謝艾伶，陽春花，袁 成

（1.國家測繪地理信息局重慶測繪院，重慶 400015）

典型地理國情監(jiān)測信息分析發(fā)布技術(shù)框架研究

謝艾伶1，陽春花1，袁 成1

（1.國家測繪地理信息局重慶測繪院，重慶 400015）

面向典型地理國情監(jiān)測，提出了監(jiān)測信息提取處理、分析發(fā)布的技術(shù)流程方案；從監(jiān)測數(shù)據(jù)源分析、監(jiān)測信息整合提取、監(jiān)測信息統(tǒng)計與分析、監(jiān)測信息管理、監(jiān)測成果制作、監(jiān)測成果發(fā)布展示6個方面研究了典型地理國情監(jiān)測信息分析發(fā)布技術(shù)框架建設。針對城市發(fā)展變化監(jiān)測專題，以重慶市萬州區(qū)為實驗區(qū)，搭建了典型地理國情監(jiān)測信息分析發(fā)布集成平臺，驗證了該技術(shù)框架的可行性，為典型地理國情監(jiān)測提供了參考。

典型地理國情監(jiān)測；整合提?。唤y(tǒng)計分析；成果發(fā)布；集成平臺建設

依據(jù)地理國情監(jiān)測總體設計，地理國情監(jiān)測的核心業(yè)務主要可分為地理國情信息普查，動態(tài)監(jiān)測基礎信息系統(tǒng)建設，典型地理國情監(jiān)測，地理國情監(jiān)測技術(shù)、指標與標準體系建設。近年來，圍繞地理國情監(jiān)測各方面的研究較多，為地理國情普查和監(jiān)測工作積累了豐富經(jīng)驗[1-6]，但因其多樣性和復雜性，針對典型地理國情監(jiān)測的研究還處于初探階段。本文面向典型地理國情監(jiān)測，探討了監(jiān)測信息的分析發(fā)布技術(shù)流程，通過對多源異構(gòu)地理信息的整合提取、監(jiān)測信息的統(tǒng)計分析和監(jiān)測成果發(fā)布等技術(shù)的研究，實現(xiàn)了監(jiān)測信息分析發(fā)布技術(shù)框架建設。

1 監(jiān)測信息分析發(fā)布技術(shù)方案

典型地理國情監(jiān)測，是在豐富翔實的多源地理信息資源積累的基礎上，針對各種典型地理國情的不同監(jiān)測內(nèi)容，綜合比對最新地理信息與過去歷史測繪成果，高效處理海量信息，快速形成監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)和分析報告，實時發(fā)布監(jiān)測成果，為各級政府部門決策提供可靠依據(jù)，為企業(yè)和公眾提供實用的地理信息服務。

根據(jù)地理國情監(jiān)測總體設計，典型地理國情監(jiān)測主要是對地表覆蓋變化、主體功能區(qū)規(guī)劃實施、城市發(fā)展變化、重點區(qū)域地表形變、水利基礎設施、主要農(nóng)業(yè)大宗產(chǎn)品優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)等地理國情信息進行常態(tài)化監(jiān)測，準確掌握典型地理國情的變化信息，形成科學客觀、內(nèi)容豐富、形式多樣的地理國情監(jiān)測成果。典型地理國情監(jiān)測雖涉及不同領(lǐng)域、不同類別的變化監(jiān)測，但監(jiān)測信息提取處理、分析發(fā)布的技術(shù)流程是一致的，如圖1所示。

圖1 地理國情監(jiān)測信息分析發(fā)布技術(shù)流程圖

2 監(jiān)測信息分析發(fā)布技術(shù)框架

依據(jù)典型地理國情監(jiān)測信息分析發(fā)布技術(shù)流程，監(jiān)測信息分析發(fā)布技術(shù)框架建設的主要技術(shù)要點包括監(jiān)測數(shù)據(jù)源分析、監(jiān)測信息整合提取、監(jiān)測信息統(tǒng)計與分析、監(jiān)測信息管理、監(jiān)測成果制作和監(jiān)測成果發(fā)布展示6個方面。

