地理國情普查中地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集相關(guān)問題研究

劉張霞　韓蕾

摘要：地表覆蓋分類數(shù)據(jù)是地理國情普查數(shù)據(jù)的重要組成部分，筆者以重慶市墊江縣為例，結(jié)合項目區(qū)特點及基礎(chǔ)資料情況、地表覆蓋分類數(shù)據(jù)的內(nèi)容、采集基本原則、影像判讀等，對數(shù)據(jù)采集過程中的相關(guān)問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析和總結(jié)，解決了在地表覆蓋內(nèi)業(yè)分類解譯中應(yīng)該注意的問題，以及在外業(yè)調(diào)查及樣本建立過程中應(yīng)該遵循的程序和注意的事項，以更好地保證成果質(zhì)量，為地理國情普查工作提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：地表覆蓋；分類數(shù)據(jù)；采集；研究

中圖分類號：P208 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號：casb14110043

0 引言

地理國情主要指地表自然和人文地理要素的空間分布、特征及其相互關(guān)系，是基本國情的重要組成部分。中國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，也是地表自然和人文地理信息快速變化的時期。如何科學(xué)布局工業(yè)化、城鎮(zhèn)化，如何統(tǒng)籌規(guī)劃、合理利用國土發(fā)展空間，如何有效推進(jìn)重大工程建設(shè)，地理國情監(jiān)測至關(guān)重要。為全面掌握中國地理國情現(xiàn)狀，國務(wù)院下發(fā)了《國務(wù)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），決定于2013—2015年開展第一次全國地理國情普查工作。地表覆蓋分類數(shù)據(jù)是地理國情普查數(shù)據(jù)的重要組成部分，做好地表覆蓋分類數(shù)據(jù)的采集工作，是開展地理國情普查工作的基礎(chǔ)。本文以重慶市墊江縣為例，結(jié)合項目區(qū)特點及地表覆蓋分類數(shù)據(jù)的內(nèi)容、采集基本原則、影像判讀等方面，對地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集過程中的相關(guān)問題進(jìn)行分析研究。

1 研究區(qū)域概況

墊江縣位于重慶市中部，屬川東平行嶺谷區(qū)的一部分。界于東經(jīng)107°13′—107°40′，北緯29°38′—30°31′之間。地理優(yōu)勢突出，兩條國家級高速公路主干線G50滬渝高速、G42滬蓉高速縱橫貫通，區(qū)間干道聯(lián)接四方，陸路交通較為發(fā)達(dá)。主要河流有高灘河和大沙河，由東北縱貫本縣境內(nèi)，向西南流去。墊江縣屬川東平行嶺谷區(qū)的一部分，地質(zhì)構(gòu)造位于四川盆地邊緣；最高點峰頂山，海拔1183 m，最低點長壽湖湖濱，海拔320m?？h內(nèi)嶺谷相間，地形復(fù)雜，但變化比較明顯。四季的氣候特點是：春早冷暖多變，夏熱常有干旱發(fā)生；秋涼多陰雨天氣；冬冷無嚴(yán)寒、光照不足。墊江縣屬四川盆地東部濕潤森林植被區(qū)，常綠闊葉林植被帶?？h內(nèi)森林植被主要為馬尾松，柏木林和慈竹林組成。部分區(qū)域有規(guī)?；N植的果園和經(jīng)濟(jì)林，主要有桑樹、柚子、牡丹、柑桔、核桃、板栗、蘋果、桃、杏、李子、油桐等；主要農(nóng)作物有水稻、油菜、玉米、甘薯、冬小麥、馬鈴薯、蔬菜等。

