淺析地理國情監(jiān)測圖斑底圖數(shù)據(jù)的變化更新

何德俊，張士柱，蘇勤龍，劉光輝

（1.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074）

根據(jù)《2021年自然資源監(jiān)測工作方案》中的工作定位、目標(biāo)和任務(wù)要求，以三調(diào)成果為基礎(chǔ)，繼承地理國情監(jiān)測工作已有成果，綜合采用遙感、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，統(tǒng)籌利用以2021年4—6月為主的航天、航空、無人機(jī)等遙感影像，開展正射糾正；通過影像比對、內(nèi)業(yè)解譯、外業(yè)核查、空間數(shù)據(jù)綜合分析等方法與手段，開展耕地資源、林草資源、水資源、海島海岸帶、城市要素和人工建（構(gòu)）筑物的監(jiān)測，并對變化區(qū)域標(biāo)注地理國情信息；匯總形成2021 年全國地理國情信息數(shù)據(jù)庫。

1 圖斑底圖數(shù)據(jù)的生成過程

生成圖斑底圖數(shù)據(jù)的基本思路是將2020年國土變更調(diào)查更新后的三調(diào)成果中的土地類型圖斑數(shù)據(jù)與2020年地理國情監(jiān)測成果中的地表覆蓋數(shù)據(jù)層進(jìn)行疊加，并以三調(diào)土地類型圖斑邊界為準(zhǔn)，對細(xì)碎圖斑進(jìn)行歸并，形成的數(shù)據(jù)結(jié)果[1]。數(shù)據(jù)結(jié)果分為3 種類型：①兩種圖斑邊界一致，若國情圖斑類型與三調(diào)圖斑類型相容（toCheck=0），則需要監(jiān)測變化，若不相容（toCheck=1），則需要核查；②整體外圍邊界基本一致，但內(nèi)部細(xì)化程度不一致，若一個三調(diào)變更圖斑包含多個國情圖斑，則外圍邊界采用三調(diào)變更圖斑邊界，內(nèi)部邊界采用國情圖斑邊界，若國情圖斑跨三調(diào)圖斑界，則采用三調(diào)圖斑界進(jìn)行切分，分別表示；③三調(diào)變更圖斑與國情圖斑互相交疊，則采用三調(diào)圖斑界進(jìn)行切分，更新時若需調(diào)整圖斑邊界，只能在三調(diào)圖斑邊界內(nèi)部（“標(biāo)識碼”屬性字段取值相同的圖斑共同構(gòu)成同一個三調(diào)圖斑）進(jìn)行調(diào)整，不得調(diào)整與三調(diào)圖斑界重合的邊界。

2 圖斑底圖數(shù)據(jù)變更采集

2.1 數(shù)據(jù)總體采集要求

與本底數(shù)據(jù)或影像相比，扣除套合差后，邊界位置變化相差大于等于5 個像素或變化范圍的面積大于上圖指標(biāo)的圖斑，視為有實(shí)際變化，均應(yīng)采集變化后的圖斑。內(nèi)業(yè)無法判定地理國情信息類型的圖斑應(yīng)進(jìn)行外業(yè)核實(shí)；應(yīng)充分利用影像數(shù)據(jù)、外業(yè)調(diào)查成果、已有遙感解譯樣本數(shù)據(jù)以及從專業(yè)部門收集的各類專業(yè)資料，開展數(shù)據(jù)采集與編輯[2]。數(shù)據(jù)采集與編輯的過程中可能需要穿插進(jìn)行內(nèi)業(yè)影像信息采集、外業(yè)調(diào)查、專業(yè)資料收集整理以及各階段成果的匯編整理等工作，因此需要注意做好各項(xiàng)工序之間的階段成果管理與交接，避免引起數(shù)據(jù)版本混亂或信息丟失。

相鄰區(qū)域被不同類型影像覆蓋時，需注意不同影像的波段設(shè)置差別帶來的光譜差異，對鄰接區(qū)域地物要素的提取和分類應(yīng)以人工為主，并優(yōu)先采用光譜特征以外的其他解譯標(biāo)志。標(biāo)注地理國情信息代碼時，詳細(xì)程度應(yīng)與圖斑底圖覆蓋分類一致。三調(diào)成果中的臨時用地、推堆土、批而未用、拆除未盡、光伏板等單獨(dú)圖層以及持續(xù)監(jiān)管圖斑范圍，應(yīng)作為重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域，確定其變化情況[3]。

2.2 圖斑編輯要求

基于統(tǒng)一提供的省級監(jiān)測圖斑底圖數(shù)據(jù)，比對2021年與2020年的監(jiān)測正射影像，若兩期影像未發(fā)生變化，則需逐一核查確認(rèn)底圖數(shù)據(jù)原有地理國情信息代碼與影像特征是否相符，對于變化前地理國情信息代碼綜合較大而被三調(diào)圖斑分割成多種類型的圖斑，應(yīng)充分利用三調(diào)成果提供的信息，提升采集要求，對圖斑的地理國情信息代碼重新歸類（圖1）；若兩期影像發(fā)生變化，即圖斑原有地理國情信息類型與當(dāng)前影像特征明顯不一致，需按照變化結(jié)果進(jìn)行更新，并在要求的屬性項(xiàng)中標(biāo)注變化后的地理國情信息類型代碼（圖2）。

