晉城市城市國土空間監(jiān)測數(shù)據(jù)更新技術(shù)路線探討

張 琦

（山西省測繪地理信息院，山西太原 030001）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，國土空間資源的利用和管理面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展，需要采取監(jiān)測手段來了解城市的發(fā)展?fàn)顩r，并在科學(xué)決策中加以應(yīng)用。國土空間監(jiān)測是對國土空間資源利用狀況進(jìn)行監(jiān)測、評估、預(yù)測和調(diào)控的一項(xiàng)重要工作，可以對城市的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，為城市規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)；可以發(fā)現(xiàn)城市資源環(huán)境問題，幫助城市管理部門實(shí)現(xiàn)精細(xì)化治理，促進(jìn)城市公共服務(wù)的提升。

本文依據(jù)《2022 年城市國土空間監(jiān)測實(shí)施方案》［1］，以晉城市為例，提出了城市空間監(jiān)測數(shù)據(jù)更新的技術(shù)路線。以年度國土變更調(diào)查為基礎(chǔ)，采用遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)開展了晉城市城市國土空間監(jiān)測數(shù)據(jù)更新，著重進(jìn)行空間信息細(xì)化和地理要素更新：1）空間信息細(xì)化與補(bǔ)充，以數(shù)字正射影像（DOM）為基礎(chǔ)，以收集到的相關(guān)資料為指引，結(jié)合實(shí)地調(diào)查，確定監(jiān)測對象的位置、范圍和屬性；2）地理要素更新，參考收集到的水網(wǎng)和路網(wǎng)相關(guān)資料，結(jié)合最新的監(jiān)測影像，對監(jiān)測范圍內(nèi)的地理國情監(jiān)測的水網(wǎng)和路網(wǎng)數(shù)據(jù)成果進(jìn)行更新。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)成果得出城市國土空間變化情況和趨勢，對城市規(guī)劃和管理提供依據(jù)。

1 技術(shù)路線

根據(jù)年度國土變更調(diào)查數(shù)據(jù)、地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)、各類專題數(shù)據(jù)及經(jīng)正射處理后的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，通過內(nèi)業(yè)解譯、外業(yè)核查、空間數(shù)據(jù)綜合分析等手段，采用變化范圍標(biāo)注、用地細(xì)化、要素提取的方法完成空間信息細(xì)化、標(biāo)注和更新，并匯總各類數(shù)據(jù)形成本年度城市國土空間監(jiān)測成果。空間監(jiān)測總體技術(shù)路線如圖1 所示。

圖1 總體技術(shù)路線

2 數(shù)據(jù)來源

2.1 國土變更調(diào)查數(shù)據(jù)

年度國土變更調(diào)查成果數(shù)據(jù)主要包括土地利用、土地權(quán)屬、境界與政區(qū)等數(shù)據(jù)內(nèi)容。地類圖斑作為空間信息細(xì)化與補(bǔ)充的本底數(shù)據(jù)，行政區(qū)和村級調(diào)查區(qū)作為全域監(jiān)測的行政區(qū)界線，城鎮(zhèn)村等用地作為確定城區(qū)監(jiān)測范圍的參考數(shù)據(jù)［2］。推土區(qū)和拆除未盡區(qū)可以作為空間信息細(xì)化和補(bǔ)充的參考數(shù)據(jù)。

2.2 地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)

地理國情監(jiān)測成果數(shù)據(jù)，主要包括地表覆蓋分類數(shù)據(jù)、地理國情要素?cái)?shù)據(jù)［3］。其中，地理國情要素?cái)?shù)據(jù)中的交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集和水域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集是本次監(jiān)測對水網(wǎng)和路網(wǎng)要素更新的本底數(shù)據(jù)；地表覆蓋分類數(shù)據(jù)、地理國情要素中的構(gòu)建筑物要素?cái)?shù)據(jù)和地理單元數(shù)據(jù)為空間信息細(xì)化和專題要素采集的參考數(shù)據(jù)。

