淺析地理國情監測圖斑底圖數據的變化更新

何德俊，張士柱，蘇勤龍，劉光輝

（1.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074）

根據《2021年自然資源監測工作方案》中的工作定位、目標和任務要求，以三調成果為基礎，繼承地理國情監測工作已有成果，綜合采用遙感、人工智能和大數據等技術，統籌利用以2021年4—6月為主的航天、航空、無人機等遙感影像，開展正射糾正；通過影像比對、內業解譯、外業核查、空間數據綜合分析等方法與手段，開展耕地資源、林草資源、水資源、海島海岸帶、城市要素和人工建（構）筑物的監測，并對變化區域標注地理國情信息；匯總形成2021 年全國地理國情信息數據庫。

1 圖斑底圖數據的生成過程

生成圖斑底圖數據的基本思路是將2020年國土變更調查更新后的三調成果中的土地類型圖斑數據與2020年地理國情監測成果中的地表覆蓋數據層進行疊加，并以三調土地類型圖斑邊界為準，對細碎圖斑進行歸并，形成的數據結果[1]。數據結果分為3 種類型：①兩種圖斑邊界一致，若國情圖斑類型與三調圖斑類型相容（toCheck=0），則需要監測變化，若不相容（toCheck=1），則需要核查；②整體外圍邊界基本一致，但內部細化程度不一致，若一個三調變更圖斑包含多個國情圖斑，則外圍邊界采用三調變更圖斑邊界，內部邊界采用國情圖斑邊界，若國情圖斑跨三調圖斑界，則采用三調圖斑界進行切分，分別表示；③三調變更圖斑與國情圖斑互相交疊，則采用三調圖斑界進行切分，更新時若需調整圖斑邊界，只能在三調圖斑邊界內部（“標識碼”屬性字段取值相同的圖斑共同構成同一個三調圖斑）進行調整，不得調整與三調圖斑界重合的邊界。

2 圖斑底圖數據變更采集

2.1 數據總體采集要求

與本底數據或影像相比，扣除套合差后，邊界位置變化相差大于等于5 個像素或變化范圍的面積大于上圖指標的圖斑，視為有實際變化，均應采集變化后的圖斑。內業無法判定地理國情信息類型的圖斑應進行外業核實；應充分利用影像數據、外業調查成果、已有遙感解譯樣本數據以及從專業部門收集的各類專業資料，開展數據采集與編輯[2]。數據采集與編輯的過程中可能需要穿插進行內業影像信息采集、外業調查、專業資料收集整理以及各階段成果的匯編整理等工作，因此需要注意做好各項工序之間的階段成果管理與交接，避免引起數據版本混亂或信息丟失。

相鄰區域被不同類型影像覆蓋時，需注意不同影像的波段設置差別帶來的光譜差異，對鄰接區域地物要素的提取和分類應以人工為主，并優先采用光譜特征以外的其他解譯標志。標注地理國情信息代碼時，詳細程度應與圖斑底圖覆蓋分類一致。三調成果中的臨時用地、推堆土、批而未用、拆除未盡、光伏板等單獨圖層以及持續監管圖斑范圍，應作為重點監測區域，確定其變化情況[3]。

2.2 圖斑編輯要求

基于統一提供的省級監測圖斑底圖數據，比對2021年與2020年的監測正射影像，若兩期影像未發生變化，則需逐一核查確認底圖數據原有地理國情信息代碼與影像特征是否相符，對于變化前地理國情信息代碼綜合較大而被三調圖斑分割成多種類型的圖斑，應充分利用三調成果提供的信息，提升采集要求，對圖斑的地理國情信息代碼重新歸類（圖1）；若兩期影像發生變化，即圖斑原有地理國情信息類型與當前影像特征明顯不一致，需按照變化結果進行更新，并在要求的屬性項中標注變化后的地理國情信息類型代碼（圖2）。

圖1 兩期影像未發生變化

圖2 兩期影像發生變化

對于由于數據疊加、編輯、切割等形成的與實地情況不符、不合理的尖銳、狹長圖斑，采取“就近就大”的原則，整體或部分并入位于同一個三調圖斑內、共享邊最長的、面積比自身大的相鄰圖斑。若可并入多個圖斑，則優先并入地理國情信息類型相近的相鄰圖斑[4]。

在采集有關面狀地物信息時，應根據地物特點合理切分，盡可能地避免出現復雜多邊形。圖斑節點數控制在10萬個以內。對于路面，可在道路交叉口截斷相對次要的支路；對于其他細碎分叉較多的圖斑，可根據地物特點在分叉處截斷；對于分布范圍較大的單一類型圖斑，可采用規則的經緯線斷開，但斷開時需避免產生細碎圖斑，細碎圖斑應就近并入同類主體圖斑[5]。自動提取的圖斑邊界應進行適度光滑處理，點間距應大于等于0.2 m。

2.3 最小圖斑處理

更新時，新增的地理國情分類圖斑若跨三調圖斑界，則應采用三調圖斑界進行切分，分別表示，切分后圖斑面積即使小于上圖指標也不做合并。新增圖斑的“標識碼”和“圖斑地類”屬性項的取值應與其所在的三調圖斑對應屬性項取值相同。

1）達不到最低采集指標要求的圖斑需就近歸并時，應充分考慮歸并的合理性，盡可能客觀地反映地表覆蓋總體特征，向特征相同或相近的較大鄰接覆蓋類型圖斑歸并。

2）農田區域內部田埂、小路、水渠、林帶等重復出現的狹長條帶，若寬度在5 m（含）以下，則可就近歸并。房屋建筑區內部路面寬度小于等于5 m 的道路，則并入其所在房屋建筑區圖斑中[6]。

