大伙房保護(hù)區(qū)地理國情普查成果應(yīng)用研究

劉東江

（遼寧省地理國情監(jiān)測中心，遼寧 沈陽110034）

大伙房水庫承擔(dān)著遼寧省撫順、沈陽、鞍山等七個城市合計(jì)2300多萬人的生活用水任務(wù)。保護(hù)好居民用水水源是維護(hù)社會穩(wěn)定，保護(hù)生態(tài)文明建設(shè)，推進(jìn)遼寧經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃建設(shè)的大事。需要制定切實(shí)可行的水源保護(hù)措施，禁止保護(hù)區(qū)內(nèi)各種違法活動，保證大伙房水源供水質(zhì)量安全，保護(hù)人民的生活質(zhì)量。

根據(jù)地理國情普查成果應(yīng)用及地理國情監(jiān)測工作“邊普查、邊監(jiān)測、邊應(yīng)用”的精神，為了進(jìn)一步推動地理國情監(jiān)測工作，在我省地理國情普查過程中，收集分析我省地理國情普查數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，及多源、多時相遙感影像數(shù)據(jù)，結(jié)合省政府對大伙房水源地安全保護(hù)的具體要求，同時結(jié)合遼寧省國土資源礦產(chǎn)資源開發(fā)管理部門及相關(guān)單位對大伙房水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)開發(fā)、地表覆蓋分類情況、礦區(qū)復(fù)墾情況等監(jiān)測，建立比較完善的大伙房水源地礦產(chǎn)資源監(jiān)測系統(tǒng)平臺。以方便于水源地保護(hù)區(qū)地表覆蓋、礦產(chǎn)資源統(tǒng)計(jì)與分析，避免和減少礦區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞造成的水源污染。設(shè)計(jì)方案按照先易后難、分類整治、優(yōu)化開采的原則，逐步推進(jìn)礦山的綜合治理工作。大伙房水源地礦產(chǎn)資源監(jiān)測系統(tǒng)的建立，是以任務(wù)區(qū)域內(nèi)的地理國情普查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于地表覆蓋要素的幾何特征和地理實(shí)體對象，完成耕地、林地、房屋建筑、構(gòu)筑物、人工堆掘地、裸露地表、道路、水域等十大類地表覆蓋要素統(tǒng)計(jì)與匯總。通過對兩年的地表覆蓋數(shù)據(jù)對比研究分析，獲取十大類地表覆蓋要素的變化情況數(shù)據(jù)。通過利用兩期正射影像數(shù)據(jù)、地理國情數(shù)據(jù)、地表覆蓋數(shù)據(jù)、三維場景數(shù)據(jù)、專題地圖和文檔報(bào)告、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，建立三維監(jiān)測平臺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多期數(shù)據(jù)的三維展示，使監(jiān)測成果得以更直觀、更簡潔方式呈現(xiàn)給讀者，擴(kuò)大了地理國情普查成果應(yīng)用范圍。

一、設(shè)計(jì)流程

1.收集、分析、整理數(shù)據(jù)資料

根據(jù)地理國情普查內(nèi)容與指標(biāo)要求，建立地表覆蓋分類要素與任務(wù)區(qū)水源地礦產(chǎn)資源監(jiān)測要素之間的一一對應(yīng)關(guān)系，從地理國情普查成果中提取監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立任務(wù)區(qū)礦產(chǎn)資源監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

2.坐標(biāo)系及格式轉(zhuǎn)換

通過對坐標(biāo)系及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)拼接及糾正、數(shù)據(jù)矢量化等方法對正射影像數(shù)據(jù)、地理國情數(shù)據(jù)、保護(hù)區(qū)專題數(shù)據(jù)加工編輯整理，使其滿足監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的建庫要求。

3.建立數(shù)據(jù)庫

通過街景工廠軟件平臺，利用傾斜攝影數(shù)據(jù)、DEM成果數(shù)據(jù)、DOM成果數(shù)據(jù)制作成高仿真三維場景；再將編輯整理好地理國情普查成果數(shù)據(jù)進(jìn)行信息提取供外業(yè)檢查核查，確定項(xiàng)目監(jiān)測指標(biāo)和數(shù)據(jù)分類，制作監(jiān)測數(shù)據(jù)，并建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。開發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)并進(jìn)行調(diào)試，入庫監(jiān)測數(shù)據(jù)，用于對監(jiān)測區(qū)域的統(tǒng)計(jì)分析。

