地理國情監測數據生產中的技術要點探討

邱程錦

(江蘇省基礎地理信息中心，江蘇 南京 210000)

山水林田湖草是生命共同體，是我國生態文明建設的重要組成部分。開展常態化地理國情監測，可持續監測山水林田湖草的變化情況，直觀反映水草豐茂期地表各類自然資源的變化情況，更好地服務于耕地種植狀況監測、生態保護修復效果評價、督察執法監管等[1]。目前，江蘇省已完成第一次地理國情普查和2016—2019年地理國情監測工作，2020年地理國情監測工作已經進入收尾階段。

作者在負責了2019、2020年度江蘇省鎮江市地理國情監測數據生產，全程參與了鎮江市地理國情數據采集更新、數據兩級檢查、質檢軟件構建、全省數據建庫等工作的基礎上，對比了2016—2020年采集內容與要求的異同點，對地理國情監測數據生產過程中使用的技術方法和需重點關注的項目進行了梳理，為后續地理國情監測數據的高效生產和質量提升奠定基礎。

1 地理國情監測內容與更新流程

地理國情監測的內容主要包括地表覆蓋分類、地理國情要素的變化信息采集、遙感影像解譯樣本與元數據的制作以及相關技術文檔的編制等工作。這些工作的技術要求和指標均按《地理國情監測數據技術規定》[2]、《地理國情監測內容與指標》[3]執行，生產流程如圖1所示。

圖1 地理國情監測數據生產流程圖

對比歷年監測情況，2020年度地理國情監測新增了部分內容：(1)新增3個圖層：UV_LCRT(植被覆蓋專題圖層)、UV_LCRW(地表水面覆蓋專題圖層)、UV_SPCP(農作物種植情況調查樣點數據層)；(2)地表覆蓋新增2個代碼: 荒地草被03B1、工地草被03B2；(3)國情要素新增2個代碼：太陽能發電場0771、風力發電塔0772。本文將重點對地表覆蓋新增內容的采集和重要地理國情要素的更新進行分析。

2 基礎地表覆蓋更新

2020年江蘇省基礎地表覆蓋采集內容基本與歷年監測一致，主要包括8個大類：種植土地、林草覆蓋、房屋建筑(區)、鐵路與道路、構筑物、人工堆掘地、裸露地表、水域。其中，部分地類名稱發生變化，新增了1個二級類“其他草被”，2個三級類“荒地草被”和“工地草被”。

在生產與檢查過程中發現，工地草被與建筑工地(083類)容易混淆。經過與國家基礎地理信息中心、江蘇省測繪產品質量監督檢驗站溝通，結合江蘇省實際情況，認定工地草被判定如下：工地草被不僅限于本底是施工工地的情況，應結合實地發展，考慮開發與規劃程度、四周路網建設等，一般位于城區、開發區、城郊結合部等區域。例如：城區或城鎮邊緣，政府已完成拆遷、征地，地塊大多被道路合圍，部分地塊政府已出讓并打圍，外業調查發現有周邊居民有臨時種植(政府或相關使用權擁有單位一般會定期清除)蔬菜、糧食作物的情況，地表覆蓋宜按照工地草被處理。本底為建筑工地類的圖斑在本次更新中可按圖2判別。

圖2 本底為建筑工地類圖斑更新情況圖

另外，對于本底為種植土地，如果2020年影像顯示未耕種，但田塊紋理、排灌設施等符合耕地表達，優先以荒地草被過渡，在撂荒兩年以后再以高覆蓋草被表示。

3 專題地表覆蓋采集

3.1 農作物種植情況調查樣點

新增SPCP層主要目的是為后期開展農作物種植情況遙感監測做資料準備。針對當地在監測期內種植、成熟或收獲的各類主要種植作物類型，選擇了種植單一農作物連片面積超過1公頃的樣地，采用內外業相結合的方式獲取農作物種植情況樣點數據。樣點選擇的具體方法如下：(1)內業提取測區內的單一種植土地面積大于1公頃的圖斑；(2)以10 km2為一個單元格制作本測區農作物樣點格網；(3)選擇格網內提取的圖斑進行樣點采集，確保均勻分布；采集的定位點離同類作物種植地塊邊緣的距離一般大于50 m，小于200 m；外業核查作物類型(一季稻、玉米等)。