3）道路和河渠旁邊成行排列的樹木若達不到喬木林定義的標準，即兩行以下或林冠冠幅垂直投影寬度在10 m 以下的，可不單獨歸類，按照“就近就大”的原則歸入相鄰主要地類。

4）三調采集了公共設施用地（高壓電線塔），其單獨摳出面積很多達不到指標要求，僅有100 m2。此時，應充分利用三調成果提供的信息，提升采集要求，按照覆蓋類型的“工業設施0770”歸類[7]。

3 變化圖斑屬性項更新要求

圖斑地理國情信息分類變化包括兩種類型：①原有相鄰圖斑在邊緣處發生此消彼長的伸縮變化，簡稱為伸縮型變化；②在原有圖斑內新產生與周圍類型完全不一樣的圖斑，簡稱為新生型變化。根據2021年監測正射影像，必要時參考2020年地理國情監測正射影像成果，以新生一個地理國情監測圖斑為例，若該圖斑跨多個OCC，則該圖斑的OCC應修改為空；若該圖斑對應唯一的OCC，則保持新生圖斑OCC 與本底一致。對于TAG值的填寫，需逐一核查圖斑的地理國情信息類型OCC 與影像特征是否一致，若一致未變化，則NCC為空、且TAG字段為空；若不一致，則對地理國情信息類型進行更新，并根據實際情況填寫TAG字段值[4]（表1）。

表1 省級監測圖斑屬性字段更新方式

采集新生型變化地理國情分類圖斑時，僅對該圖斑進行變化信息記錄。當變化面積較小或寬度較窄、不便于單獨提取變化圖斑時，需采集伸縮型圖斑。采集伸縮型變化地理國情分類圖斑時，應對相應變化的所有圖斑進行變化信息記錄。伸縮型變化圖斑的地理國情信息代碼不應發生變化，如圖3所示。

圖3 圖斑伸縮型變化

對于省級監測圖斑數據圖層的屬性地物標注（Feature）字段，外業核查中能確認物種或特殊情況的應盡量注明實際情況，如“蓮藕”、“蝦稻共生”等，無特殊情況的該屬性內容為空。監測水域變化時，非季節性變化水域的Feature值按詳細的水系要素代碼填寫[8]。對于新建的光伏板區，貼近地面的NCC賦值“0770 工業設施”；架空的按地面真實地貌歸類，并在Feature 字段標注“光伏”；正在施工的NCC賦值“0839 其他拆建地表”，并在Feature 字段標注“光伏”。對于影像上現在為黃土地的情況，若底圖數據為速生林，是經人工翻耕、覆土等形成的黃土地，則NCC 賦值“0391”，并在Feature 字段標注“砍伐后”；若底圖數據比較雜亂，存在多種地類，現在推平成黃土形態，則宜歸為“0849 其他整理地表”；若黃土地為已整理完畢，且確定為耕地但未耕種，可歸為“0120 旱生農作物”，同時建議在Feature 字段標注“整理未耕”。

4 其他常見問題處理

4.1 狹長地物取舍

農田、庫塘、固化池、大棚、房屋建筑區等連片區域內部斑塊之間的田埂、小路、水渠、林帶等狹長條帶，若寬度在5 m（含）以下，則可就近歸并到相鄰的農田、庫塘、固化池、大棚、房屋建筑區等類型中；若狹長地類在確定不夠最小采集指標的情況下，且按照“就近就大”原則歸并存在困難時，可平均歸入兩側的類型。

4.2 樹木遮蓋地物處理

樹木遮蓋房屋建筑時，被遮蓋部分的房屋建筑宜完整采集；遮蓋其他地類時，應優先考慮按植被相應類別的分類規則歸類。樹冠遮蔽道路（不包括農村道路）、溝渠時，省級監測圖斑中按照植被歸類[9]。由于樹木季節性枯榮遮擋或顯露產生的線性變化，可不作為變化采集。

4.3 季節性變化處理

季節性變化是指隨季節溫濕度條件變化而發生的周期性變化（通常在1 個監測周期內，超過1 個監測周期應進行更新）。其狀態具有臨時性和反復性特征。種植土地、林草覆蓋、水域等地表覆蓋類型都有隨季節周期性變化的情況。對于判定為季節性變化的，原則上不作更新；而對于由以自然為主的類型轉變為以人工為主的類型，或者反之，應視作非季節性根本變化。此外，以人工為主的類型之間的相互變化，也應視為非季節性根本變化[10]。季節性自然因素引起的水面范圍變化，可不作更新；但人為活動帶來的水面變化則需更新，主要涉及房屋建筑（區）、鐵路與道路、構筑物、人工堆掘地等。

5 結 語

2021年地理國情監測工作是部黨組在“十四五”開局之年精心部署開展的三調后的首次全覆蓋監測，是落實部領導“地理國情監測向自然資源監測轉換”指示批示精神的重要舉措，是一次深刻的轉型升級。2021年地理國情監測以三調及其年度變更調查成果為底版，在方式方法、技術路線、組織實施等方面做了很多原創性的探索，體現了繼承性、融合性和創新性。本文對圖斑底圖數據的變更采集及其變化圖斑屬性項更新要求進行了深入探討，并對數據采集過程中的常見問題做了歸納總結，以期能為今后的監測工作獻言獻策。