閆 蕊

（山西省測繪地理信息院，山西 太原 030002）

0.引言

地理國情普查是一項(xiàng)重大的基本國情國力調(diào)查，其目的是查清全國自然和人文地理要素的現(xiàn)狀和空間分布情況，為開展常態(tài)化地理國情監(jiān)測奠定基礎(chǔ)。地理國情普查數(shù)據(jù)主要包括地表覆蓋分類數(shù)據(jù)和地理國情要素兩類數(shù)據(jù)，其中地表覆蓋是最重要、最基本的部分。

地表覆蓋是隨著對地觀測技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一個概念，其內(nèi)涵與土地利用相關(guān)，但又不完全相同。地表覆蓋是指自然營造物和人工建造物所覆蓋的地表多種要素的綜合體，包括耕地、林地、園地、草地、河流、湖泊及各類建筑物，主要描述地表的自然屬性，具有特定的時(shí)間和空間特征。地表覆蓋分類就是對地表覆蓋按其所具有的生物及物理特征進(jìn)行分類，而土地利用分類是側(cè)重與土地的社會屬性。[1]

筆者以山西省第一次地理國情普查過程中出現(xiàn)的典型案例為基礎(chǔ)，結(jié)合地表覆蓋分類的內(nèi)容、采集方法、影像識別等，對地表覆蓋分類和數(shù)據(jù)采集中的主要技術(shù)問題，如，最小圖斑指標(biāo)、地表覆蓋綜合、狹長地物采集等進(jìn)行了探討，解決了在地表覆蓋分類解譯中應(yīng)注意的問題并提出了相應(yīng)的解決方案。

1.地表覆蓋分類基本原則及采集方法

1.1 地表覆蓋分類基本原則

（1）根據(jù)地表覆蓋物的可辨識自然特征為分類依據(jù)。由于地表覆蓋分類的基本依據(jù)是地表覆蓋物的物理特征，而不是土地分類中側(cè)重的社會屬性，因此從分類解譯的角度講，可以稱之為“所見即所得”。

（2）“自然優(yōu)先”原則。植被及裸露地表，如，林地、草地，通過室內(nèi)影像判讀甚至到實(shí)地核查都難以區(qū)分的人工和自然的類型，一般采用“自然優(yōu)先”的原則。

（3）“就近就大”原則。地表覆蓋分類一般采用“就近就大”原則，即以面積占絕對優(yōu)勢的類型為主。

（4）狹長覆蓋類型歸類。連片區(qū)域內(nèi)耕地、池塘等圖斑之間的小路、林帶等狹長條帶，如果看度和面積指標(biāo)達(dá)不到采集分類指標(biāo)的，可以就近歸并到相鄰的地表覆蓋類型中。

（5）“預(yù)見性”原則。對于正在發(fā)生變化而且變化周期較短的地表覆蓋類型，如，即將完工的建筑工地，可以按照預(yù)見性原則進(jìn)行歸類或進(jìn)行特殊的標(biāo)記。

（6）“約束關(guān)系”原則：部分地表覆蓋與地理國情要素之間存在一定的約束關(guān)系，如，水體要素和水面、道路要素和路面等，應(yīng)保證地理要素位于對應(yīng)的圖斑之內(nèi)。

1.2 地表覆蓋數(shù)據(jù)采集方法

地表覆蓋分類數(shù)據(jù)是以土地表面覆蓋物的自然屬性為主要依據(jù)分類提取的數(shù)據(jù)。采集方法是利用高分辨率的影像資料，遵循“應(yīng)采盡采”的原則，按照地理國情普查內(nèi)容與指標(biāo)規(guī)定的耕地、園地、林地、草地、房屋建筑（區(qū)）、道路、構(gòu)筑物、人工堆掘地、荒漠與裸露地表、水域等要素進(jìn)行分類提取，對達(dá)到規(guī)定要求的要素進(jìn)行采集，形成包含各要素類別、位置、面積等信息的完整的地表覆蓋數(shù)據(jù)。