2.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)源分析

隨著測繪技術(shù)的發(fā)展，目前已有的歷史測繪成果和現(xiàn)時監(jiān)測的地理信息數(shù)據(jù)種類繁多，形成了豐富的多源異構(gòu)地理信息數(shù)據(jù)，包含不同部門因各自的應用目的，在不同時間、通過不同的獲取手段，針對同一地區(qū)或區(qū)域，獲得的不同尺度、不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及專題數(shù)據(jù)[7]。多源異構(gòu)地理信息數(shù)據(jù)具有多語義性、多時空和多尺度性、空間參考不一致、獲取手段多樣性、數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)多源性等特點[8]，且這些數(shù)據(jù)往往是海量的。

典型地理國情監(jiān)測信息的數(shù)據(jù)來源，從數(shù)據(jù)獲取平臺高度可劃分為航天數(shù)據(jù)、航空數(shù)據(jù)、低空數(shù)據(jù)、地面數(shù)據(jù)和水下數(shù)據(jù)[2]；從數(shù)據(jù)獲取方式可劃分為多光譜遙感影像、高光譜遙感影像、激光雷達數(shù)據(jù)、合成孔徑雷達干涉測量數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、航空攝影數(shù)據(jù)（航片）、無人機影像、地面三維激光掃描數(shù)據(jù)、基礎地理信息數(shù)據(jù)、各種屬性表數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)等；從數(shù)據(jù)組織方式可劃分為影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)。這些監(jiān)測數(shù)據(jù)源的生產(chǎn)技術(shù)和流程都很完善，能獲得成熟的成果數(shù)據(jù)，可根據(jù)典型地理國情不同的監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測區(qū)域選取和收集最合適的監(jiān)測數(shù)據(jù)源成果。

2.2 監(jiān)測信息整合提取

目前多源異構(gòu)地理信息數(shù)據(jù)整合共享方法分為數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)融合兩部分。數(shù)據(jù)集成主要分為數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)互操作和數(shù)據(jù)直接訪問；數(shù)據(jù)融合主要分為影像融合、矢量實體的匹配和融合，其目的是為了獲得更加豐富、質(zhì)量更高的新數(shù)據(jù)[7]。本文利用FME、RS技術(shù)，面向收集的影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)等已有地理信息成果，進行監(jiān)測信息的整合提取。

結(jié)合典型地理國情不同的監(jiān)測內(nèi)容和相關(guān)指標，針對多尺度和多源影像數(shù)據(jù)，利用ENVI、Erdas等軟件進行影像預處理；再采用適宜的影像自動分類方法，并結(jié)合人工檢核修正，對影像進行分類采集；針對多源異構(gòu)矢量數(shù)據(jù)進行規(guī)范化提取整合，形成數(shù)據(jù)前期分析、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)分層提取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、拓撲檢查處理及數(shù)據(jù)入庫等技術(shù)流程；而針對相關(guān)行業(yè)職能部門的專題數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計數(shù)據(jù)的空間化，專題空間數(shù)據(jù)的歸一化處理，以便輔助地理國情信息統(tǒng)計和演化分析。通過數(shù)據(jù)分層分類整合獲得變化監(jiān)測所需的地理信息要素，形成監(jiān)測的本底數(shù)據(jù)庫和監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

在上述數(shù)據(jù)整合處理過程中，除了影像處理和影像分類采用RS技術(shù)實現(xiàn)外，其余整合提取都通過FME數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)來實現(xiàn)?；贔ME的監(jiān)測信息整合提取可通過FME Desktop和FME Server兩種方式進行[9]，利用FME Desktop可自定義數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程，并將定制的空間提取、轉(zhuǎn)換、加載（ETL）任務保存成可重復利用的FME方案，能多次批量進行數(shù)據(jù)整合提??；而FME Server采用SOA的結(jié)構(gòu)體系，可將ETL任務網(wǎng)絡化，實現(xiàn)基于Web的數(shù)據(jù)整合提取，其強大的空間數(shù)據(jù)加載和轉(zhuǎn)換功能，可支持海量空間數(shù)據(jù)處理，且FME Server將“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換”的計算任務放到了服務器上，使定制的數(shù)據(jù)整合提取FME方案可通過服務器進行共享。

