基于高分辨率遙感數(shù)據(jù)的地理要素動(dòng)態(tài)更新技術(shù)研究

□　雷　瑩　王　明　郝天平　林　歡（1.國家基礎(chǔ)地理信息中心，北京100048；.國信司南（北京）地理信息技術(shù)有限公司，北京100048）

基于高分辨率遙感數(shù)據(jù)的地理要素動(dòng)態(tài)更新技術(shù)研究

□雷瑩1,2王明2郝天平2林歡2
（1.國家基礎(chǔ)地理信息中心，北京100048；2.國信司南（北京）地理信息技術(shù)有限公司，北京100048）

目前，我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國家1:50000基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的全覆蓋，但傳統(tǒng)數(shù)據(jù)更新周期較長，數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性不能滿足國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求。綜合利用以高分辨率遙感影像為代表的最新技術(shù)，研究地理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新模式，實(shí)現(xiàn)縮短更新周期，降低數(shù)據(jù)更新成本，提高數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率的目的。

高分辨率遙感影像；地理要素；動(dòng)態(tài)更新

隨著我國遙感器技術(shù)，空間技術(shù)以及數(shù)字圖象處理技術(shù)的飛速發(fā)展，遙感技術(shù)進(jìn)入了嶄新的階段，已滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。它與測繪技術(shù)有著極其密切的關(guān)系，如遙感圖像的幾何關(guān)系，遙感影像的粗、精處理，數(shù)字高程模型的應(yīng)用，遙感圖像目視判讀的原理與方法，遙感信息專題制圖技術(shù)，地形測量數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)的建立等等[1]。顯然，遙感技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及各種遙感圖像特別是各種航天遙感圖像有力地推動(dòng)著測繪尤其是攝影測量的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。航天遙感圖像可直接用于測繪，當(dāng)前主要被用來測繪、修測中小比例尺的地形圖。

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)是國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是國家信息化的權(quán)威、統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)和空間載體，是重要的戰(zhàn)略資源?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展、國家安全和國防等方面發(fā)揮著十分重要的作用[2-3]。

1.工作方法

課題組通過專家咨詢、一線生產(chǎn)人員交流、直接參與測繪生產(chǎn)及開展應(yīng)用示范等多種途徑深入了解當(dāng)前更新模式并就動(dòng)態(tài)更新技術(shù)開展交流，形成最終可行的動(dòng)態(tài)更新模式。

1.1專家咨詢

課題組共協(xié)調(diào)安排40余人次專家咨詢活動(dòng)。咨詢專家包括國家基礎(chǔ)地理信息中心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新專家、地方測繪局測繪專家、國家省數(shù)據(jù)更新管理人員以及在計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域有深入研究的人士。咨詢活動(dòng)就動(dòng)態(tài)更新模式開展中遇到的安全、技術(shù)、法律法規(guī)等各方面展開，解決相關(guān)問題，打通動(dòng)態(tài)更新生產(chǎn)中的阻礙和瓶頸，保證動(dòng)態(tài)更新的順利開展。

1.2一線生產(chǎn)人員交流

一線生產(chǎn)人員既包括內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)人員、外業(yè)調(diào)繪人員，還包括質(zhì)檢人員和一線管理人員。在課題實(shí)施過程中，課題組相關(guān)人員利用各種機(jī)會、渠道與一線生產(chǎn)人員溝通交流，獲取在生產(chǎn)過程中的一些不便因素以及生產(chǎn)方式改進(jìn)的訴求。在溝通過程中就地理數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新模式設(shè)想進(jìn)行詳細(xì)介紹，征求一線生產(chǎn)人員對于動(dòng)態(tài)更新的意見和建議。

1.3直接參與測繪生產(chǎn)

為親身體會測繪生產(chǎn)，深入了解當(dāng)前的數(shù)據(jù)更新模式，課題組派3組6人次分赴河北易縣、江西鷹潭和安徽舒城測繪生產(chǎn)一線分別參與地理國情普查、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新和天地圖數(shù)據(jù)更新等相關(guān)數(shù)據(jù)更新工作，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)當(dāng)前更新模式下生產(chǎn)的不足，完善動(dòng)態(tài)更新模式。

1.4應(yīng)用示范

通過咨詢、交流及直接參與測繪生產(chǎn)，研發(fā)了動(dòng)態(tài)更新原型系統(tǒng)。利用原型系統(tǒng)在河北易縣、江西鷹潭和安徽舒城開展了應(yīng)用示范，與一線生產(chǎn)人員按照地理數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新模式共同開展地理國情普查、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新及天地圖數(shù)據(jù)更新工作，課題組隨時(shí)記錄在更新工作中對于動(dòng)態(tài)更新模式的看法及建議。利用收集的意見建議進(jìn)一步豐富動(dòng)態(tài)更新模式，同時(shí)完善動(dòng)態(tài)更新系統(tǒng)，使之滿足不同形式和要求的地理數(shù)據(jù)更新工作。

2.技術(shù)路線

2.1資料收集利用資料情況的分析和收集是合理使用各種資料源的關(guān)鍵，也是基于多源影像的地理數(shù)據(jù)更新項(xiàng)目順利實(shí)施的前提和基礎(chǔ)。收集的資料包括高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)、基本比例尺數(shù)據(jù)以及各專業(yè)部門具有的多種權(quán)威專題資料。

2.2資料分析與變化檢測

綜合分析收集到的各種專業(yè)現(xiàn)勢性資料以及對地形要素影響較大的重大工程設(shè)計(jì)資料、影像資料，在已有的數(shù)據(jù)庫成果基礎(chǔ)上進(jìn)行變化分析檢測，確定需要更新區(qū)域或要素。

