基礎性地理國情監測的生產實踐與應用思考

孫 靖，王鐵軍，趙禮劍

(1. 國家測繪地理信息局職業技能鑒定指導中心，北京 100830； 2. 國家測繪地理信息局重慶測繪院，重慶 400015)

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基礎性地理國情監測的生產實踐與應用思考

孫 靖1，王鐵軍2，趙禮劍2

(1. 國家測繪地理信息局職業技能鑒定指導中心，北京 100830； 2. 國家測繪地理信息局重慶測繪院，重慶 400015)

通過資料收集、數據生產獲取了2005—2015 10年間四期地理國情監測成果，以此為研究對象，從監測要素流向，城市空間擴展，交通、水域、林草地變化等幾個方面進行分析，得出了有價值的結論，再以其他資料進行驗證，并對監測成果的應用進行探討。

基礎性；地理國情；監測；生產；應用

地理國情監測是新時期測繪地理信息部門適應經濟社會科學發展、促進資源節約型和環境友好型社會建設、推動測繪地理信息事業轉型升級的重要突破口，同時也是為政府管理部門決策提供有效的地理國情信息依據，更好地發揮測繪地理信息部門基礎、先行、保障作用的責任工程[1-2]。

目前，全國地理國情的第一次普查工作已經完成，進入到普查數據的整理、匯總、統計分析階段，如何及時利用普查數據開展地理國情監測的后續工作，是亟需解決的問題[3-6]。本文以基礎性地理國情監測為例，探索從監測要素流向，城市空間擴展，交通、水域、林草地變化等幾個方面進行監測的技術方法，對監測成果進行分析，并以其他方面的資料驗證其可信度；同時對監測成果的應用進行思考，為常態化地理國情監測提供技術積累，對地理國情監測如何服務國計民生展開探討。

1 數據準備

獲取2005—2015這10年間四期地理國情監測成果為研究對象：收集2005年(以下簡稱“一期”)、2010年(以下簡稱“二期”)DOM或高分辨率衛星影像，地理國情普查生產階段(2013年，以下簡稱“三期”)和核準階段(2015年，以下簡稱“四期”)的成果(DOM、地表覆蓋數據、重要地理國情要素數據)為主要數據源；收集、整合、分析基礎地理信息數據及多行業專題數據作為輔助；采用遙感影像解譯、變化信息提取、數據編輯與整理等技術與方法，進行監測區一期和二期地表覆蓋、地理國情要素生產，經檢查、驗收合格后，提取一期到二期、二期到三期、三期到四期、一期到四期的地表覆蓋及重要地理國情要素變化成果。數據獲取的技術路線如圖1所示。

圖1 基礎性地理國情監測技術路線

2 監測要素變化分析

2.1 地表覆蓋流向分析

以四期監測成果為基礎，開展地表覆蓋空間分析、變化趨勢和流轉情況分析。某監測區一期到四期的各地表覆蓋類型的流入流出情況見表1。

表1 地表覆蓋各地類流入流出分析表 km2

從表1可以看出，該區一期到四期10年間，各地表覆蓋變化情況為：耕地減少明顯，其次為人工堆掘地；耕地主要流入園地、林地、草地、房屋建筑區和構筑物，其中流入園地、林地、草地的面積占全部流出面積的近60%；園地、林地和構筑物覆蓋得到較大幅度提升，房屋建筑和道路也得到一定程度的增多，這些地表覆蓋的增加主要來源于耕地。

上述變化的主要原因是經濟發展速度快，國家及省市重點工程建設及監測區正在實施的“綠色通道”“東部綠色屏障”等工程，致使耕地流出量較大。耕地的大量減少造成了糧食播種面積的下降，間接造成了糧食總產量的下滑，這一點也與該區的統計年鑒上糧食總產量逐年下滑相印證[7]。

2.2 城市空間擴展分析

城市擴展指的是城市建成區隨著時間不斷擴大的過程，其中建設用地的擴張規律能夠反映出城市擴展的演變情況。建設用地對應地理國情普查地表覆蓋數據中的房屋建筑(區)、道路、構筑物及人工堆掘地等4大類型。這里以4個時期城市建設用地為對象，從城市擴展速度、城市擴展分異等方面分析城市空間擴展情況。

