王 淼 郭燕賓 楊旭東 秦 飛 余永欣

(1. 北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院, 北京 100038; 2. 城市空間信息工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100038;3. 工匠創(chuàng)新工作室, 北京 100038)

0 引言

標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的技術(shù)支撐，也是國(guó)家質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)的重要內(nèi)容，是提升行業(yè)自主創(chuàng)新能力的必由之路[1]。2013年2月國(guó)務(wù)院發(fā)文決定于2013—2015年開(kāi)展第一次全國(guó)地理國(guó)情普查。北京市于2013年9月印發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展北京市第一次地理國(guó)情普查的通知》(京政發(fā)〔2013〕31號(hào))，決定于2014—2016年投入專項(xiàng)資金開(kāi)展北京市第一次地理國(guó)情普查工作，包括了《地理國(guó)情信息內(nèi)容與指標(biāo)》《地理國(guó)情信息外業(yè)調(diào)查與核查技術(shù)規(guī)程》《地理國(guó)情信息內(nèi)業(yè)采集與編輯整理技術(shù)規(guī)程》3個(gè)地方標(biāo)準(zhǔn)的研究、制定工作，是國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展地理國(guó)情地方標(biāo)準(zhǔn)研制的省市。2016年11月，北京市完成地理國(guó)情常態(tài)化監(jiān)測(cè)立項(xiàng)工作，包括《地理國(guó)情信息基本統(tǒng)計(jì)技術(shù)規(guī)程》《地理國(guó)情普查成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》和《地理國(guó)情信息外業(yè)調(diào)繪底圖制作技術(shù)規(guī)程》3個(gè)地方標(biāo)準(zhǔn)的研究、制定工作。2017年浙江省開(kāi)展了《城鎮(zhèn)建成區(qū)調(diào)查技術(shù)規(guī)范》地方標(biāo)準(zhǔn)的研制，2018年廣東省啟動(dòng)《地理國(guó)情監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程(外業(yè)調(diào)查)》地方標(biāo)準(zhǔn)的研制，主要是以單個(gè)事項(xiàng)的技術(shù)規(guī)范。

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)重大國(guó)情國(guó)力調(diào)查[2]。目前，國(guó)家發(fā)布了《地理國(guó)情普查內(nèi)容與指標(biāo)》技術(shù)文件，但北京作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的領(lǐng)先城市，以及其獨(dú)特地理環(huán)境，需要在國(guó)家文件的基礎(chǔ)上，對(duì)普查的種類和詳細(xì)程度進(jìn)行加密和擴(kuò)充。編制一套適合北京市具體情況的地理國(guó)情信息內(nèi)容與指標(biāo)是非常必要的。

1 技術(shù)內(nèi)容

(1)構(gòu)建了滿足城市精細(xì)化管理的地理國(guó)情信息內(nèi)容與指標(biāo)體系[3-4]

基于國(guó)家三級(jí)分類體系，采用線分類法和從屬關(guān)系原則，增加監(jiān)測(cè)內(nèi)容、細(xì)化分類指標(biāo)、拓展四級(jí)分類體系，分類編碼結(jié)構(gòu)采用4～5位十進(jìn)制數(shù)字或字母，分別為按數(shù)字和字母順序排列的一級(jí)類、二級(jí)類、三級(jí)類和四級(jí)類碼如圖1～2所示。

圖1 分類編碼規(guī)則

圖2 分類編碼實(shí)例(行政辦公建筑05621)

(2)研究了精簡(jiǎn)高效的內(nèi)業(yè)采集與編輯整理的方法

結(jié)合北京市地理國(guó)情普查的現(xiàn)狀和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制定了地理國(guó)情信息的數(shù)據(jù)分層組織、屬性定義、內(nèi)業(yè)采集、成果編輯整理、成果質(zhì)量控制和成果匯交等技術(shù)要求，優(yōu)化了作業(yè)流程，創(chuàng)新了技術(shù)方法，提高了數(shù)據(jù)的精度和生產(chǎn)效率，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性[5-7],如圖3所示。

圖3 地理國(guó)情普查內(nèi)業(yè)采集與整理流程

(3)一種創(chuàng)新的外業(yè)調(diào)繪方法

研發(fā)了兼容北斗的GNSS高精度外業(yè)調(diào)繪設(shè)備及信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高精度定位、內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)和流程化管理，為地理國(guó)情空間數(shù)據(jù)的調(diào)查與核查以及樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)采集等提供工作平臺(tái)[8-11]，如圖4所示。

