而為農林業資源開發、發展規劃、綜合利用與空間保護、農林業可持續發展、農業生態環境保護等提供科學依據。利用遙感可以監測農作物生長信息，包括農作物種植面積、土壤墑情、苗圃長勢情況、病蟲害控制、產量估算等農林作物信息。

3 GPS技術支持下的地理國情普查

GPS是英文Global Positioning System的簡稱。GPS是一種全新的空基無線電導航定位系統，它不僅能夠實現全天候、全天時和全球性的連續三維空間定位，而且還能對運動載體的速度、姿態進行實時測定以及精確授時。GPS的技術特點，使其能夠較好的應用在大地測量、地球動力學研究中以及在滑坡、礦山地面沉陷等災害地質監測中、大城市地面沉降監測中得到的較好應用。[4]

在內業分類與解譯中無法確定用地邊界或要素類型的屬性和無法準確認定類型的地表覆蓋分類的圖斑，需要進行實地核查。通過使用GPS的定位功能，可直接定位調查地點；根據導航功能，可繪出到達調查區的行走路線并記錄行走軌跡；對于實地新增或發生變化的圖斑或要素，在調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注記的方式形式進行調查，當工作底圖上無法對變化或新增的圖斑要素進行準確定位時，可用GPS設備進行外業補測，采集變化范圍。通過GPS還能采集獲取遙感影像解譯樣本數據，使實地影像與航空航天影像一一對應，為日后常態化監測提供分類依據。[5]

4 結語

開展地理國情普查是一項首創性工作、沒有現成的經驗可以借鑒、需要在實踐中不斷探索創新，在實踐中不斷完善、使之達到應有的目的、取得實實在在的效果。

通過3S技術能夠對我國城市國情遙感監測、國土資源國情監測、環境國情監測、水利國情監測、農林業國情監測，全面查清我國地表自然以及人文地理要素的空間分布、現狀等情況，建成全國地理國情普查數據庫，為日后災害預警及國家發展戰略規劃與實施提供重要的數據支撐。更好把握大局、有效應對風險和挑戰、推動解決深層次矛盾和問題意義十分重大。

參考文獻

[1] 國務院關于開展第一次全國地理國情普查的通知.國發〔2013〕9號[EB/OL].[2013-03-05].http：//www.gov.cn/zwgk/2013-03/05/content_2346074.htm.

[2] 黃杏元，馬勁松，湯勤.地理信息系統概論[M].北京：高等教育出版社，2009：5-28.

[3] 曹兵武.GIS與考古學[J].考古與文物，1997（4）：79-84.

[4] 安丹，范銳朋.淺析3S技術在地理國情普查中的集成應用[J].房地產導刊，2013（25）：129.

[5] 黃澤軍.3S技術在地理國情普查中的應用低碳世界[J].2014（17）：152-153.