2 基礎(chǔ)資料基本情況及存在的問題

2.1 基礎(chǔ)資料基本情況

本次收集到的基礎(chǔ)資料主要包括遙感影像資料、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及行業(yè)專題數(shù)據(jù)。其中遙感影像資料采用重慶市普查辦提供的航攝時間為2012—2013年，0.5 m分辨率數(shù)字正射影像，該影像是地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)地理底圖。已有基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)包括1：10000 DLG數(shù)據(jù)、1：50000 DLG數(shù)據(jù)和1：10000 DLG數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)作為地表覆蓋分類的輔助資料；行業(yè)專題數(shù)據(jù)主要包括水利、交通、林業(yè)及國土等部門的數(shù)據(jù)資料，行業(yè)部門資料主要用作地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集的重要基礎(chǔ)參考資料。精度達(dá)到要求的通過定位處理、相關(guān)提取、數(shù)據(jù)組織重構(gòu)、分類代碼轉(zhuǎn)化等可直接作為輔助參考和屬性信息提取的來源。

2.2 基礎(chǔ)資料存在的問題

遙感影像資料因地形高差大、拍攝季節(jié)和時間等原因，部分影像存在陰影較大、云層遮擋多以及影像拉花、模糊等現(xiàn)象；已有部分基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)因成果時間較早，時間跨度較長，經(jīng)轉(zhuǎn)換套合后，數(shù)據(jù)與影像存在較大差異，利用率相對較底。行業(yè)專題數(shù)據(jù)因其數(shù)據(jù)提供部門較多，同時各個部門各執(zhí)行各的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性、規(guī)范性較差，坐標(biāo)系和精度達(dá)不到要求，多數(shù)無法直接利用。

3 解譯中存在的問題

按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求地表覆蓋分類數(shù)據(jù)主要內(nèi)容包括耕地、園地、林地、草地、房屋建筑（區(qū)）、道路、構(gòu)筑物等12個一級類。

3.1 解譯樣本的典型性和代表性對內(nèi)業(yè)解譯起著重要的作用

地表覆蓋內(nèi)業(yè)解譯過程中，由于選擇的樣本代表性較差，對內(nèi)業(yè)判讀造成差錯。在外業(yè)采集樣本的過程中由多人同時進(jìn)行，由于人員認(rèn)識的差異導(dǎo)致解譯樣本采集不到位、不具有代表，造成內(nèi)業(yè)解譯人員不能準(zhǔn)確地對地表覆蓋類型進(jìn)行準(zhǔn)確的判讀。

3.2 區(qū)域內(nèi)地表覆蓋二、三級分類較為困難，影響解譯效率

其主原因主要有以下幾個方面：一是林地、園地交錯分布，且林種差異較小不宜分辨，直接影響到地表覆蓋解譯過程中林地、園地的區(qū)分，特別是細(xì)分到林地三級類的難度更大；二是加之農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整較大，特別是耕地近期內(nèi)調(diào)整為園地、溫室大棚、魚塘較多，直接解譯不能滿足要求。三是區(qū)域內(nèi)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村居民外出從業(yè)人員較多，農(nóng)村勞動力大大縮減，大部分耕地被撂荒，從而導(dǎo)致耕地、草地不易區(qū)分；四是區(qū)域內(nèi)退耕還林（園）范圍較大，新栽種的小葉桉、松柏、竹林較多，因部分未存活且郁閉度不高，影響了地類解譯判讀的準(zhǔn)確度。

3.3 土地政策對地表覆蓋要素產(chǎn)生了一定的影響

隨著重慶市地票制度改革的進(jìn)程，許多廢棄、遷建的農(nóng)村居民點被復(fù)墾為耕地的情況也較多，同時區(qū)域地理位置離主城較近，經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)工程建設(shè)多地貌變化快，交通用地、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)民新居建設(shè)用地增長較快，基礎(chǔ)影像資料與實地差異較大，增大了外業(yè)調(diào)查的難度。