2.2.1 監測區城市擴張強度指數和速度指數

城市擴展強度指數用以比較不同研究時期城市土地利用擴展的強弱或快慢。城市擴展速度指數表示各城市用地類型在整個研究時期內的不同階段用地擴展面積的年增長速率，表征各階段不同類型城市用地擴展的總體規模和趨勢。強度指數和速度指數計算公式如下[8-9]

Ni=ΔUij/(Δtj×Ai)×100%

(1)

Vi=ΔUij/Δtj

(2)

式中，Ni為城市擴展強度指數；Vi為城市擴展速度指數；ΔUij為第i個研究單元在j時段內的建成區擴展面積；Δtj為j時段的時間跨度；Ai為第i個單元土地總面積。某監測區域4個時期建設用地擴張強度指數和速度指數見表2。

表2 監測區建設用地擴展強度指數和速度指數

由表2可見，該監測區的建設用地擴張非常迅速，年平均擴張4.73 km2，擴張強度指數達到6.41%；尤其是二期到三期速度指數達到8.93 km2/a，強度指數高達10.24%，該區間城市建設用地快速增加；三期到四期建設用地有所減少，主要是人工堆掘地大面積減少導致。通過分析人工堆掘地的流入流出，發現在二期到三期時，人工堆掘地的流入數量遠大于流出的數量，大量耕地、園地、林地流入到人工堆掘地，多為人工堆掘地中的建筑工地；而在三期到四期時，人工堆掘地的流出量遠大于流入量，主要流入到草地、房屋建筑(區)、構筑物、道路等類型。這也從側面反映了該監測區在二期到三期之間眾多城市建設工程正在緊張進行，占用了其他類型的地類；而在三期到四期時，工程已基本完工，大多數人工堆掘地流入草地、房屋建筑(區)、構筑物等類型[10]。

2.2.2 城市擴展空間分析

以一期的城市重心為原點、選擇合適的半徑、以45°為間隔將研究區域分割為8個方向，統計不同監測時段城市建設用地在各個方向的擴展面積，從而分析城市建設用地在各個區域的擴展特征，研究城市用地擴展變化的方向差異。某地城市建設用地擴展八向圖如圖2所示。

如圖2所示，經過10年的城市發展，該監測區城市擴展態勢明顯，其中向北方向擴展面積最大、發展最快；其次是東方向和南方向。該監測區屬典型的山地城市區域，城市空間擴展受自然條件的影響比較大，城市擴展具有跳躍性，繞過不利發展的地形，如陡崖等，呈長條狀發展。這與該監測區的城市規劃息息相關，該監測區“十一五”和“十二五”規劃中提出“致力高標準優化城市空間布局，科學規劃、合理分區，形成‘雙核四片’城市框架”，城市擴展的方向與規劃目標基本保持一致[11]。

圖2 城市建設用地擴展八向圖

2.3 交通分析

交通不僅關乎百姓的出行，更是一個地區經濟、社會發展的重要基礎。本節采用道路密度、道路年變化密度作為指標[12]來分析交通的變化情況。

Di=Li/S

(3)

DT(i-j)k=(Dik-Djk)/Ti-j

(4)

式中，Di表示第i類道路的密度；Li表示第i類道路的總長度；S表示區域面積；DT(i-j)k表示第j期與第i期的第k類道路的年變化密度；Dik、Djk表示第i、j期的第k類道路的密度；Ti-j表示第j期與第i期的時間差。某監測區公路、城市道路、鄉村道路中道路長度、密度見表3，道路年變化密度見表4。

表3 道路長度及密度統計表

注：長度單位為km，密度單位為(km/km2)。

表4 道路年變化密度統計表

注：年變化密度單位為(km/(km2×a))。

由表3、表4可知，該監測區的道路呈正向發展，其中一期到三期公路、城市道路、鄉村道路全面增長，從側面反映該區城鄉建設發展迅速，路網發育較快的特點。同時，該區道路長度在三期到四期出現明顯轉化，公路長度增長明顯，城市道路長度緩慢增長，而鄉村道路則出現了明顯減少，減少的鄉村道路基本升級為公路，表明該段時間路網發展以路網升級為主，道路的升級改建工作成效顯著，與政府規劃保持一致[13]。