2.3 監(jiān)測信息統(tǒng)計與分析

從典型地理國情監(jiān)測目的、監(jiān)測內(nèi)容和實際需求出發(fā)，確定其監(jiān)測指標、統(tǒng)計指標和分析指標，理清各統(tǒng)計和分析指標的定義和數(shù)學理論基礎，然后利用時空統(tǒng)計分析工具實現(xiàn)監(jiān)測信息的統(tǒng)計與分析。

監(jiān)測指標是指從典型地理國情監(jiān)測信息中直接或間接獲取，并能直觀地反映在地圖、影像、GIS系統(tǒng)、Web平臺上的監(jiān)測信息，是對地理現(xiàn)象空間特征的基本描述；統(tǒng)計指標是指在監(jiān)測指標基礎上，運用數(shù)理統(tǒng)計方法對監(jiān)測信息進行分析處理而獲得的信息，其反映了地理現(xiàn)象的數(shù)學特征及分布規(guī)律，為分析指標的獲取提供數(shù)學基礎；分析指標是指采用各種分析方法，通過對不同時間節(jié)點的監(jiān)測信息進行動態(tài)監(jiān)測，得出監(jiān)測對象的變化規(guī)律，并通過描述與其相關(guān)的社會、經(jīng)濟、人文等現(xiàn)象的時空變化規(guī)律，預測其未來的發(fā)展演化趨勢和方向。面向典型地理國情監(jiān)測信息的統(tǒng)計與分析，涉及不同行業(yè)和領(lǐng)域，需運用相關(guān)行業(yè)的專業(yè)分析方法進行數(shù)據(jù)挖掘，進而能適應不同行業(yè)的實際需求。

實現(xiàn)統(tǒng)計分析功能的常用數(shù)據(jù)分析工具主要有ArcGIS、GeoStat、Stars和基于Python語言的PySAL、SAS、Stata、SPSS等?？梢猿浞掷肁rcGIS的空間分析、三維分析、網(wǎng)絡分析、追蹤分析以及地統(tǒng)計分析功能，并結(jié)合其余統(tǒng)計分析工具的數(shù)理統(tǒng)計分析功能和相關(guān)行業(yè)專業(yè)分析預測方法，實現(xiàn)不同典型地理國情監(jiān)測的統(tǒng)計與分析，獲得統(tǒng)計分析成果。

2.4 監(jiān)測信息管理

通過信息整合提取和統(tǒng)計分析后，獲得的監(jiān)測成果包括典型地理國情監(jiān)測本底數(shù)據(jù)，各監(jiān)測階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析成果。根據(jù)監(jiān)測成果的特點進行數(shù)據(jù)庫的設計和建設，以Oracle數(shù)據(jù)庫為支撐，采用ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎，對監(jiān)測成果實行統(tǒng)一存儲和管理，形成監(jiān)測本底數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)計分析成果庫。因典型地理國情監(jiān)測是動態(tài)的，其監(jiān)測數(shù)據(jù)具有時空變化特性，需在監(jiān)測信息管理時考慮數(shù)據(jù)庫的時空性，利用時空數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新與一致性維護技術(shù)對其進行更新管理，以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的可靠性。

2.5 監(jiān)測成果制作

典型地理國情監(jiān)測的成果制作主要包括地圖底圖制作、監(jiān)測專題圖制作和監(jiān)測報告撰寫。

地圖底圖是在各監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的基礎上，根據(jù)不同典型地理國情監(jiān)測成果的在線瀏覽或?qū)崟r分析需要，對矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)及文字注記進行內(nèi)容選取，再經(jīng)符號化處理、圖面整飾、分級緩存后形成的電子地圖?？衫肁rcMap完成地圖底圖制作，然后采用ArcGIS Server發(fā)布地圖服務，形成可在Web瀏覽器展示的電子地圖。

