基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)地表覆蓋更新方法及建議
——以2 0 2 1年某測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)更新為例

王 玉

（山西省測(cè)繪地理信息院，山西 太原 030001）

0.引言

隨著自然資源監(jiān)管的融合統(tǒng)一，地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果的應(yīng)用領(lǐng)域隨之?dāng)U大，應(yīng)用層級(jí)也隨之提升[1]。2021年地理國(guó)情監(jiān)測(cè)在監(jiān)測(cè)并掌握耕地資源、林草資源、水資源、海島海岸帶和城市要素，人工建（構(gòu)）筑物的類(lèi)型、面積、范圍、分布和變化情況的同時(shí)，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)要素開(kāi)展監(jiān)測(cè)分析。相關(guān)成果邊監(jiān)測(cè)邊提供、邊分析邊應(yīng)用，滿足國(guó)土變更調(diào)查、耕地保護(hù)、國(guó)土空間規(guī)劃實(shí)施監(jiān)督、用途管制、權(quán)益管理、生態(tài)保護(hù)修復(fù)、督察執(zhí)法、林草濕保護(hù)等自然資源管理和生態(tài)文明建設(shè)需要。地表覆蓋分類(lèi)成果是地理國(guó)情監(jiān)測(cè)重要的成果之一，也是進(jìn)行最終的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析的基本源數(shù)據(jù)之一，尤其是在地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中，監(jiān)測(cè)的主要工作基本上集中在對(duì)地表覆蓋數(shù)據(jù)的更新[2]。2021年地理國(guó)情中地表覆蓋監(jiān)測(cè)重點(diǎn)與往年不同，本文結(jié)合歷年地理國(guó)情更新采集的工作經(jīng)驗(yàn)，從山西省某測(cè)區(qū)實(shí)際情況出發(fā)，圍繞2021年地表覆蓋數(shù)據(jù)資料利用、監(jiān)測(cè)要點(diǎn)和屬性賦值，對(duì)基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中地表覆蓋進(jìn)行了更新方法及建議的探討,為地理國(guó)情中地表覆蓋監(jiān)測(cè)更新及其他相關(guān)項(xiàng)目提供借鑒。

1.數(shù)據(jù)更新流程及內(nèi)容

1.1 數(shù)據(jù)更新的總體技術(shù)路線

以統(tǒng)一提供的底圖數(shù)據(jù)為監(jiān)測(cè)本底，基于2021年監(jiān)測(cè)期遙感影像數(shù)據(jù)，開(kāi)展山西省2021年地理國(guó)情變化監(jiān)測(cè)工作。地理國(guó)情監(jiān)測(cè)總體技術(shù)流程如圖1所示，包括影像處理、變化發(fā)現(xiàn)、變化區(qū)域內(nèi)業(yè)信息采集、外業(yè)調(diào)查/核查、內(nèi)業(yè)編輯整理、成果匯交、數(shù)據(jù)建庫(kù)以及統(tǒng)計(jì)分析等技術(shù)環(huán)節(jié)。

1.2 數(shù)據(jù)更新平臺(tái)

更新數(shù)據(jù)軟件的選擇與數(shù)據(jù)質(zhì)量密切相關(guān)，根據(jù)2021年數(shù)據(jù)更新的總體要求，為了最大限度地避免誤操作，尤其是嚴(yán)格保持底圖數(shù)據(jù)“三調(diào)”圖斑的類(lèi)型與界線不變的要求，主要采用基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)更新采集軟件2021版（國(guó)信司南地理信息技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)）進(jìn)行數(shù)據(jù)更新處理，利用其軟件自帶的質(zhì)檢功能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自查，可提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和工作效率。將ArcGIS軟件作為輔助進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與整理。

圖1地理國(guó)情監(jiān)測(cè)總體技術(shù)流程

2.資料整理利用情況

2021年下發(fā)的資料有圖斑底圖數(shù)據(jù)、前期影像與外業(yè)成果資料、山西省自然資源專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)督數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)影像資料。

2.1 圖斑底圖數(shù)據(jù)

圖斑底圖數(shù)據(jù)是將2020年國(guó)土變更調(diào)查更新后的“三調(diào)”成果中的土地類(lèi)型圖斑數(shù)據(jù)與2020年地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果中的地表覆蓋數(shù)據(jù)層經(jīng)過(guò)疊加，并以“三調(diào)”土地類(lèi)型圖斑邊界為準(zhǔn)，對(duì)細(xì)碎圖斑進(jìn)行歸并后形成的數(shù)據(jù)結(jié)果。其中包含了土地類(lèi)型和地理國(guó)情信息。圖斑底圖數(shù)據(jù)層名：LCPA；幾何類(lèi)型：面。