4 相關(guān)問題的處理

4.1 加強(qiáng)解譯過程中影像判讀

在采集過程中，熟悉影像判讀依據(jù)，是提高數(shù)據(jù)采集精度和速度的關(guān)鍵，影像判讀主要把握以下幾個方面“”。

4.1.1 要素形狀 要素形狀指物體的外部輪廓，如線狀的河流、道路、水渠和面狀的房屋、湖泊、水庫等，容易識別和區(qū)分。相同形狀的影像，可能是完全不同的地物（水田與池塘、水渠與道路），形狀不能作為判別地物的唯一的特征。

4.1.2 要素大小 要素大小即地面物體在影像和像片上的尺寸，一般來說，大的地物影象就大，小的地物影象就小。如鐵路和高速公路形狀相同，但寬度有明顯的區(qū)別。利用構(gòu)像的尺寸和像片比例尺可以大致確定物體的大小和距離。由于地形起伏，相同大小的地物位于高處的比位于低處的構(gòu)像要大些。

4.1.3 要素色調(diào) 不同色調(diào)是影像判讀的重要特征，物體不同的顏色，在影像上能呈現(xiàn)深淺程度不同的黑白影象，影象的黑白程度稱為色調(diào)。影響色調(diào)的因素：物體本身的顏色：如綠色的樹，藍(lán)色的塑鋼屋頂?shù)?。物體的亮度系數(shù)：如灰白的水泥路面，黑色的瀝青路面等。物體的含水量：干燥物體的亮度系數(shù)比濕潤物體要大2～3倍，含水量少，色調(diào)就淺，含水量多，色調(diào)就深。

4.1.4 攝影季節(jié) 春季攝影時，闊葉樹的樹葉為淺綠色，色調(diào)較淡，夏季樹葉為綠色，色調(diào)較深，秋季樹葉變黃，色調(diào)最淡。

4.1.5 要素紋理 地物在影像上的色調(diào)出現(xiàn)規(guī)律性的重復(fù)。如：闊葉林呈現(xiàn)葡萄束狀紋理；針葉林呈現(xiàn)針點狀紋理；草地具有平滑的絲絨狀的紋理；灌木林呈現(xiàn)沙點狀紋理。

4.2 通過各種技術(shù)手段加強(qiáng)已有基礎(chǔ)資料的分析和利用

提供的基礎(chǔ)資料當(dāng)中，以遙感影像資料為基礎(chǔ)，輔以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和行業(yè)專題數(shù)據(jù)為參考，對于遙感影像中影像不清晰、太陽陰影較大，云層遮擋的部分，可利用交通部門、林業(yè)部門、水利及國土等部門提供的相關(guān)專題數(shù)據(jù)，經(jīng)比較分析后利用。尤其是市國土部門提供“二調(diào)”數(shù)據(jù)，現(xiàn)勢性相對較好，圖斑分類與地理國情分類較接近，采集過程中可作為重點參考對象。

4.3 試點階段增大影像解譯樣本的數(shù)量和種類

遙感影像解譯時，對地理環(huán)境的正確認(rèn)知是保證解譯結(jié)果正確的基本前提。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)，可以為遙感影像解譯者建立對相關(guān)地域的正確認(rèn)識提供支持，也可在解譯結(jié)果的質(zhì)量控制方面發(fā)揮重要作用，同時也為長期監(jiān)測積累實地參考資料。遙感解譯樣本數(shù)據(jù)包含兩類，一是地面照片，二是遙感影像實例數(shù)據(jù)。兩類數(shù)據(jù)分別從不同的側(cè)面反映地物影像形態(tài)特征，起到相互印證的作用，可以幫助解譯人員更高效地認(rèn)知遙感影像所蘊(yùn)含的信息（圖1）。

4.4 加大外業(yè)調(diào)查與核查力度

雖說本次地理國情普查方式是以內(nèi)業(yè)解譯為主，但若現(xiàn)有基礎(chǔ)資料不能滿足內(nèi)業(yè)解譯條件，只能通過加強(qiáng)外業(yè)核查與調(diào)查力度來解決。墊江縣因經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，地貌變化快，變化較快部分內(nèi)業(yè)解譯受限制，因此，只能通過此方式來解決地類現(xiàn)勢性問題，但同時也增加了生產(chǎn)成本。