監(jiān)測專題圖是在監(jiān)測數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析成果的基礎上，利用地圖制圖、可視化技術(shù)，經(jīng)符號化處理、注記調(diào)整、專題信息顯示、圖廓整飾處理后形成的監(jiān)測專題地圖集?？衫肁rcMap進行監(jiān)測專題圖的制作，也可采用ArcGIS Server實現(xiàn)Web方式的監(jiān)測專題圖制作。

監(jiān)測報告是基于監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計分析成果和監(jiān)測專題圖，根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容與指標，形成的以文字、統(tǒng)計圖、統(tǒng)計表、報表、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、插圖形式表達的典型地理國情監(jiān)測報告?？衫肙ffice Word等編輯器撰寫，也可采用HTML文本編輯器插件嵌入到Web應用平臺，實現(xiàn)監(jiān)測報告的在線編輯。

2.6 監(jiān)測成果發(fā)布展示

典型地理國情監(jiān)測成果發(fā)布需以地理信息監(jiān)測成果為基礎，以Web形式的地理信息服務為主要手段，建立標準、權(quán)威、統(tǒng)一的，且適合典型地理國情各行業(yè)或部門實際的地理國情信息服務平臺，從而滿足政府管理決策科學化、社會發(fā)展與國民經(jīng)濟增長信息化、提高公眾生活質(zhì)量等對地理信息服務的迫切需求，為其提供權(quán)威統(tǒng)一、方便快捷、更新及時的一站式在線地理國情信息服務。

典型地理國情監(jiān)測面向政府、企業(yè)和公眾發(fā)布展示的成果主要包括國情現(xiàn)狀、監(jiān)測時間段的地理信息、監(jiān)測變化信息、監(jiān)測信息統(tǒng)計與分析成果、監(jiān)測專題圖、監(jiān)測報告等。

典型地理國情信息服務平臺的搭建，可基于J2EE、.NET、SOA等Web應用開發(fā)的技術(shù)架構(gòu)，GIS服務層采用ArcGIS Server為平臺客戶端提供底圖服務、數(shù)據(jù)服務和分析功能服務；Web應用服務層采用面向Java、.NET、Flex等常用的開發(fā)框架和相應的開發(fā)語言。為了體現(xiàn)典型地理國情信息服務在線數(shù)據(jù)處理、信息統(tǒng)計與分析、監(jiān)測成果實時發(fā)布等特點，可基于Web開發(fā)典型地理國情監(jiān)測信息整合提取、統(tǒng)計與分析、成果制作與入庫、服務發(fā)布等工序，從而實現(xiàn)Web客戶端典型地理國情監(jiān)測在線實時共享服務；還可根據(jù)政府、企業(yè)和公眾的實際地理信息服務需求，適當增加與地理國情信息服務相關(guān)的應用服務，以提升地理國情監(jiān)測的服務品質(zhì)。

3 結(jié) 語

本文基于提出的典型地理國情監(jiān)測信息分析發(fā)布技術(shù)流程和技術(shù)框架，面向城市發(fā)展變化監(jiān)測專題，以重慶市萬州區(qū)為實驗區(qū)，采用RS、FME Desktop和FME Server進行監(jiān)測信息整合提取，利用ArcGIS Server的GP服務、集成SPSS強大統(tǒng)計分析功能的ActiveX插件進行監(jiān)測信息統(tǒng)計與分析，基于ArcGIS Server、ArcSDE和Oracle數(shù)據(jù)庫對監(jiān)測成果進行入庫及管理，采用ArcGIS Server API for Flex、Flex Viewer框架進行監(jiān)測成果發(fā)布展示，完成了典型地理國情監(jiān)測信息分析發(fā)布集成平臺建設，平臺主界面如圖2所示。該平臺驗證了本文所提出的技術(shù)框架的可行性，為典型地理國情監(jiān)測提供了參考。

圖2 地理國情監(jiān)測信息分析發(fā)布平臺主界面

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P208

B

1672-4623（2017）07-0023-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.07.007

謝艾伶，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事“數(shù)字城市”、地理國情監(jiān)測工作。

2016-04-18。

項目來源：地理空間信息工程國家測繪地理信息局重點實驗室開放研究基金資助項目（201315）。