2.2 前期影像與外業(yè)成果資料

前期影像與外業(yè)成果資料包括2020年地理國(guó)情監(jiān)測(cè)正射影像成果數(shù)據(jù)、“三調(diào)”正射影像數(shù)據(jù)和前期監(jiān)測(cè)形成的遙感解譯樣本數(shù)據(jù)，以及時(shí)效最新的全省1∶10 000數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。

2020年地理國(guó)情監(jiān)測(cè)正射影像成果數(shù)據(jù)和前期監(jiān)測(cè)形成的遙感解譯樣本數(shù)據(jù)，可以為國(guó)情監(jiān)測(cè)的變化發(fā)現(xiàn)、影像判讀提供支持。將1∶10 000數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)作為本次遙感影像糾正的控制源。

2.3 山西省自然資源專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)督數(shù)據(jù)

山西省自然資源專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括2020年7月—2021年6月山西省國(guó)土空間月度監(jiān)測(cè)成果、2020年7月—2021年6月下發(fā)衛(wèi)片執(zhí)法圖斑，以及2021年4月提取農(nóng)村亂占耕地建房遏止新增工作成果。上述數(shù)據(jù)作為本次監(jiān)測(cè)工作變化發(fā)現(xiàn)、地類(lèi)判定的參考資料。

2.4 監(jiān)測(cè)影像資料

數(shù)字正射影像是本次地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的主要源數(shù)據(jù)，本次地理國(guó)情監(jiān)測(cè)主要采用2021年第二季度合格的1米分辨率數(shù)字正射影像。測(cè)區(qū)主要衛(wèi)星影像分布如圖2所示。

圖2測(cè)區(qū)主要衛(wèi)星影像分布圖

3.數(shù)據(jù)更新要點(diǎn)

根據(jù)《2021年全國(guó)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定》的要求，基于統(tǒng)一提供的監(jiān)測(cè)圖斑底圖數(shù)據(jù)（LCPA），開(kāi)展耕地資源、人工建（構(gòu)）筑物、林草資源和其他變化監(jiān)測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)地表覆蓋變化監(jiān)測(cè)。比對(duì)2021年監(jiān)測(cè)正射影像，將圖斑原有地理國(guó)情信息類(lèi)型與影像特征明顯不一致的部分，按照變化結(jié)果進(jìn)行更新，并在要求的屬性項(xiàng)中標(biāo)記變化后的地理國(guó)情信息代碼。作上述處理時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：

內(nèi)業(yè)無(wú)法判定地理國(guó)情信息類(lèi)型的圖斑應(yīng)外業(yè)核實(shí)；更新時(shí)，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(shí)碼”屬性字段取值相同的圖斑共同構(gòu)成同一個(gè)“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；更新時(shí)，新增的地理國(guó)情分類(lèi)圖斑，如果跨“三調(diào)”圖斑界，應(yīng)采用“三調(diào)”圖斑界進(jìn)行切分并分別表示，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(shí)碼”和“圖斑地類(lèi)”屬性項(xiàng)的取值應(yīng)與其所在的“三調(diào)”圖斑對(duì)應(yīng)屬性項(xiàng)取值相同；對(duì)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(zhǎng)圖斑，按照“就近就大”的原則，將整體或部分并入位于同一“三調(diào)”圖斑內(nèi)、共享邊最長(zhǎng)、面積比自己大的相鄰圖斑，若可并入多個(gè)圖斑時(shí)，優(yōu)先并入地理國(guó)情信息類(lèi)型相近的相鄰圖斑。

本文以基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)更新采集軟件2021版為主，以ArcGIS軟件為輔作為更新平臺(tái)，對(duì)國(guó)情數(shù)據(jù)進(jìn)行更新采集。

3.1 變化識(shí)別

利用ArcGIS軟件下卷簾工具，將圖斑底圖數(shù)據(jù)與2021年監(jiān)測(cè)正射影像比對(duì)，識(shí)別發(fā)現(xiàn)圖斑原有的地理國(guó)情信息類(lèi)型與影像特征明顯不一致的區(qū)域。需要多期影像對(duì)照以便識(shí)別變化區(qū)域時(shí)，可充分利用2020年及以前的影像成果。

以山西省自然資源專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果中的圖斑范圍作為本次監(jiān)測(cè)工作變化范圍的參考資料，在此圖層的基礎(chǔ)上標(biāo)記變化范圍（主要是人工變化），主要為：是變化的保留并修改范圍；不是變化的刪除；增加新的變化范圍。變化識(shí)別時(shí)要重點(diǎn)注意屬性項(xiàng)tocheck=1的圖斑；對(duì)于有疑問(wèn)需要外核的圖斑，在“是否外業(yè)核查”字段填寫(xiě)認(rèn)為的CC碼，以便后期外業(yè)核查。