5 部分重點地類的處理建議

5.1 水田與旱地的區(qū)分

水田和旱地都有明顯的季節(jié)特征，水田尤其明顯，一般而言，影像色調(diào)相對較淺（在3—5月份會呈現(xiàn)水體和植被混合的特征，依稀可辨田間淺水，6—8月份可見淺綠色，9—10月份可見淺黃色，11月份以后主要表現(xiàn)為淺水特征），紋理細(xì)膩均一，影像上可見田坎等灌溉設(shè)施，地形平坦，一般位于一定區(qū)域內(nèi)的地勢較低處，比如常見于河流兩側(cè)以及坑塘周圍連片分布，一般而言，在影像上大量連片分布、地形平坦、地勢較低，田坎完整或有灌溉系統(tǒng)等水利設(shè)施，能關(guān)水，周圍或附近有河流或坑塘的，色調(diào)相對較淺，紋理相對細(xì)膩均一的可判斷為水田；季節(jié)特征明顯，有明顯的人工耕種痕跡，田間能見明顯的壟、條帶狀耕種痕跡的，種植作物種類較多，色調(diào)相對多樣，紋理較為粗糙的可判定為旱地（圖2）。

5.2 水田與坑塘的區(qū)分

坑塘的水一般比水田深，在影像上色調(diào)較水田深，坑塘一般用于蓄水灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等，因此坑塘中一年四季都有水，水面較少被植物遮蓋（圖3）。

5.3 堆放物與露天堆放場的區(qū)分

人工長期堆積的各種礦物、尾礦、棄渣、垃圾、沙土、巖屑等（人工堆積物）覆蓋的地表應(yīng)歸入堆放物一類中；以短期或臨時存放貨物為主要目的，其堆放的物料和數(shù)量經(jīng)常發(fā)生變動，應(yīng)歸入硬化地表一類中的露天堆放場類型中，即堆放物是棄置不管或永久堆放的，堆放場上的東西是會經(jīng)常裝卸的（圖4）。

6 建議及結(jié)論

6.1 地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集前應(yīng)全面了解項目區(qū)的概況和已有資料情況

項目區(qū)的概況主要包括地理位置、地形地貌、氣候特征、植被狀況、交通及居民點等，生產(chǎn)前全面了解項目區(qū)的概況有助于進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計，安排生產(chǎn)進(jìn)度；資料收集是開展地理國情普查的基礎(chǔ)性工作，包括遙感影像資料、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及行業(yè)專題數(shù)據(jù)的收集整理，了解已有資料的情況后，對已有資料進(jìn)行分析利用，可以有效地提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。

6.2 遙感正射影像數(shù)據(jù)和作業(yè)流程對地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度和效率有直接影響

地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集是以遙感正射影像數(shù)據(jù)為基本信息源，熟悉影像判讀依據(jù)，是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。同時，按照《重慶市第一次地理國情普查實施方案》的要求，先基礎(chǔ)框架要素，再其他的作業(yè)工序的順序進(jìn)行，可以有效地控制采集框架，避免圖幅中要素的漏采漏畫，提高生產(chǎn)效率。

6.3 “首張圖”試生產(chǎn)工作是做好本項工作關(guān)鍵的第一步

地表覆蓋分類數(shù)據(jù)是第一次全國地理國情普查的主要數(shù)據(jù)成果，也是普查統(tǒng)計分析的基本數(shù)據(jù)源，為了更準(zhǔn)確的獲得采集數(shù)據(jù)，應(yīng)進(jìn)行“首張圖”的試生產(chǎn)工作，以獲取典型遙感影像解譯樣本，幫助內(nèi)業(yè)判讀解譯；同時“首張圖”工作也有利于熟悉生產(chǎn)流程和采集軟件，為后期正式生產(chǎn)打下堅實基礎(chǔ)。