專業(yè)部門資料的評估與變化檢測：收集各專業(yè)部門最新發(fā)布的鐵路、公路變化、地名變更、境界區(qū)劃變更、大型工程建設(shè)、災(zāi)害重建等現(xiàn)勢資料，分析重點(diǎn)要素位置及屬性變化情況，結(jié)合要素現(xiàn)勢性指標(biāo)要求，確定更新區(qū)域和要素類型。基于高分辨率遙感影像變化分析與檢測：在已有的更新數(shù)據(jù)庫成果的基礎(chǔ)上，利用符合更新要求的遙感影像，通過對比分析，提取地表變化信息，包括變化的頻率和幅度，以確定更新范圍與對象。通過遙感影像變化檢測的技術(shù)方法和地物要素識別提取方法，分不同要素類別確定不同的變化發(fā)現(xiàn)技術(shù)方法和實(shí)施方案，對已有地形數(shù)據(jù)庫重點(diǎn)要素變化檢測，發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域及類型，并在野外核查的基礎(chǔ)上，采用相應(yīng)的更新方法完成數(shù)據(jù)更新。

2.3基于資料與影像的內(nèi)業(yè)整合更新

如圖1，收集專業(yè)部門權(quán)威資料和各種衛(wèi)星影像、航空影像，通過資料整理和分析，對變化要素進(jìn)行分析選取，確定符合更新選取指標(biāo)的變化要素，采用變化信息采集、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)重組、關(guān)系協(xié)調(diào)等多源數(shù)據(jù)整合技術(shù)，獲取更新增量數(shù)據(jù)。

圖1　基于資料與影像的整合更新技術(shù)流程Fig1　The process of integrate update technology based on leaflet and images

2.4外業(yè)重點(diǎn)巡查更新

對縣級以上居民地區(qū)域、以及重大工程、自然災(zāi)害所引起的顯著變化區(qū)域所涉及的重點(diǎn)要素進(jìn)行外業(yè)核查，與內(nèi)業(yè)影像判讀相結(jié)合，到實(shí)地核查、實(shí)測需要更新的要素幾何位置及其相關(guān)屬性。對其他區(qū)域，可根據(jù)資料與影像情況進(jìn)行重點(diǎn)核查，補(bǔ)測在專業(yè)部門權(quán)威資料、影像資料以及其他資料無法滿足更新要求情況下的重點(diǎn)要素的位置及屬性。如圖2。

圖2　外業(yè)調(diào)繪技術(shù)流程Fig 2 The process of outside tone painted technology

2.5增量數(shù)據(jù)接邊與融合

各責(zé)任區(qū)內(nèi)部按照任務(wù)劃分的生產(chǎn)單元按照接邊要求完成接邊，責(zé)任區(qū)之間通過雙方協(xié)商后做好接邊處理。在接邊處理的同時(shí)，對要素進(jìn)行融合處理，以確保數(shù)據(jù)庫中要素的唯一性與完整性。

3.主要成果及特點(diǎn)

3.1形成了動(dòng)態(tài)更新模式

將當(dāng)前最新高分遙感影像獲取成果、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)、移動(dòng)通訊成果與傳統(tǒng)測繪生產(chǎn)方式相結(jié)合，經(jīng)與一線測繪生產(chǎn)人員、管理人員不斷溝通完善，形成可執(zhí)行的全新動(dòng)態(tài)更新模式（如圖3所示），從工期、調(diào)度、資源等方面進(jìn)行了優(yōu)化，提高了測繪生產(chǎn)效率。

圖3　地理信息動(dòng)態(tài)更新技術(shù)流程Fig 3 The process of geographic information dynamic update technology

3.2研發(fā)了動(dòng)態(tài)更新系統(tǒng)

基于研究形成的動(dòng)態(tài)更新模式，研發(fā)了地理信息數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新系統(tǒng)，系統(tǒng)包括信息提取子系統(tǒng)、中心指揮子系統(tǒng)、外業(yè)調(diào)繪子系統(tǒng)以及內(nèi)業(yè)輔助子系統(tǒng)，分別承擔(dān)變化信息發(fā)現(xiàn)提取、資源管理和指揮調(diào)度、外業(yè)核查采集、及內(nèi)業(yè)編輯整理等工作，共同完成動(dòng)態(tài)更新的全部工作。

4.展望

動(dòng)態(tài)更新技術(shù)極大的縮短了地理數(shù)據(jù)更新周期、提高了更新效率、降低了更新成本。隨著地理要素動(dòng)態(tài)更新技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用和完善，將改變地理信息更新的模式，帶來測繪生產(chǎn)的變革。其中高分辨率遙感影像在地理信息變化發(fā)現(xiàn)中處于舉足輕重的地位，直接決定了外業(yè)生產(chǎn)工作量和準(zhǔn)確程度。

【1】于婷.淺談遙感技術(shù)在測繪領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2014（21）：219-220.

【2】劉建軍，趙仁亮，張?jiān)?，?國家1:50000地形數(shù)據(jù)庫重點(diǎn)要素動(dòng)態(tài)更新[J].地理信息世界，2014,21（1）：37-40.

【3】蔣捷，陳軍.基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新的若干思考[J].測繪通報(bào)，2000（5）：1-3.

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2095-7319（2015）06-0069-04

雷瑩（1983-），女，湖北宜昌人，工程師，碩士，2008年畢業(yè)于中國科學(xué)院地理信息系統(tǒng)專業(yè)，主要研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用。