對地理國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： 國情反映出一個(gè)國家的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、人文地理環(huán)境以及國際關(guān)系基本情況的總和，其作為國家的發(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)，地理國情也是國情重要組成部分之一。本文從地理國情普查出發(fā)，簡述了其進(jìn)行普查的技術(shù)方法，并對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： 國情普查； 地表覆蓋； 信息提取； 技術(shù)探討

1. 地理國情普查的技術(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圖幅來鑲嵌、裁切，通過影像增強(qiáng)、色彩調(diào)整等方法對分幅影像進(jìn)行相應(yīng)的處理，制作出DOM成果，這為地理國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)

地理國情地表覆蓋一般是以高分正射影像為基礎(chǔ)，以地理國情普查的內(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)，而要形成地理國情地表覆蓋數(shù)據(jù)，還需對照外業(yè)調(diào)查得到的數(shù)據(jù)對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)行自動分類，也可進(jìn)行人工分類，但由于自動分類所采用的軟件局限性較大，且對設(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)行自動提取，不僅方便快捷，而其分類精度也較為可靠，對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 地理國情要素?cái)?shù)據(jù)生產(chǎn)

地理國情要素?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，對于核查的內(nèi)容要進(jìn)行相應(yīng)的記錄。其中，對于一些新增以及發(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

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，對采集的地表覆蓋信息以及地理國情數(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)能夠滿足國家地理國情普查所規(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。再以此數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，將之與社會、經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過不同的統(tǒng)計(jì)單元，對地理國慶要素進(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；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進(jìn)行自動的分類，而要實(shí)現(xiàn)自動分類，就需要有一個(gè)充足、多樣的樣本庫；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地表覆蓋核心要素信息的提取；最后，結(jié)果評估，在樣本采集完成以及評估完成后，得到最后的評價(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，對于一些無法直接獲得的便捷則需要人工的對其進(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，以便于國情要素調(diào)繪底圖的制作，而對于那些無法確定的信息，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)域的一些特征比對后，進(jìn)行要素的提取，在水系要素信息的提取過程中，無法通過專業(yè)的處理對各類信息的屬性進(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)，如果遇到一些無法確定的邊界和屬性時(shí)，先要對其進(jìn)行標(biāo)注，并對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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