3.2 植被覆蓋專題

針對房屋建筑區(包括CC碼為0511、0512、0521和0522)圖斑范圍，采用人工解譯的方法，依據影像對樹木形成的立體覆蓋按照樹冠覆蓋范圍以200 m2為最小圖斑面積指標，提取植被覆蓋專題圖斑，存儲在LCRT數據層。樹冠覆蓋圖斑的CC碼統一采用“綠化林地”類型的編碼(0360)。對在0511、 0512、0521、0522圖斑范圍內的樹冠均可提取，不區分是林地還是園地。

植被覆蓋專題圖斑提取時使用了人工解譯和自動提取兩種方式。人工解譯是以現勢性最好的影像為依據，人工采集房屋建筑區范圍內的樹冠覆蓋范圍(主要用于首件等時間較緊的測區)。自動提取是通過計算NDVI指數，反演樹冠的NDVI值范圍自動進行提取[4]，經過裁切、濾波、平滑、合并小面等處理，由人工檢查后形成最終植被覆蓋專題數據。采取自動提取時應注意，屋頂綠化或樹冠下實際是房屋的情況應進行排除。通過與人工解譯成果的對比發現，自動提取方式所獲得的成果精度比人工采集正確性更高，效率更高，后續的植被覆蓋專題采集可采用自動提取方式進行。

3.3 地表水面覆蓋專題

地表水面覆蓋專題提取也有人工解譯和自動提取兩種方式。通知實驗分析，自動提取方式會將陰影誤提取為水面[5]，精度不夠高，后續還需大量人工對邊界進行處理，故在生產中以人工解譯方法為主。針對地表水，按照影像反映的水面覆蓋范圍，以 400 m2為基本采集指標，提取影像上反映的地表液態水覆蓋的范圍，存儲在UV_LCRW數據層。

專題水面覆蓋層應把握兩個原則：(1)只表示影像上是水面的部分，立體覆蓋遮擋水面不表示，水生植物不表示，浮游植物應表示；(2)應排除水田、固化池、施工地上臨時積水坑等。

4 地理國情要素更新

2020年江蘇省地理國情要素采集內容基本與歷年監測一致，主要包括：地理單元、交通網絡、全集水網、構筑物等，其中，在構筑物中新增2個三級類“太陽能發電場”和“風力發電塔”。在采集太陽能發電場時，利用了地表覆蓋數據中標注為“光伏”的地表覆蓋圖斑信息，并根據2020年影像進行了補充采集。風力發電塔主要從江蘇省“十三五”第一輪1∶10000 DLG數據中提取，再根據2020年影像進行補充采集。

除新增內容外，2020年江蘇省地理國情要素更新還重點關注以下四個方面：

(1)對重要地理國情要素逐要素檢查更新。國家第一次質量監督抽查和首件產品驗收時，均發現部分高等級道路屬性與影像不符合，部分隔離帶超過10 m的道路沒有按雙線采集。本次監測時按影像修改了本底數據中高速、國、省、縣、鄉道的路寬、車道數不符問題，檢查了五級及五級以上的河流及相通的湖泊、水庫的屬性的正確性，對歷年監測中遺留的行政區劃調整問題與民政等相關部門進行了確認。

(2)對全集水網進行更新。全集水網的更新開始于2019年，2019年江蘇省抽取各作業單位人員進行了集中處理，沒有分配給各個測區分別更新。首件產品驗收時，個別作業單位未對全集水網進行更新或更新不到位，本次監測需按測區對全集水網進行全面更新，此項是驗收單位重點檢查的項目。

(3)對城市道路的類型屬性進行梳理。歷史監測數據中，多數測區的城市道路沒有完整構網，主干道、次干道、支路劃分較混亂，本次更新依據參考資料與城市整體布局情況，對城市路網和道路類型進行了整理，使其滿足技術規定要求。

(4)核對了地理國情要素與地表覆蓋之間的邏輯一致性。地理國情要素與地表覆蓋之間的邏輯一致性是各級檢查重點關注的項目，如國情要素的水面不能小于地表覆蓋的水面，堤壩、橋梁與道路應完全重合等，本次監測應重點對此項進行更新修正。

以上問題雖然有些是本底一直存在的，但新一輪的更新中應盡改則改，盡量不遺留予下一輪監測。

5 結語

地理國情監測是自然資源部《自然資源調查監測體系構建總體方案》中重點監測內容。目前，地理國情監測數據已廣泛應用于生態環境監測、城鎮擴展監測、農作物種植情況監測等工作中，其生產效率與質量直接決定了后續監測成果的現勢性和準確性。本文基于筆者多年地理國情監測生產經驗，總結了2020年地理國情監測新增內容的采集更新技術方法，并歸納了地理國情要素更新中需要重點關注的事項，能夠為后續地理國情監測工作的高效開展和質量控制提供參考。