(4)確定了北京特色的統(tǒng)計(jì)單元與指標(biāo)要求

針對(duì)北京市的實(shí)際數(shù)據(jù)情況，確定了基本統(tǒng)計(jì)單元、指標(biāo)、內(nèi)容、流程和成果形式，規(guī)定了基本統(tǒng)計(jì)單元、統(tǒng)計(jì)內(nèi)容、統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、統(tǒng)計(jì)流程、統(tǒng)計(jì)配置、統(tǒng)計(jì)計(jì)算等內(nèi)容，有效指導(dǎo)北京市地理國(guó)情信息基本統(tǒng)計(jì)工作的開(kāi)展。地理國(guó)情統(tǒng)計(jì)單元具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 地理國(guó)情統(tǒng)計(jì)單元

(5)明確了精細(xì)分類的成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收的技術(shù)規(guī)范

將地理國(guó)情普查成果檢驗(yàn)內(nèi)容按照質(zhì)量元素、質(zhì)量子元素、檢查項(xiàng)進(jìn)行了細(xì)化，明確了空間參考系、時(shí)間精度、邏輯一致性、位置精度、表征質(zhì)量、完整性等質(zhì)量元素的具體檢查內(nèi)容、權(quán)重分配及成果質(zhì)量的錯(cuò)漏分類，并注重保持其與相關(guān)的國(guó)標(biāo)、行標(biāo)和地標(biāo)的一致性，使得本標(biāo)準(zhǔn)更有可操作性。

(6)規(guī)范了地理國(guó)情普查底圖制作方法與內(nèi)容表達(dá)

基于地理國(guó)情要素?cái)?shù)據(jù)、地表覆蓋分類數(shù)據(jù)和必要的專題數(shù)據(jù)，疊加高分辨率遙感影像據(jù)，制作地理國(guó)情外業(yè)調(diào)查工作底圖。規(guī)定了北京市地理國(guó)情信息外業(yè)調(diào)繪底圖的表示內(nèi)容、編繪技術(shù)流程、質(zhì)量控制等的要求[11]。

2 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

(1)突破了地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建模理論與方法，構(gòu)建了滿足城市精細(xì)化管理的地理國(guó)情信息內(nèi)容與指標(biāo)體系。項(xiàng)目以適合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用和管理為目標(biāo)，結(jié)合線分類法和CRT回歸樹(shù)分類模型，按地理國(guó)情信息的要素特征或?qū)傩赃M(jìn)行科學(xué)分類，在國(guó)家三級(jí)分類體系基礎(chǔ)上，按照從屬關(guān)系，將北京市增加內(nèi)容納入分類體系，擴(kuò)展為四級(jí)分類體系，在房屋、用地、交通、水務(wù)、生態(tài)環(huán)境等5個(gè)方面進(jìn)行了擴(kuò)充和細(xì)化，形成了北京市特色的內(nèi)容與指標(biāo)體系[8]。

利用CRT回歸樹(shù)分類模型、線分類法和地理國(guó)情信息分類代碼的編碼方法，主要方法步驟如下：①判斷分類對(duì)象是否為自然和人工地物；②判斷分類對(duì)象有無(wú)植被、是否為實(shí)體；③判斷分類對(duì)象的栽培程度(人工為主/自然生長(zhǎng)為主)、人工程度(人工建造為自主/自然形成為主)；④判斷分類對(duì)象的植被類型(草/木)、形態(tài)、區(qū)域；⑤綜合判斷分類對(duì)象的形態(tài)特征、覆蓋度、分布區(qū)域等特點(diǎn)確定地物類型。此方法在北京市地理國(guó)情常態(tài)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目工作中得到了應(yīng)用驗(yàn)證，有效地避免了跨一級(jí)類錯(cuò)誤的發(fā)生，提高了地表覆蓋分類數(shù)據(jù)成果的正確性，同時(shí)也提高了工作效率。

(2)構(gòu)建了全流程、多種類、立體化的城市地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)快速獲取、自動(dòng)化處理、模塊化質(zhì)檢、快速可視化的城市監(jiān)測(cè)技術(shù)體系。在高分辨率遙感影像城市典型要素提取、城市地表信息快速變化精細(xì)檢測(cè)和地理國(guó)情信息自動(dòng)化制圖等關(guān)鍵技術(shù)有突破，大幅提升了城市地理國(guó)情監(jiān)測(cè)信息解譯、變化發(fā)現(xiàn)和成果服務(wù)的精度和效率，城市監(jiān)測(cè)技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。構(gòu)建的地理國(guó)情信息的采集、處理、存儲(chǔ)、質(zhì)檢、分析、管理與應(yīng)用等一整套監(jiān)測(cè)技術(shù)、方法、軟件，可為其他省市開(kāi)展地理國(guó)情監(jiān)測(cè)提供借鑒和參考[12]。