3.2 更新圖斑底圖數(shù)據(jù)（LCPA）

更新圖斑底圖數(shù)據(jù)（LCPA）在基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)更新采集軟件2021版下進(jìn)行。

3.2.1更新“三調(diào)單獨(dú)圖層”

根據(jù)下發(fā)的“三調(diào)單獨(dú)圖層”對(duì)涉及的圖斑進(jìn)行逐個(gè)核查并修改。

3.2.2更新圖斑底圖數(shù)據(jù)

根據(jù)變化標(biāo)識(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。注意：修改過(guò)程中對(duì)于存在疑問(wèn)的圖斑可標(biāo)注外業(yè)核查，在外業(yè)核查字段中填寫(xiě)認(rèn)為的“OCC碼”，方便外業(yè)作業(yè)。

TAG用來(lái)標(biāo)記圖斑是否進(jìn)行了修改，如果因?qū)嵉氐牡仡?lèi)變化進(jìn)行了修改，TAG為1；如果實(shí)地的地類(lèi)未變化，TAG為2（如，單純針對(duì)OCC糾錯(cuò)）；對(duì)因“三調(diào)”、國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)疊加造成的狹長(zhǎng)、異形圖斑做合并等處理，視為非變化圖斑，TAG值用空值表示。

本測(cè)區(qū)重點(diǎn)問(wèn)題及處理情況如下：對(duì)于屬性項(xiàng)tocheck=1的圖斑，逐一核查確認(rèn)底圖數(shù)據(jù)原有地理國(guó)情信息代碼與影像特征是否相符；對(duì)于屬性項(xiàng)tocheck=0的圖斑，對(duì)照影像看是否存在類(lèi)型變化并更新；對(duì)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(zhǎng)圖斑，盡可能修改。如果圖斑屬性項(xiàng)tocheck=1，且相關(guān)兩種類(lèi)型的影像特征相近，難以通過(guò)外業(yè)確定哪一種正確時(shí)，將地理國(guó)情信息類(lèi)型調(diào)整歸入與“三調(diào)”地類(lèi)相容、與影像特征最相符的地理國(guó)情信息類(lèi)型。本測(cè)區(qū)部分礦區(qū)在2021年監(jiān)測(cè)影像中有明顯的顆粒感，借助衛(wèi)片執(zhí)法平臺(tái)中的照片查看已種植了人工幼林，類(lèi)似圖斑采集為0370初植樹(shù)木。

3.2.3進(jìn)行小圖斑合并

利用軟件（工具-小圖斑合并）處理200以?xún)?nèi)的狹長(zhǎng)圖斑如圖3所示，再處理100以?xún)?nèi)的小圖斑如圖4所示。注：做此項(xiàng)工作前最好備份數(shù)據(jù)。

圖3 200以?xún)?nèi)碎小圖斑合并界面

圖4 100以?xún)?nèi)碎小圖斑合并界面

執(zhí)行完成后，人工檢查面積小于100 m2的圖斑，并進(jìn)行合并，合并時(shí)保持TAG不變（若原“三調(diào)”圖斑在100m2以下，不處理）。

3.3 自檢

人工檢查內(nèi)容：檢查屬性項(xiàng)tocheck=1的圖斑。屬性項(xiàng)tocheck=1的圖斑是指國(guó)情的OCC與三調(diào)的DLBM碼不相容的圖斑?？傮w要求：TAG已改1的圖斑不再檢查，檢查除此之外的tocheck=1且面積大于5000m2的圖斑。建議生成漁網(wǎng)，根據(jù)影像逐屏進(jìn)行核對(duì)，以確定OCC是否正確。不確定OCC是否正確時(shí)，可以更新為與“三調(diào)”的地類(lèi)相容且與影像特征最相符的地理國(guó)情信息的地類(lèi)。

機(jī)檢內(nèi)容與方法：基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)更新采集2021版軟件自帶機(jī)檢，質(zhì)量檢查路徑如圖5所示。機(jī)檢前先備份數(shù)據(jù)，質(zhì)檢完成后生成點(diǎn)、線、面問(wèn)題記錄；按照檢查結(jié)果，人工排查并修改復(fù)合圖形、面環(huán)粘連、大于10萬(wàn)節(jié)點(diǎn)的要素；ArcGIS下進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系檢查。檢查L(zhǎng)CPA是否存在面重疊、面縫隙、LCPA與下發(fā)的面狀的調(diào)查界線互相覆蓋的情況。

