劉立國 王健

摘 要：地理國情監(jiān)測主要是對自然地表變化及社會經(jīng)濟信息變化實施監(jiān)測，整合、統(tǒng)計、分析地理國情信息的變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、發(fā)展趨勢及其變化相關(guān)性，掌握自然資源環(huán)境和社會發(fā)展的變化規(guī)律。該文主要闡述了3S技術(shù)在地理國情分析、地理國情普查與監(jiān)測應用等方面的應用，3S技術(shù)應用在地理國情普查中的應用對提高數(shù)據(jù)成果質(zhì)量和速度起著重要作用。從而不僅對土地利用、糧食安全、宏觀調(diào)控等政策的實施效果進行監(jiān)控和評價，更重要的是為政策分析提供更多定量化的重要資料和科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù) 地理國情 分析 監(jiān)測 應用

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0020-02

2013年年初，國務院發(fā)布關(guān)于開展第一次全國地理國情普查的通知[1]。地理國情一詞成為網(wǎng)絡熱點詞語。

地理國情監(jiān)測主要是對自然地表變化及社會經(jīng)濟信息變化實施監(jiān)測，整合、統(tǒng)計、分析地理國情信息的變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、發(fā)展趨勢及其變化相關(guān)性，掌握自然資源環(huán)境和社會發(fā)展的變化規(guī)律[1]。

1 GIS技術(shù)支持下的地理國情分析

利用GIS軟件強大的數(shù)據(jù)分析處理功能可以把多種不同類型的數(shù)據(jù)資料綜合疊加在一起進行拓撲運算處理，GIS軟件都具有二次開發(fā)的功能，根據(jù)實地的需要開發(fā)一些針對該地區(qū)實際情況和調(diào)查要求的功能，在采集到的數(shù)據(jù)基礎上對數(shù)據(jù)進行運算處理得到想要的相關(guān)地理國情數(shù)據(jù)。GIS軟件強大的拓撲運算和疊加分析處理，可以對不同的數(shù)據(jù)進行處理，也可以根據(jù)不同部門的要求對數(shù)據(jù)進行簡化處理，得到不同部門所需要的數(shù)據(jù)[2]。用GIS軟件處理海量量的地圖數(shù)據(jù)，把不同時期不同類型的地圖進行合并、分割、簡化或疊加運算，對不同軟件格式的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，例如把ArcGIS與AutoCAD的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，就可以把外業(yè)測量的數(shù)據(jù)導入內(nèi)業(yè)進行數(shù)據(jù)處理，完善數(shù)據(jù)的內(nèi)容，與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)合并就可以得到全區(qū)域的數(shù)據(jù)。由于地理國情普查與監(jiān)測都具有空間、時間和形式三重特征，GIS就正好填補了地理國情普查缺乏人員處理這三重特性方法的空白[3]。

1.1 地理數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)入庫

由于遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，調(diào)查模式發(fā)生了很大變化，以往是先進行外業(yè)測量，然后把外業(yè)測量的圖件及調(diào)查手簿進行掃描，再經(jīng)過投影變換等進行圖形矢量化，得到數(shù)據(jù)成果。新的調(diào)查流程是先獲取調(diào)查區(qū)域的遙感影像，對影像進行處理達到精度要求，先在內(nèi)業(yè)進行判讀標會與信息處理，對內(nèi)業(yè)無法判讀或判讀不準確的部分進行標注，這部分到實地勘察處理。將內(nèi)業(yè)成果和外業(yè)成果綜合處理得到數(shù)據(jù)庫。對調(diào)查區(qū)域進行現(xiàn)場勘察、評估，提取調(diào)查對象的狀態(tài)信息與圖像信息，然后錄入數(shù)據(jù)庫中。具體流程見圖1。

1.2 地理國情監(jiān)測云平臺的數(shù)據(jù)共享

目前GIS系統(tǒng)越來越相互關(guān)聯(lián)，地理知識正在網(wǎng)絡上共享。由于我國地域遼闊，南北差異、東西差異較大，經(jīng)濟水平及工作模式的不統(tǒng)一導致各地區(qū)各部門之間GIS數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、軟件不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)庫標準不統(tǒng)一等問題，實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存在一定難度。盡管很多專家學者提出了很多數(shù)據(jù)融合、整合的方法、理論，在實際應用中也盡量按照統(tǒng)一的要求處理數(shù)據(jù)，還是存在數(shù)據(jù)無法共享的問題，實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的地理國情監(jiān)測云平臺的數(shù)據(jù)共享存在一定難度。