地表覆蓋分類數(shù)據(jù)可采用計(jì)算機(jī)自動分類與人工判讀相結(jié)合的方法。對于地表覆蓋類型復(fù)雜、破碎的地區(qū)，以人工解譯為主；地表覆蓋類型簡單、成片地區(qū)，可采用自動分類結(jié)合實(shí)地核實(shí)的方法。地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集前，為了分類的正確性和一致性，可對所有正射影像進(jìn)行分析，采集樣本作為分類的參考資料；同時(shí)，提取1∶10000（城市地區(qū)的1∶500～1∶2000）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的植被、居民地、河流、面狀地貌等數(shù)據(jù)，作為輔助解譯的數(shù)據(jù)源。通過影像識別與判讀，對分類不正確的對象進(jìn)行實(shí)地核實(shí)。

2.地表覆蓋分類的主要技術(shù)問題及解決方案

2.1 最小圖斑指標(biāo)問題

如某任務(wù)區(qū)地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集中，由于達(dá)到分類指標(biāo)的構(gòu)筑物、湖泊、水庫、坑塘等較少，保留了未達(dá)到指標(biāo)的圖斑。這樣就出現(xiàn)了最小圖斑指標(biāo)如何把握的問題，對此應(yīng)遵循以下原則：

最小圖斑指標(biāo)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)。在確保分類結(jié)果正確的前提下，地表覆蓋最小圖斑實(shí)地面積指標(biāo)下浮一般控制在30%以內(nèi)，即小于最小采集指標(biāo)70%的圖斑需就近就大歸并。對于難以歸并或歸并明顯不合理小于采集指標(biāo)70%的圖斑，可以保留。保留的小圖斑數(shù)量應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，一個縣級普查任務(wù)區(qū)或1∶10000 標(biāo)準(zhǔn)圖幅范圍內(nèi)，對于每個類別，面積小于最小采集指標(biāo)70%的圖斑數(shù)量一般不應(yīng)超過該類圖斑總數(shù)的10%。

2.2 自動解譯的問題

如某縣城地表覆蓋采集采用了自動解譯功能，解譯了部分道路（如圖1 所示）。通過實(shí)踐及現(xiàn)有的技術(shù)成熟度，城市范圍的地表覆蓋數(shù)據(jù)應(yīng)采用人工解譯的方法進(jìn)行采集。

2.3 河流和水庫的關(guān)系問題

甘莊河流入木瓜河三水庫（如圖2 所示），影像上難以設(shè)別，且影像不支持水利普查的成果（圖中紅線為水利普查數(shù)據(jù)）。

解決此類問題時(shí)應(yīng)遵從以下原則：

（1）建議實(shí)地核查，如實(shí)地核查無法判讀，則參照（2）（3）執(zhí)行；

（2）水庫下游如有“甘莊河”流出，說明該段為河流中段，依據(jù)基礎(chǔ)測繪成果或者水利普查數(shù)據(jù)繪出，并且要進(jìn)行河流流經(jīng)地物的合理化處理；

（3）如“甘莊河”為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)中有的干涸河，且影像上能看到明顯主河道或水流痕跡，則保留（達(dá)不到采集指標(biāo)、且不起貫穿連通上下游作用的河流除外）；基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)中存在該河流，但影像上能看不到明顯主河道或水流痕跡，可刪除（起連通上下游作用的河流除外）；若基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)中無某河流，但影像上能看到明顯主河道或水流痕跡，且達(dá)到采集指標(biāo)的需采集。[3]