4.數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程

（1）收集各個監(jiān)測時段的數(shù)據(jù)資料：各個監(jiān)測時段數(shù)據(jù)資料包括：地理國情數(shù)據(jù)，大伙房保護(hù)區(qū)專業(yè)數(shù)據(jù)，航空攝影數(shù)據(jù)，傾斜攝影數(shù)據(jù)，三維模型數(shù)據(jù)；

（2）數(shù)據(jù)資料整合處理：數(shù)據(jù)資料整合處理內(nèi)容包括:坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)拼接，幾何糾正，矢量化，剪裁；

（3）三維場景制作：三維場景制作：基于街景工廠軟件平臺及開發(fā)模塊，利用傾斜攝影數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)，制作實(shí)景三維場景模型；

（4）信息提取與核查：信息提取與核查：建立監(jiān)測數(shù)據(jù)分類，制作監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行外業(yè)調(diào)查與核查，最后建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

二、作業(yè)方法

1.正射影像數(shù)據(jù)處理

對收集到數(shù)據(jù)源中的分幅數(shù)字正射影像成果進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將原1980西安坐標(biāo)系下的分幅數(shù)字正射影像成果，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)系下分幅數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)成果，然后再對轉(zhuǎn)換后的分幅數(shù)字正射影像成果數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、拼接、裁切，生成比例尺為1:1萬，分辨率為0.5米的分幅數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)成果，數(shù)據(jù)成果的格式為*.TIF格式。

2.三維模型精細(xì)化處理

基于2013年地理國情普查DEM數(shù)據(jù)成果，利用三維測圖工具編輯滿足精細(xì)化DEM成果要求的格網(wǎng)點(diǎn)。對于復(fù)雜特殊地區(qū)，利用分辨率為0.2米的數(shù)字影像，采用選取復(fù)雜區(qū)域特征點(diǎn)、特征線的方法，重新構(gòu)建TIN生成DEM，以滿足精細(xì)化DEM精度設(shè)計(jì)要求。最后再對任務(wù)區(qū)內(nèi)精細(xì)化DEM成果數(shù)據(jù)和地理國情普查DEM數(shù)據(jù)接邊整理驗(yàn)證，使兩套數(shù)據(jù)中同名點(diǎn)的高程值相同。

3.制作監(jiān)測數(shù)據(jù)

（1）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集、整合

基于2013年地理國情普查成果正射影像數(shù)據(jù)、地表覆蓋數(shù)據(jù)、地理國情數(shù)據(jù)及現(xiàn)勢性強(qiáng)的相關(guān)專題數(shù)據(jù)資料，分析、提取、編輯任務(wù)區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)，制作2013年大伙房保護(hù)區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

基于已經(jīng)制作好的2013年監(jiān)測數(shù)據(jù)集、2008年數(shù)字正射影像成果，及相關(guān)的國土二調(diào)矢量數(shù)據(jù)資料，分析、提取、編輯任務(wù)區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)，制作2008年大伙房保護(hù)區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（2）制作外業(yè)核查底圖

利用已經(jīng)制作完成的2008年和2013年兩年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對兩期地表覆蓋數(shù)據(jù)矛盾處進(jìn)行特殊標(biāo)記。依據(jù)地理國情普查項(xiàng)目底圖制作技術(shù)規(guī)定，制作外業(yè)調(diào)查核查底圖，并對調(diào)查核查底圖進(jìn)行圖廓整飾，注出圖幅名稱、比例尺、調(diào)繪者、檢查者、及相關(guān)日期等內(nèi)容。

（3）外業(yè)核查監(jiān)測數(shù)據(jù)

利用已經(jīng)做好的外業(yè)調(diào)查核查底圖，對2008年和2013年兩期監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地核查，包括經(jīng)內(nèi)業(yè)判讀修改編輯后的地表覆蓋分類數(shù)據(jù)、重要地理國情分類要素的外業(yè)調(diào)查核查。對2013年任務(wù)區(qū)內(nèi)的尾礦庫、露天采石場、礦山復(fù)墾圖斑變化處，應(yīng)對該圖斑實(shí)地情況進(jìn)行多方位拍攝照片取證，同時對變化圖斑進(jìn)行描述說明。對經(jīng)內(nèi)業(yè)人員判讀采集后遺漏的圖斑要素，調(diào)繪者依照調(diào)查核查底圖，參照實(shí)地情況進(jìn)行標(biāo)注說明，同時進(jìn)行補(bǔ)繪。