圖1 兩期影像未發(fā)生變化

圖2 兩期影像發(fā)生變化

對于由于數(shù)據(jù)疊加、編輯、切割等形成的與實(shí)地情況不符、不合理的尖銳、狹長圖斑，采取“就近就大”的原則，整體或部分并入位于同一個三調(diào)圖斑內(nèi)、共享邊最長的、面積比自身大的相鄰圖斑。若可并入多個圖斑，則優(yōu)先并入地理國情信息類型相近的相鄰圖斑[4]。

在采集有關(guān)面狀地物信息時，應(yīng)根據(jù)地物特點(diǎn)合理切分，盡可能地避免出現(xiàn)復(fù)雜多邊形。圖斑節(jié)點(diǎn)數(shù)控制在10萬個以內(nèi)。對于路面，可在道路交叉口截斷相對次要的支路；對于其他細(xì)碎分叉較多的圖斑，可根據(jù)地物特點(diǎn)在分叉處截斷；對于分布范圍較大的單一類型圖斑，可采用規(guī)則的經(jīng)緯線斷開，但斷開時需避免產(chǎn)生細(xì)碎圖斑，細(xì)碎圖斑應(yīng)就近并入同類主體圖斑[5]。自動提取的圖斑邊界應(yīng)進(jìn)行適度光滑處理，點(diǎn)間距應(yīng)大于等于0.2 m。

2.3 最小圖斑處理

更新時，新增的地理國情分類圖斑若跨三調(diào)圖斑界，則應(yīng)采用三調(diào)圖斑界進(jìn)行切分，分別表示，切分后圖斑面積即使小于上圖指標(biāo)也不做合并。新增圖斑的“標(biāo)識碼”和“圖斑地類”屬性項(xiàng)的取值應(yīng)與其所在的三調(diào)圖斑對應(yīng)屬性項(xiàng)取值相同。

1）達(dá)不到最低采集指標(biāo)要求的圖斑需就近歸并時，應(yīng)充分考慮歸并的合理性，盡可能客觀地反映地表覆蓋總體特征，向特征相同或相近的較大鄰接覆蓋類型圖斑歸并。

2）農(nóng)田區(qū)域內(nèi)部田埂、小路、水渠、林帶等重復(fù)出現(xiàn)的狹長條帶，若寬度在5 m（含）以下，則可就近歸并。房屋建筑區(qū)內(nèi)部路面寬度小于等于5 m 的道路，則并入其所在房屋建筑區(qū)圖斑中[6]。

3）道路和河渠旁邊成行排列的樹木若達(dá)不到喬木林定義的標(biāo)準(zhǔn)，即兩行以下或林冠冠幅垂直投影寬度在10 m 以下的，可不單獨(dú)歸類，按照“就近就大”的原則歸入相鄰主要地類。

4）三調(diào)采集了公共設(shè)施用地（高壓電線塔），其單獨(dú)摳出面積很多達(dá)不到指標(biāo)要求，僅有100 m2。此時，應(yīng)充分利用三調(diào)成果提供的信息，提升采集要求，按照覆蓋類型的“工業(yè)設(shè)施0770”歸類[7]。

3 變化圖斑屬性項(xiàng)更新要求

圖斑地理國情信息分類變化包括兩種類型：①原有相鄰圖斑在邊緣處發(fā)生此消彼長的伸縮變化，簡稱為伸縮型變化；②在原有圖斑內(nèi)新產(chǎn)生與周圍類型完全不一樣的圖斑，簡稱為新生型變化。根據(jù)2021年監(jiān)測正射影像，必要時參考2020年地理國情監(jiān)測正射影像成果，以新生一個地理國情監(jiān)測圖斑為例，若該圖斑跨多個OCC，則該圖斑的OCC應(yīng)修改為空；若該圖斑對應(yīng)唯一的OCC，則保持新生圖斑OCC 與本底一致。對于TAG值的填寫，需逐一核查圖斑的地理國情信息類型OCC 與影像特征是否一致，若一致未變化，則NCC為空、且TAG字段為空；若不一致，則對地理國情信息類型進(jìn)行更新，并根據(jù)實(shí)際情況填寫TAG字段值[4]（表1）。

