地理國情監(jiān)測變化信息提取方法與研究

王卓

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，促進(jìn)了城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快。隨著城市化建設(shè)水平的快速發(fā)展，對城市的發(fā)展及變化情況進(jìn)行相應(yīng)的研究，需要在對地理國情進(jìn)行監(jiān)測的基礎(chǔ)上進(jìn)行。通過對地表覆蓋現(xiàn)狀、變化情況及監(jiān)測過程中使用到的各種信息數(shù)據(jù)等進(jìn)行相應(yīng)的提取，根據(jù)提取到的數(shù)據(jù)，對城市的建設(shè)規(guī)模及未來發(fā)展進(jìn)行相應(yīng)的分析，最終得到的結(jié)論能夠用于未來城市建設(shè)的決策。本文就地理國情監(jiān)測變化信息提取方法展開探討。

關(guān)鍵詞：地理國情監(jiān)測;信息提取;質(zhì)量控制

引言

地理國情監(jiān)測變化信息是基于矢量成果數(shù)據(jù)提取的反映地理空間變化、加強(qiáng)數(shù)據(jù)應(yīng)用性的地理空間信息數(shù)據(jù)，主要服務(wù)于地理國情數(shù)據(jù)動態(tài)更新與資源管理綜合決策等。變化信息提取的準(zhǔn)確性和可靠性直接影響相關(guān)決策正確與否，優(yōu)化提取技術(shù)和加強(qiáng)質(zhì)量控制能明顯提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和提取效率，為地理信息服務(wù)提供保障。

1地理國情監(jiān)測生產(chǎn)工作流程

（1）組建專項(xiàng)工作領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。根據(jù)國家對全國基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測工作的領(lǐng)導(dǎo)和指示，省級自然資源管理部門應(yīng)確立相應(yīng)的組織實(shí)施機(jī)制，明確該項(xiàng)工作的行政分管領(lǐng)導(dǎo)、業(yè)務(wù)主管以及技術(shù)和質(zhì)量負(fù)責(zé)人?？山M織學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)骨干成立項(xiàng)目實(shí)施組，負(fù)責(zé)組織、監(jiān)督、指導(dǎo)項(xiàng)目進(jìn)度管理、質(zhì)量控制以及成果匯交等工作，協(xié)調(diào)處理實(shí)施過程中的問題，確保國情監(jiān)測工作能夠保質(zhì)保量完成，促進(jìn)國情監(jiān)測工作的順利進(jìn)行。同時(shí)還要加大人力和物力資源的投入，確保做到?？顚Ｓ?、專人專用。在進(jìn)行國情監(jiān)測的時(shí)候，還要與交通、水利、林業(yè)、環(huán)保等多個(gè)部門進(jìn)行有效的溝通和協(xié)調(diào)，建立資源共享、高效協(xié)同的管理方式，確保地理國情監(jiān)測工作能夠與基礎(chǔ)測繪、應(yīng)急測繪及地理全球信息資源的開發(fā)利用進(jìn)行有效銜接。（2）組織作業(yè)人員學(xué)習(xí)技術(shù)規(guī)范。根據(jù)地理國情監(jiān)測項(xiàng)目的實(shí)施要求，國家相關(guān)部門組織工作人員進(jìn)行專門的培訓(xùn)，講授地理國情監(jiān)測的實(shí)施方案、技術(shù)指標(biāo)、質(zhì)量控制方案等，使工作人員能夠更加充分地了解地理國情監(jiān)測的具體任務(wù)，做到統(tǒng)一要求、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一步調(diào)，確保監(jiān)測工作的有效性。組織專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍，加強(qiáng)對國情監(jiān)測工作的培訓(xùn)，對地理國情監(jiān)測任務(wù)的各項(xiàng)步驟、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及作業(yè)流程進(jìn)行深入的研究和探討。在工作過程中，還要不定期地組織人員進(jìn)行交流，討論工作過程中遇到的問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。通過集中培訓(xùn)、技術(shù)交流，準(zhǔn)確把握地理國情監(jiān)測的技術(shù)要求，并在實(shí)踐中迅速起到帶動隊(duì)伍的作用。

2地理國情監(jiān)測變化信息提取方法

2.1提取內(nèi)容與方法

地表覆蓋數(shù)據(jù)主要提取4類變化類型：（1）原有圖斑在邊緣處發(fā)生的此消彼長的“空間變化”;（2）在原有圖斑內(nèi)新產(chǎn)生的與周圍類型完全不一樣的圖斑的“新增變化”;（3）原有圖斑在變化區(qū)域內(nèi)滅失的“滅失變化”;（4）原有圖斑空間位置不變，但屬性發(fā)生變化的“屬性變化”。國情要素?cái)?shù)據(jù)提取3類變化類型：（1）原有地理要素分布范圍和位置發(fā)生變化的“位置變化”;（2）要素發(fā)生新增、滅失、部分改變的“新增、滅失變化”;（3）空間位置不變，但其他屬性發(fā)生了變化的“屬性變化”。其中，新增、滅失和位置變化都屬于空間變化。提取方法分為人工提取、人機(jī)交互提取和自動提取。在自動提取的基礎(chǔ)上，可按照空間變化和屬性變化規(guī)則針對變化不明顯的目標(biāo)進(jìn)行人工識別提取。由于數(shù)據(jù)還存在社會屬性，因此在劃定變化區(qū)和識別變化要素時(shí)須輔以疊加影像、行業(yè)資料等參考數(shù)據(jù)。