建設數(shù)字城市、智慧城市，必須建立全國統(tǒng)一的平臺，設置統(tǒng)一標準。大家都在一個平臺運行才能發(fā)揮作用。這個平臺就是天地圖，可以實現(xiàn)地理國情數(shù)據(jù)共享。

2 遙感技術(shù)支持下的地理國情普查與監(jiān)測

2.1 城市國情遙感監(jiān)測

遙感技術(shù)（RS）在傳統(tǒng)的測繪作業(yè)模式地基礎上，采用高、中、低分辨率的衛(wèi)星遙感影像，經(jīng)過影像幾何校正、色相糾正、鑲嵌、配準、投影變換等程序，來獲取信息量極其豐富的“4D”產(chǎn)品，即數(shù)字矢量線劃數(shù)據(jù)（DLG）、數(shù)字柵格數(shù)據(jù)（DRG）、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM）。隨著系列衛(wèi)星的發(fā)射，我國在衛(wèi)星遙感方面的水平得到很大提高，基本實現(xiàn)了全天候?qū)吝M行監(jiān)測。將衛(wèi)星遙感影像應用于地理國情調(diào)查，極大的提高了現(xiàn)勢性、真實性、科學性。

同時建設部門可以利用利用動態(tài)遙感監(jiān)測技術(shù)，對市政基礎設施的建設、土地利用類型的范圍和變化等情況進行規(guī)劃執(zhí)法檢查。

2.2 國土資源國情監(jiān)測

國土資源部在2009年開始就將全國土地利用現(xiàn)狀調(diào)查與遙感動態(tài)監(jiān)技術(shù)相結(jié)合，開展全國范圍內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查與遙感動態(tài)工作，取得了成功的經(jīng)驗，已將這一技術(shù)應用于重點地區(qū)礦產(chǎn)開發(fā)和的土地資源動態(tài)監(jiān)測工作中，為農(nóng)田開發(fā)、復墾與整治、土地利用規(guī)劃提供依據(jù)。利用遙感信息源和信息提取技術(shù)可以開展遙感綜合調(diào)查，開展中大尺度土地調(diào)查、海洋漁業(yè)、礦產(chǎn)分布、森林覆蓋、水利資源、旅游開發(fā)等資源的現(xiàn)狀、地質(zhì)構(gòu)造、土壤侵蝕、氣象災害等生態(tài)環(huán)境狀況調(diào)查以及城市發(fā)展情況綜合調(diào)查；動態(tài)監(jiān)測就是在國土資源變更調(diào)查的基礎上，根據(jù)不同區(qū)域，不同的經(jīng)濟發(fā)展狀況利用不同分辨率的遙感圖像全國范圍內(nèi)點建設地區(qū)以及變化較大的城鄉(xiāng)結(jié)合部等進行土地資源動態(tài)監(jiān)測實現(xiàn)國土資源管理數(shù)據(jù)的實時更新。為國家經(jīng)濟發(fā)展和制定經(jīng)濟發(fā)展的方針政策提供依據(jù)。

2.3 環(huán)境國情監(jiān)測

現(xiàn)在的遙感技術(shù)已經(jīng)可以獲取實時監(jiān)測監(jiān)測大氣中的二氧化硫、臭氧、甲烷等痕量氣體成分以及有害氣氣溶膠等的三維分布圖；對污染大的企業(yè)、工廠排出的煙塵污染、沙塵暴等進行監(jiān)測，向環(huán)保部門提供實時數(shù)據(jù)，對于超出標準排放污染氣體的馬上進行查處整改。通過對于水利資源環(huán)境的監(jiān)測獲取水體透明度、懸浮物濃度、渾濁度、表面水溫等參數(shù)，可以實時監(jiān)測污染大的企業(yè)、工廠排出廢水監(jiān)測，對于超標排放的企業(yè)及時查處，防止發(fā)生大規(guī)模的污染事件發(fā)生。

利用遙感技術(shù)還實時監(jiān)測土地利用情況、范圍的變化、草地耕種范圍、覆蓋狀況變化、森林種植、砍伐、覆蓋狀況變化、河流流量變化、濕地資源范圍狀況變化等?；谶@些獲取的數(shù)據(jù)，開展如城市建設規(guī)模邊界監(jiān)測、草地范圍變化的監(jiān)測、森林保護、新建水利設施實時監(jiān)測等。