圖1 城區(qū)道路自動解譯

圖2 河流和水庫

2.4 地類綜合過大的問題

垃圾堆放物（如圖3 所示）內(nèi)有植被，且地類綜合過大。從衛(wèi)星影像上判斷，此地類位于公路和居民區(qū)中間，可能是長期堆放瓦礫、碎磚、混凝土或碎石塊等各類建筑垃圾的區(qū)域。該地類綜合過大，堆放物上覆蓋的植被應(yīng)進(jìn)行細(xì)分。若植被覆蓋度較低，但所在區(qū)域仍可利用的，可歸入其他堆放物；若植被覆蓋度較高，按植被類型歸類；如果所在區(qū)域不可再利用，可歸入垃圾堆放物。內(nèi)業(yè)無法判斷的以外業(yè)核查為準(zhǔn)。

房屋建筑工地（如圖4 所示）內(nèi)部綜合程度過大。從影像判斷該地類包含了房屋建筑區(qū)、房屋建筑工地、硬化地表、草地，建議細(xì)分硬化地表和房屋建筑區(qū)，如實(shí)地確認(rèn)有未施工區(qū)域的連片單一植被類型且大于1600m2，還應(yīng)當(dāng)分出相應(yīng)植被類型。

圖3 垃圾堆放物

圖4 房屋建筑工地

2.5 樹木全部遮蓋房屋的問題

對樹木完全遮蓋房屋的情形，如果達(dá)到分類指標(biāo)（400m2）的應(yīng)按林地采集；如果是部分遮蓋房屋，則房屋應(yīng)該完整繪出。

2.6 狹長地物采集的問題

如某任務(wù)區(qū)有大量的梯田，且許多梯田修建在坡度較大區(qū)域，由于影像拍攝的傾角問題和部分梯田的荒廢，大塊的梯田形成了不同地表覆蓋類型條帶狀間隔的情形（如圖5 所示）。條帶狀地表覆蓋區(qū)域?qū)挾纫话愦笥?m，小于10m，如按照采集要求，依條帶狀地物處理進(jìn)行采集，工作量極大，能否對這類條帶狀地物采集寬度做適當(dāng)擴(kuò)大。

圖5 狹長地物（梯田）

圖6 鐵路及站臺

關(guān)于狹長地物的采集指標(biāo)，《山西省第一次地理國情實(shí)施方案》中明確要求執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)；上述案例有的梯田坎有植被覆蓋，有的可能是陰影，不能統(tǒng)一作為植被覆蓋，應(yīng)區(qū)別對待；山西省以山地、丘陵為主，梯田多呈階梯狀分布，梯田坎的投影寬度大于5m 的很少，單純從影像上看，還要考慮攝影時(shí)的傾斜角，傾斜角較大的影像造成的是視覺上感覺較寬，類似情況應(yīng)需要實(shí)地核查。

2.7 鐵路范圍的確定

當(dāng)多條鐵路和站臺位于一個地方（如圖6 所示），鐵路范圍的確定就是一個關(guān)鍵技術(shù)問題。從地表覆蓋的角度，鐵路指被火車行車軌道及路基覆蓋的地表，包括無植被覆蓋、經(jīng)硬化的路堤、路塹的范圍；站臺夠指標(biāo)要進(jìn)行單獨(dú)區(qū)分。

2.8 高架鐵路、高架路的采集問題

高架鐵路、高架路分別按有軌道路路面、無軌道路路面分類；當(dāng)大型橋梁穿越河流、峽谷時(shí)，地表覆蓋依據(jù)橋梁下真實(shí)的地表，如，水域、植被等進(jìn)行分類；立交橋、匝道按照無軌道路路面分類。關(guān)于橋梁跨越的問題，應(yīng)注意跨越的對象，跨越山谷（與地面高差較大）的、大型河流的（江、海、黃河等），橋不按路面表示；平地跨越的一般按路面表示。

2.9 林地二、三級類的分類問題

由于通行受阻、理解差異、判別條件復(fù)雜、可識別程度較低，以及歸并尺度把握不當(dāng)?shù)仍?，造成山地或高山地區(qū)域的林地二、三級類混分或難以區(qū)分（如圖7 所示）。類似問題應(yīng)本著以下原則進(jìn)行合理歸并。