4.制作高仿真三維模型

（1）獲取傾斜攝影數(shù)據(jù)

項(xiàng)目采用RCD30傾斜相機(jī)對任務(wù)區(qū)域進(jìn)行航攝，利用DGPS技術(shù)及RCD30自帶軟件影像后處理功能，獲取精度滿足項(xiàng)目要求的傾斜影像數(shù)據(jù)成果。

（2）制作三維模型

基于街景工廠軟件系統(tǒng)平臺，利用已經(jīng)獲取的傾斜攝影數(shù)據(jù)成果，制作三維模型。

通過資料收集整理、影像勻色勻光處理、設(shè)定三維模型建模圖框、設(shè)定初始參數(shù)、建立工程、建立工程、導(dǎo)入數(shù)據(jù)、提取同名點(diǎn)、空三加密、空三加密、點(diǎn)云提取和建模、模型打包輸出、模型修補(bǔ)、模型投影或高程轉(zhuǎn)換、質(zhì)量驗(yàn)證等技術(shù)方法，獲得地面分辨率優(yōu)于0.09米、精度高、模型紋理清晰、色彩飽和度好、符合相關(guān)精度要求的高仿真三維模型。

5.平臺展示

基于任務(wù)區(qū)生態(tài)治理變化多時相類型數(shù)據(jù)，利用GIS軟件平臺及我們對GIS進(jìn)行二次開發(fā)的模塊，采用二維矢量數(shù)據(jù)與實(shí)景三維模塊一體化信息展示技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多時相、多方位數(shù)據(jù)一體化瀏覽，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對比分析，高仿真三維實(shí)景瀏覽，全面展示監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境治理變化，實(shí)現(xiàn)對保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境變化的動態(tài)監(jiān)測。

6.監(jiān)測分析

通過對比分析2008年、2013年地理國情普查成果，分析統(tǒng)計(jì)大伙房水庫兩級保護(hù)區(qū)內(nèi)地表覆蓋要素、國情要素增減情況，特別是礦產(chǎn)開發(fā)或疑似礦產(chǎn)開發(fā)的地表裸露區(qū)域地表覆蓋增減情況。通過三維實(shí)景觀察其周邊地勢、地貌特征。對于由礦產(chǎn)開發(fā)造成的二次污染的河流、溝渠進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析其對大伙房水庫的生態(tài)影響，形成分析報(bào)告。

三、結(jié)語

通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在2008年至2013年期間，大伙房水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)尾礦庫分布范圍和數(shù)量逐年變化和增加。對尾礦庫不斷增加開采，會照成潰壩、洪水漫頂、邊坡破壞、尾礦漿泄漏、水質(zhì)污染等嚴(yán)重隱患。通過兩期影像對比疊加結(jié)果，發(fā)現(xiàn)部分礦區(qū)存在邊開采、邊復(fù)墾情況。礦區(qū)復(fù)墾趨勢從地表覆蓋類型看，保護(hù)區(qū)監(jiān)測范圍內(nèi)林地為主要地類，草地次之，其它地類均占比較小。

本次監(jiān)測成果，可為礦山管理、環(huán)境保護(hù)等相關(guān)行業(yè)應(yīng)用提供準(zhǔn)確、翔實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，保證人們對大伙房水源水的生活用水安全。同時還獲取了保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的地形地貌變化、交通路網(wǎng)發(fā)展、地表覆蓋演變、水系變遷等信息數(shù)據(jù)，使政府在重要工程實(shí)施、生態(tài)移民、環(huán)境保護(hù)、資源開發(fā)、災(zāi)害防治等方面的規(guī)劃、監(jiān)督和協(xié)調(diào)工作有據(jù)可依。

利用傾斜攝影及GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大伙房水源地保護(hù)區(qū)范圍實(shí)景三維再現(xiàn)，利用全國第一次地理國情普查成果地表覆蓋和主要國情要素信息，通過三維平臺進(jìn)行多年份監(jiān)測，直觀的表達(dá)了統(tǒng)計(jì)分析的監(jiān)測成果，對水源辦的業(yè)務(wù)管理具有重要意義。