2.2信息提取規(guī)則的構(gòu)建

信息提取的關(guān)鍵之一是針對不同類型的地物要素，構(gòu)建適用的提取規(guī)則。良好的信息提取規(guī)則在計(jì)算機(jī)自動分類中將發(fā)揮良好的性能。如對植被、水系信息的提取，應(yīng)用較多的算法主要為歸一化植被指數(shù)（NDVI）和歸一化水體指數(shù)（NDWI），它們都是利用比值運(yùn)算創(chuàng)建的。比值型指數(shù)創(chuàng)建的基本原理是在多光譜波段內(nèi)，尋找研究對象的最強(qiáng)反射波段和最弱反射波段，將強(qiáng)者置于分子，弱者置于分母，從而增強(qiáng)研究對象，抑制背景地物。地形起伏因素的影響會使地物的光譜反射特性產(chǎn)生變化，并且不同地物的生長地域往往受海拔高度或坡度、坡向的制約，所以將高程信息作為輔助信息參與分類將有利于提高分類精度。在條件允許的情況下，可加入DEM、DSM等輔助信息，參與規(guī)則的建立。從目前的研究現(xiàn)狀來看，隨著影像空間分辨率的提高，不同地物間的特征差異表現(xiàn)得更加細(xì)微，這給信息提取規(guī)則的構(gòu)建帶來了一定的難度，計(jì)算機(jī)自動分類的單一地物類別中總會混合其他地物類別。因此，計(jì)算機(jī)自動分類要想獲得滿意的分類精度，必須建立詳盡的信息提取規(guī)則，通過設(shè)置適當(dāng)?shù)拈撝担玫嚼硐氲慕Y(jié)果。

2.3遙感指數(shù)計(jì)算

遙感指數(shù)本身便是對特定的、感興趣的地表覆蓋類型信息的增強(qiáng)，因此，在變化指標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)，可考慮顧及遙感指數(shù)因子的算法，將遙感指數(shù)差值作為變化檢測指標(biāo)因子之一。經(jīng)典的遙感指數(shù)，如歸一化植被指數(shù)、歸一化水體指數(shù)等，均進(jìn)行了歸一化處理，由此得到的遙感指數(shù)差值也在較小的區(qū)間范圍。但較小的遙感指數(shù)差值可能表征著較大的變化信息。因此，在計(jì)算過程中，需將遙感指數(shù)差值進(jìn)行如下變換：（1）遙感指數(shù)差值正值化。將遙感指數(shù)差值拉伸到非負(fù)區(qū)間，使用正值化后的遙感指數(shù)差值表征變化量。（2）量化范圍拉伸。由于不同時(shí)相的遙感影像與本底數(shù)據(jù)中遙感影像的光譜差異值跟輻射量化比特?cái)?shù)以及色彩飽和度相關(guān)，與遙感指數(shù)差值不在同一量化級。因此，需對遙感指數(shù)差值進(jìn)行拉伸處理，使其量化范圍與影像的光譜差異值處于相同量化級。其具體方法是：對影像的光譜差異值進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì);然后采用直方圖匹配或線性拉伸算法，對遙感指數(shù)差值進(jìn)行拉伸。（3）因子權(quán)重設(shè)置。根據(jù)地表覆蓋類型，可對遙感指數(shù)因子設(shè)置不同的權(quán)重，使其發(fā)揮不同權(quán)重的作用。

2.4結(jié)合特征屬性的變化信息篩選

地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)嚴(yán)格按照規(guī)范采集并經(jīng)過外業(yè)調(diào)查，不同時(shí)期的同一要素層具有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、屬性字段?；贕IS技術(shù)結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析的方法，準(zhǔn)確、直觀地分析2個(gè)圖斑（要素）之間的聯(lián)系，從而精確篩選變化信息。提取時(shí)，以要素的多個(gè)特征屬性字段為基礎(chǔ)依次進(jìn)行匯總分析，直到所有要素匹配上為止，再判斷要素的變化類型。這樣就能得到要素間屬性存在的關(guān)系，再結(jié)合空間位置的關(guān)聯(lián)判斷變化類型，篩選錯(cuò)誤分類，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)真實(shí)變化情況的追溯。

結(jié)語

進(jìn)行地理國情監(jiān)測工作，需要多個(gè)部門機(jī)關(guān)單位進(jìn)行協(xié)作共享數(shù)據(jù)成果，才能夠?qū)⑽覈乩韲樾畔⒐ぷ黜樌M(jìn)行下去，確保我國的地理信息數(shù)據(jù)庫能夠成為精度更高、更新更為及時(shí)的全民服務(wù)信息平臺。

參考文獻(xiàn)

[1]王玉訓(xùn).地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)在上海城市管理中的應(yīng)用研究[J].測繪與空間地理信息，2018，41（10）：126-127+133.

[2]楊旭東，王淼，秦飛，等.地理國情監(jiān)測外業(yè)成果質(zhì)量檢查方法探討[J].北京測繪，2018，32（10）：1129-1132.

[3]許根，王莉莉，王檄.地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查中應(yīng)注意的一些問題[J].測繪與空間地理信息，2018，41（10）：165-167.

[4]楊旭東，劉博文，王淼，等.地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)查元數(shù)據(jù)整理方法研究[J].北京測繪，2018，32（9）：1046-1049.

[5]連恒，楊曉鋒，韓叢波，等.地理國情監(jiān)測增量式更新技術(shù)方案研究[J].地理空間信息，2018，16（5）：38-40.

[6]甘宗平，鄧少平，方軍，等.面向區(qū)域與要素的城市1∶2000地形圖數(shù)據(jù)庫增量更新方法[J].測繪通報(bào)，2018（3）：91-95.

[7]高云亮，宋國民，田江鵬.地理信息資源關(guān)聯(lián)關(guān)系的可視化研究[J].測繪與空間地理信息，2019，40（3）：69-71.