圖7 林地二、三級分類

（1）充分利用可利用的專題資料進(jìn)行輔助判讀，必要時(shí)進(jìn)行外業(yè)調(diào)查。同時(shí)，應(yīng)注意任務(wù)區(qū)的地域特征和植被生長的區(qū)域特點(diǎn)；

（2）借助更新的影像（如高分系列、資源三號等影像）進(jìn)行分類；

（3）避免出現(xiàn)跨多幅圖的大圖斑，盡可能通過細(xì)分提高分類的準(zhǔn)確性；

（4）分類圖斑的邊線可依據(jù)影像概略繪出；

（5）分類結(jié)果的佐證材料要充分（實(shí)地拍照、采集樣本、說明性資料等）。由于通行受阻，承擔(dān)單位外調(diào)和質(zhì)監(jiān)部門外檢均不能到達(dá)的區(qū)域，要保證影像支持其分類結(jié)果。

2.10 季節(jié)性變化的問題

某任務(wù)區(qū)大部分為山區(qū)（如圖8 所示），草地分布比較廣泛，對于草地的覆蓋度難以具體界定，而且隨季節(jié)變化草地的覆蓋度也存在一定變化，外業(yè)核查難度較大，此類草地的CC 碼該如何填寫。

圖8 季節(jié)性覆蓋圖斑

對于季節(jié)性變化的圖斑，要依據(jù)影像進(jìn)行采集。對于草地覆蓋度準(zhǔn)確認(rèn)定問題，尤其是高、中覆蓋度區(qū)分確實(shí)存在一定的難度，一般情況下，可根據(jù)以下兩點(diǎn)來進(jìn)行判斷：

（1）對于有樣本照片或者核查照片，且從照片上可以比較清晰地認(rèn)定草地具體類型的，應(yīng)結(jié)合影像，將這些地類以及影像特征高度相似的一些地類，進(jìn)行比較準(zhǔn)確的歸類；

（2）對于沒有樣本，或者實(shí)地?zé)o法到達(dá)的區(qū)域，也要根據(jù)樣本和影像進(jìn)行比較來判斷圖斑類型，如果確實(shí)難以判定的，按照“就中不就高”的原則，可以歸類為中覆蓋草地。

同時(shí)要注意不允許樣本和對應(yīng)地類出現(xiàn)不符合的情況；避免出現(xiàn)大面積圖斑的分類錯誤，必要時(shí)可依據(jù)影像差異分割比較大的圖斑；確實(shí)不能處理的大面積圖斑，可以賦TAG碼為“4”，在時(shí)點(diǎn)核準(zhǔn)時(shí)重點(diǎn)核查。[2]

3.結(jié)束語

綜上所述，關(guān)于地理國情普查地表覆蓋分類主要技術(shù)問題如下：

（1）充分利用現(xiàn)有資料（1∶10000、1∶50000 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和專題資料）進(jìn)行國情要素?cái)?shù)據(jù)采集，同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)外業(yè)核查以及過程質(zhì)量檢查的力度。

（2）加大地表覆蓋“大圖斑”分類精度的核查力度，嚴(yán)防該類錯漏直接導(dǎo)致不良區(qū)域面積超過限值，而導(dǎo)致成果不合格。

（3）收集來的所有資料要仔細(xì)甄別利用，要“用盡、用透”，嚴(yán)禁出現(xiàn)“收集來的資料有而成果里沒有”這樣的錯誤。

（4）加強(qiáng)要素完整性協(xié)同檢查，避免出現(xiàn)類似“有水庫而沒堤壩”“覆蓋和要素矛盾”等錯誤。

（5）避免“耕地”和“草地”一級類的錯分，尤其是大面積的圖斑。比如，影像上耕地特征明顯，而劃分為草地的，要有足夠的“證據(jù)材料”來印證。

（6）解譯樣本的典型性和代表性對地表覆蓋分類解譯起著重要的作用。利用具有對照關(guān)系的地面照片和遙感影像為主的解譯樣本數(shù)據(jù),可以為地表覆蓋分類提供支持。