表1 省級監(jiān)測圖斑屬性字段更新方式

采集新生型變化地理國情分類圖斑時，僅對該圖斑進(jìn)行變化信息記錄。當(dāng)變化面積較小或?qū)挾容^窄、不便于單獨(dú)提取變化圖斑時，需采集伸縮型圖斑。采集伸縮型變化地理國情分類圖斑時，應(yīng)對相應(yīng)變化的所有圖斑進(jìn)行變化信息記錄。伸縮型變化圖斑的地理國情信息代碼不應(yīng)發(fā)生變化，如圖3所示。

圖3 圖斑伸縮型變化

對于省級監(jiān)測圖斑數(shù)據(jù)圖層的屬性地物標(biāo)注（Feature）字段，外業(yè)核查中能確認(rèn)物種或特殊情況的應(yīng)盡量注明實(shí)際情況，如“蓮藕”、“蝦稻共生”等，無特殊情況的該屬性內(nèi)容為空。監(jiān)測水域變化時，非季節(jié)性變化水域的Feature值按詳細(xì)的水系要素代碼填寫[8]。對于新建的光伏板區(qū)，貼近地面的NCC賦值“0770 工業(yè)設(shè)施”；架空的按地面真實(shí)地貌歸類，并在Feature 字段標(biāo)注“光伏”；正在施工的NCC賦值“0839 其他拆建地表”，并在Feature 字段標(biāo)注“光伏”。對于影像上現(xiàn)在為黃土地的情況，若底圖數(shù)據(jù)為速生林，是經(jīng)人工翻耕、覆土等形成的黃土地，則NCC 賦值“0391”，并在Feature 字段標(biāo)注“砍伐后”；若底圖數(shù)據(jù)比較雜亂，存在多種地類，現(xiàn)在推平成黃土形態(tài)，則宜歸為“0849 其他整理地表”；若黃土地為已整理完畢，且確定為耕地但未耕種，可歸為“0120 旱生農(nóng)作物”，同時建議在Feature 字段標(biāo)注“整理未耕”。

4 其他常見問題處理

4.1 狹長地物取舍

農(nóng)田、庫塘、固化池、大棚、房屋建筑區(qū)等連片區(qū)域內(nèi)部斑塊之間的田埂、小路、水渠、林帶等狹長條帶，若寬度在5 m（含）以下，則可就近歸并到相鄰的農(nóng)田、庫塘、固化池、大棚、房屋建筑區(qū)等類型中；若狹長地類在確定不夠最小采集指標(biāo)的情況下，且按照“就近就大”原則歸并存在困難時，可平均歸入兩側(cè)的類型。

4.2 樹木遮蓋地物處理

樹木遮蓋房屋建筑時，被遮蓋部分的房屋建筑宜完整采集；遮蓋其他地類時，應(yīng)優(yōu)先考慮按植被相應(yīng)類別的分類規(guī)則歸類。樹冠遮蔽道路（不包括農(nóng)村道路）、溝渠時，省級監(jiān)測圖斑中按照植被歸類[9]。由于樹木季節(jié)性枯榮遮擋或顯露產(chǎn)生的線性變化，可不作為變化采集。

4.3 季節(jié)性變化處理

季節(jié)性變化是指隨季節(jié)溫濕度條件變化而發(fā)生的周期性變化（通常在1 個監(jiān)測周期內(nèi)，超過1 個監(jiān)測周期應(yīng)進(jìn)行更新）。其狀態(tài)具有臨時性和反復(fù)性特征。種植土地、林草覆蓋、水域等地表覆蓋類型都有隨季節(jié)周期性變化的情況。對于判定為季節(jié)性變化的，原則上不作更新；而對于由以自然為主的類型轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀斯橹鞯念愋?，或者反之，?yīng)視作非季節(jié)性根本變化。此外，以人工為主的類型之間的相互變化，也應(yīng)視為非季節(jié)性根本變化[10]。季節(jié)性自然因素引起的水面范圍變化，可不作更新；但人為活動帶來的水面變化則需更新，主要涉及房屋建筑（區(qū)）、鐵路與道路、構(gòu)筑物、人工堆掘地等。

5 結(jié) 語

2021年地理國情監(jiān)測工作是部黨組在“十四五”開局之年精心部署開展的三調(diào)后的首次全覆蓋監(jiān)測，是落實(shí)部領(lǐng)導(dǎo)“地理國情監(jiān)測向自然資源監(jiān)測轉(zhuǎn)換”指示批示精神的重要舉措，是一次深刻的轉(zhuǎn)型升級。2021年地理國情監(jiān)測以三調(diào)及其年度變更調(diào)查成果為底版，在方式方法、技術(shù)路線、組織實(shí)施等方面做了很多原創(chuàng)性的探索，體現(xiàn)了繼承性、融合性和創(chuàng)新性。本文對圖斑底圖數(shù)據(jù)的變更采集及其變化圖斑屬性項(xiàng)更新要求進(jìn)行了深入探討，并對數(shù)據(jù)采集過程中的常見問題做了歸納總結(jié)，以期能為今后的監(jiān)測工作獻(xiàn)言獻(xiàn)策。