圖5質(zhì)量檢查路徑

4.經(jīng)驗(yàn)及建議

4.1 確保監(jiān)測(cè)成果質(zhì)量建議

為保證產(chǎn)品質(zhì)量，本測(cè)區(qū)作業(yè)成果嚴(yán)格按《2021年全國(guó)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)實(shí)施方案》和《2021年全國(guó)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)定》等有關(guān)技術(shù)要求執(zhí)行。在項(xiàng)目開(kāi)始前及項(xiàng)目進(jìn)行中不間斷進(jìn)行監(jiān)測(cè)技術(shù)培訓(xùn)，在此基礎(chǔ)上，作業(yè)部室嚴(yán)格按照質(zhì)檢方案進(jìn)行質(zhì)量檢查。

監(jiān)測(cè)成果檢查按照“兩檢一驗(yàn)”的要求嚴(yán)格進(jìn)行。一級(jí)檢查按照作業(yè)進(jìn)度，內(nèi)業(yè)檢查對(duì)數(shù)據(jù)及各項(xiàng)資料進(jìn)行100%全面檢查。二級(jí)內(nèi)業(yè)檢查對(duì)數(shù)據(jù)及各項(xiàng)資料進(jìn)行100%全面檢查，并認(rèn)真做好記錄。檢查中，對(duì)作業(yè)中存在的問(wèn)題及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正和預(yù)防，確保成果質(zhì)量。

4.2 數(shù)據(jù)采集與核查建議

4.2.1有效利用資料

項(xiàng)目開(kāi)展前，應(yīng)加強(qiáng)作業(yè)前的數(shù)據(jù)分析、整理、檢查等工作。國(guó)情監(jiān)測(cè)所使用的是上一年度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，一般情況下，應(yīng)是驗(yàn)收合格的成果。但任何數(shù)據(jù)成果均有可能在傳輸、保管的過(guò)程中產(chǎn)生一些意外情況，加強(qiáng)作業(yè)前的分析檢查可以避免在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的問(wèn)題，造成項(xiàng)目的波折；利用2020年7月—2021年6月下發(fā)衛(wèi)片執(zhí)法圖斑數(shù)據(jù)，通過(guò)圖斑的編號(hào)可以在衛(wèi)片執(zhí)法平臺(tái)中查詢(xún)?cè)搱D斑內(nèi)照片，不僅能作為有力的證據(jù)輔助內(nèi)業(yè)判讀影像，同時(shí)也減少了外業(yè)的核查工作量。

4.2.2避免誤操作

在進(jìn)行地表覆蓋采集更新過(guò)程中，易出現(xiàn)操作失誤導(dǎo)致的屬性修改錯(cuò)誤，而且圖斑的面積較大，直接影響了整體質(zhì)量的情況，所以在地表覆蓋數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，進(jìn)行圖斑的合并時(shí)，要謹(jǐn)慎，盡量避免合并錯(cuò)誤出現(xiàn)的誤更新，在數(shù)據(jù)上交之前，要對(duì)發(fā)生變化的大圖斑逐一進(jìn)行檢查，排除誤更新。

4.2.3外業(yè)核查方式

監(jiān)測(cè)外業(yè)工作存在工作范圍廣、數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)。在作業(yè)中，內(nèi)業(yè)采集人員須在外業(yè)出測(cè)之前，盡量根據(jù)監(jiān)測(cè)影像確定新增變化圖斑的范圍，確定好新增的圖斑類(lèi)型；外業(yè)調(diào)查核查之前，要對(duì)內(nèi)業(yè)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，列出必須采集樣本的圖斑類(lèi)型，提前規(guī)劃路線。

4.2.4接邊

本次采集按照“三調(diào)”的鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)界進(jìn)行分區(qū)采集，在修改位于接邊處的圖斑時(shí)，進(jìn)行了相應(yīng)的標(biāo)注，以保證在鄉(xiāng)界接邊處監(jiān)測(cè)更新的一致性。

5.結(jié)束語(yǔ)

地表覆蓋分類(lèi)成果是地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要成果，本文結(jié)合歷年地理國(guó)情更新采集的工作經(jīng)驗(yàn)，以2021年山西省某測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)更新為例，從數(shù)據(jù)更新流程及內(nèi)容、資料利用、更新要點(diǎn)和屬性賦值進(jìn)行闡述，并對(duì)地表覆蓋監(jiān)測(cè)的成果質(zhì)量數(shù)據(jù)和更新采集提出建議,希望對(duì)后期地表覆蓋監(jiān)測(cè)更新有所幫助。