(3)提出了北京特色的統(tǒng)計(jì)分析單元與計(jì)算方法，并研發(fā)了統(tǒng)計(jì)分析與評(píng)估系列軟件。

針對(duì)北京市的實(shí)際數(shù)據(jù)情況，獨(dú)特的地理特征，特殊的政治地位、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和政府管理服務(wù)需求，提出了北京特色的統(tǒng)計(jì)分析單元與計(jì)算方法?；窘y(tǒng)計(jì)單元在國(guó)家要求的規(guī)則地理網(wǎng)格單元、行政區(qū)劃單元、高程帶、坡度帶和地貌單元的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充了主體功能區(qū)、規(guī)劃管理單元(三城一區(qū)、核心區(qū)、城市副中心、老城區(qū)、淺山區(qū)、南城地區(qū)、新城)、環(huán)路(實(shí)心環(huán)路、空心環(huán)路)等具有北京特色的統(tǒng)計(jì)單元。

提出了大區(qū)域柵格數(shù)字高程模型的地表表面面積計(jì)算、公共設(shè)施輻射覆蓋程度、城市職居空間匹配指數(shù)、城市無(wú)障礙設(shè)施布局等城市綜合輔助決策分析模型方法，建立了城市建設(shè)、城市宜居、城市更新、城市治理等城市評(píng)估指標(biāo)體系。

(4)構(gòu)建了城市地理國(guó)情社會(huì)化應(yīng)用的軟件體系、產(chǎn)品體系和應(yīng)用模式。建立了按需監(jiān)測(cè)、定期評(píng)估、動(dòng)態(tài)調(diào)整的城市地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，研發(fā)了包含13個(gè)軟件系統(tǒng)的地理國(guó)情信息平臺(tái)，提出了10種監(jiān)測(cè)成果的地理國(guó)情產(chǎn)品體系，提出了6種應(yīng)用層面的地理國(guó)情服務(wù)模式，創(chuàng)建并實(shí)現(xiàn)了“年—半年—季—月—周—日”的城市地理國(guó)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模式，建立了多尺度、多時(shí)序、多源異構(gòu)的地理國(guó)情時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)和云服務(wù)系統(tǒng)，形成了城市地理國(guó)情信息一張圖。

(5)明確了精細(xì)分類的成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收的技術(shù)規(guī)范。將地理國(guó)情信息成果檢驗(yàn)內(nèi)容按照質(zhì)量元素、質(zhì)量子元素、檢查項(xiàng)進(jìn)行了細(xì)化，明確了空間參考系、時(shí)間精度、邏輯一致性、位置精度、表征質(zhì)量、完整性等質(zhì)量元素的具體檢查內(nèi)容、權(quán)重分配及成果質(zhì)量的錯(cuò)漏分類，并注重保持其與相關(guān)的國(guó)標(biāo)、行標(biāo)和地標(biāo)的一致性，使得本標(biāo)準(zhǔn)更有可操作性。

3 結(jié)束語(yǔ)

項(xiàng)目制定了基于北京市、服務(wù)于特大城市的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的技術(shù)體系，并研發(fā)了覆蓋地理國(guó)情信息的獲取、采集處理、質(zhì)檢、分析、管理與應(yīng)用等軟件體系，提高了工作效率；提出了創(chuàng)新的外業(yè)調(diào)繪方法和系統(tǒng)；提出了北京特色的統(tǒng)計(jì)分析單元與計(jì)算方法，并研發(fā)了統(tǒng)計(jì)分析與評(píng)估系列軟件；準(zhǔn)確快速解譯地理國(guó)情普查對(duì)象地類分類代碼的判定方法和理論研究；研究了精簡(jiǎn)高效的地理國(guó)情數(shù)據(jù)快速獲取與處理的方法和工藝流程。在廣泛調(diào)查研究，認(rèn)真總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)現(xiàn)有城市規(guī)劃、地理國(guó)情普查、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)、監(jiān)管部門(mén)的管理要求、流程，廣泛征求意見(jiàn)，綜合部分在近幾年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)、新方法。編制適合北京市具體特點(diǎn)的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)系列標(biāo)準(zhǔn)，保證其實(shí)用性、針對(duì)性、先進(jìn)性和可操作性，對(duì)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的開(kāi)展具有指導(dǎo)和促進(jìn)作用。

隨著國(guó)務(wù)院組成部門(mén)調(diào)整的完成，自然資源的管理職能已合并于自然資源部，自然資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)的含義更加明確，對(duì)于全流程自然資源管理而言，調(diào)查是本底，監(jiān)測(cè)是常態(tài)。地理國(guó)情系列標(biāo)準(zhǔn)的研究與應(yīng)用顯得尤其重要，本項(xiàng)目立足于北京市，具有地方特色，以服務(wù)特大城市為目的，在北京市地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作中得以應(yīng)用，也可應(yīng)用于同類型城市中，但在一般城市和地區(qū)的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的應(yīng)用和推廣中存在一定的局限性；同時(shí)隨著自然資源統(tǒng)一調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)的要求，不同自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)的內(nèi)容、指標(biāo)和要求等需要進(jìn)一步的融合，適應(yīng)新時(shí)代背景下的自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系要求。