2.4 水利國情監(jiān)測

在遙感影像上提取大型海洋、河流、湖泊、水庫等地表水體影像變化范圍，實時監(jiān)測變化情況。利用遙感調(diào)查的獲取的信息，可以應用到工程調(diào)查，如工程施工的前期在遙感影像上提取工程區(qū)域的地形范圍、地貌特征、土壤情況等信息，為工程的規(guī)劃和選址提供第一手可靠資料；實時監(jiān)測工程施工進展情況和施工進行中對周圍空氣、水資源等造成的影響。在水利工程進行后期，利用遙感技術(shù)實時監(jiān)測施工對周圍水資源環(huán)境產(chǎn)生的直接影像等。

2.5 農(nóng)林業(yè)國情監(jiān)測

利用遙感技術(shù)可獲取全國范圍內(nèi)農(nóng)林業(yè)自然資源的數(shù)量、質(zhì)量和空間分布情況進行監(jiān)測與評價，從而為農(nóng)林業(yè)資源開發(fā)、發(fā)展規(guī)劃、綜合利用與空間保護、農(nóng)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護等提供科學依據(jù)。利用遙感可以監(jiān)測農(nóng)作物生長信息，包括農(nóng)作物種植面積、土壤墑情、苗圃長勢情況、病蟲害控制、產(chǎn)量估算等農(nóng)林作物信息。

3 GPS技術(shù)支持下的地理國情普查

GPS是英文Global Positioning System的簡稱。GPS是一種全新的空基無線電導航定位系統(tǒng)，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全天候、全天時和全球性的連續(xù)三維空間定位，而且還能對運動載體的速度、姿態(tài)進行實時測定以及精確授時。GPS的技術(shù)特點，使其能夠較好的應用在大地測量、地球動力學研究中以及在滑坡、礦山地面沉陷等災害地質(zhì)監(jiān)測中、大城市地面沉降監(jiān)測中得到的較好應用。[4]

在內(nèi)業(yè)分類與解譯中無法確定用地邊界或要素類型的屬性和無法準確認定類型的地表覆蓋分類的圖斑，需要進行實地核查。通過使用GPS的定位功能，可直接定位調(diào)查地點；根據(jù)導航功能，可繪出到達調(diào)查區(qū)的行走路線并記錄行走軌跡；對于實地新增或發(fā)生變化的圖斑或要素，在調(diào)查底圖影像上可以直接定位的，采用在圖上勾繪和在圖形外側(cè)注記的方式形式進行調(diào)查，當工作底圖上無法對變化或新增的圖斑要素進行準確定位時，可用GPS設備進行外業(yè)補測，采集變化范圍。通過GPS還能采集獲取遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)，使實地影像與航空航天影像一一對應，為日后常態(tài)化監(jiān)測提供分類依據(jù)。[5]

4 結(jié)語

開展地理國情普查是一項首創(chuàng)性工作、沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒、需要在實踐中不斷探索創(chuàng)新，在實踐中不斷完善、使之達到應有的目的、取得實實在在的效果。

通過3S技術(shù)能夠?qū)ξ覈鞘袊檫b感監(jiān)測、國土資源國情監(jiān)測、環(huán)境國情監(jiān)測、水利國情監(jiān)測、農(nóng)林業(yè)國情監(jiān)測，全面查清我國地表自然以及人文地理要素的空間分布、現(xiàn)狀等情況，建成全國地理國情普查數(shù)據(jù)庫，為日后災害預警及國家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃與實施提供重要的數(shù)據(jù)支撐。更好把握大局、有效應對風險和挑戰(zhàn)、推動解決深層次矛盾和問題意義十分重大。

參考文獻

[1] 國務院關(guān)于開展第一次全國地理國情普查的通知.國發(fā)〔2013〕9號[EB/OL].[2013-03-05].http：//www.gov.cn/zwgk/2013-03/05/content_2346074.htm.

[2] 黃杏元，馬勁松，湯勤.地理信息系統(tǒng)概論[M].北京：高等教育出版社，2009：5-28.

[3] 曹兵武.GIS與考古學[J].考古與文物，1997（4）：79-84.

[4] 安丹，范銳朋.淺析3S技術(shù)在地理國情普查中的集成應用[J].房地產(chǎn)導刊，2013（25）：129.

[5] 黃澤軍.3S技術(shù)在地理國情普查中的應用低碳世界[J].2014（17）：152-153.