2.4 水域變化

水域是地理國情的重要組成部分，也是人類賴以生存的重要資源，某監測區從一期到四期，共有0.78 km2水域轉化為其他地類，多轉為草地；共有0.71 km2其他地類轉化為水域，其中耕地所占比例最大，10年間該區水域呈現凈流出態勢，但流出量不大，即10年期間水域的變化不大。具體流入流出情況如圖3所示。

圖3 水域流轉分析圖

2.5 林草覆蓋分析

林地和草地具有良好的生態效益，森林覆蓋率是反映區域森林資源豐富程度及實現綠化程度的重要指標，林草覆蓋情況能夠在一定程度上反映出區域生態環境狀況。某監測區4個時期的林草覆蓋情況見表5。

表5 林草地面積統計表

該監測區“十二五”規劃提出全面推進城市森林、通道森林、水系森林、農村森林和苗圃森林建設，繼續抓好退耕還林等工作，大幅增加森林資源總量和全面提升森林質量，到2015年森林覆蓋率要達到38%[11]。根據監測結果，四期森林覆蓋率為35%左右，與規劃目標基本一致。

3 結 語

地理國情監測是地理信息與國情結合并動態比較，研究發現環境、社會變化規律，用于輔助決策的戰略舉措?；A性地理國情監測成果以影像為基礎，結合人工判讀和解譯，數據客觀，實用性強。

地理國情監測在我國處于起步階段，監測的對象和內容還在不斷地研究探索[14]。由于我國地大物博，社會經濟發展迅速，地表覆蓋變化頻繁，地理國情復雜，各個區域有著自身的特點，社會各個部門對監測的要求也各不相同，因而地理國情監測的指標和方法等需要逐步調整和完善?？紤]到不同地理國情要素的空間特征和演變規律，為實現準確、快速、有效的監測，需要針對不同地理國情要素制定差別化的監測機制，充分保持和發揚測繪地理信息工作具有的準確、嚴謹、客觀、規范等優勢，切實提高測繪地理信息服務的針對性、知識性、實用性和有效性。同時還應持續對全國范圍的自然、生態等地理環境要素進行空間化、常態化的監測，并真正發揮其應有的作用。

地理國情監測是新形勢下測繪服務保障作用的提升和拓展，是測繪行為、測繪成果提升作用和地位的必由之路[15]。測繪工作的重心將發生歷史性的轉移，主要是從地理信息的初始采集向動態監測轉移，從地理信息的生產、提供向綜合分析以掌握國情國力轉移，從被動的基礎保障服務向主動的超前信息服務轉移，促進測繪行業從單一專業到多學科綜合，從反映現狀的靜態測繪到體現變化和分析的動態地理國情監測發展。

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Production Practice and Application Thinking of Fundamental Geographic National Condition Monitoring

SUN Jing1,WANG Tiejun2,ZHAO Lijian2

(1. Proficiency Skill Appraisal and Guidance Center of NASMG, Beijing 100830,China; 2. Chongqing Institute of Surveying and Mapping, NASMG, Chongqing 400015, China)

This paper obtains the basic national geographic monitoring data of 10 years between 2005 and 2015. Based on it, the flow direction of monitored elements, urban space expanding, changes of transportation, water area, forest and grass land, etc., are analyzed, and some meaningful conclusions are drawn. The results are verified by other materials. The application research of monitoring data results are carried out.

fundamentality； geographic national condition； monitoring； production； application

孫靖，王鐵軍，趙禮劍.基礎性地理國情監測的生產實踐與應用思考[J].測繪通報，2017(6)：129-132.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0206.

2016-12-28；

2017-03-28

地理信息安全保障技術及應用(2016KJ0300)

孫 靖(1984—)，女，工程師，主要從事教務與管理工作。E-mail：hshu@163.com

P208

A

0494-0911(2017)06-0129-04