2.3 遙感數(shù)據(jù)

晉城市城市國土空間監(jiān)測使用的影像資料主要有：0.5 m 分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和優(yōu)于1 m 分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。優(yōu)于1 m 分辨率的衛(wèi)星影像為市域全覆蓋，共計(jì)47 景。其中，高分二號影像有32景，高分七號影像有15 景。

2.4 衛(wèi)星導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)

衛(wèi)星導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)包括興趣點(diǎn)和路網(wǎng)數(shù)據(jù)。興趣點(diǎn)共3.6 萬條記錄，數(shù)據(jù)為矢量點(diǎn)狀要素，分為26 個(gè)大類，其中，居民住宿、教育、文化、衛(wèi)生、社保、運(yùn)動、休閑、公共設(shè)施、居民服務(wù)、公司企業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)阮愋褪潜敬伪O(jiān)測的重要參考資料。

2.5 專題資料

收集自然資源、生態(tài)環(huán)境、民政、統(tǒng)計(jì)、文物保護(hù)、教育、應(yīng)急管理、鐵路等專題數(shù)據(jù)。

3 具體實(shí)施步驟

3.1 正射影像糾正

對整景衛(wèi)星影像按照影像匹配方式，與影像糾正控制源數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)形成整景正射影像，在滿足數(shù)據(jù)采集精度的前提下，對整景影像接邊精度不做要求。

在遙感影像處理軟件下，基于影像糾正控制源數(shù)據(jù)，對遙感影像進(jìn)行控制點(diǎn)、連接點(diǎn)自動匹配。通過區(qū)域網(wǎng)平差解算定向參數(shù)。利用定向參數(shù)和數(shù)字高程模型對影像進(jìn)行數(shù)字微分糾正，生成整景全色、多光譜影像成果。采用多波段融合技術(shù)生成16 位多波段影像成果。本次采用Pansharp 融合技術(shù)生成整景3波段8位真彩色融合影像。

3.2 空間信息細(xì)化和專題要素更新

3.2.1 交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)更新

基于地理國情監(jiān)測路網(wǎng)數(shù)據(jù)成果，參考專題資料，套合最新的監(jiān)測影像在全域范圍對鐵路、公路、城市道路和交通附屬設(shè)施等開展要素更新采集[4]，并且以年度變更調(diào)查界線作為全域范圍，對于矢量漏洞區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充采集；收集各類與道路變化相關(guān)的專題資料，包括鐵路、公路、城市道路、鄉(xiāng)村道路相關(guān)的規(guī)劃、建設(shè)、開通信息，以及交通部門關(guān)于路網(wǎng)的最新專題數(shù)據(jù)，最新不小于1∶10 000 比例尺道路相關(guān)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、城市建設(shè)信息、地名信息等，結(jié)合最新的監(jiān)測影像，對監(jiān)測范圍內(nèi)的地理國情監(jiān)測路網(wǎng)數(shù)據(jù)成果進(jìn)行更新。

3.2.2 水域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)更新

套合最新的監(jiān)測影像在全域范圍對河流、湖泊、水庫和坑塘等水域開展要素更新采集，并以年度變更調(diào)查界線作為全域范圍，對于矢量漏洞區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充采集；收集各類與水網(wǎng)變化相關(guān)的專題資料，結(jié)合最新監(jiān)測影像，對監(jiān)測范圍內(nèi)地理國情監(jiān)測水網(wǎng)數(shù)據(jù)成果進(jìn)行更新。

3.3 外業(yè)調(diào)查、核查及數(shù)據(jù)編輯

對內(nèi)業(yè)難以判定屬性信息的監(jiān)測要素圖斑開展外業(yè)調(diào)查、核查。對于漏采、新增和發(fā)生變化的要素或者圖斑進(jìn)行補(bǔ)調(diào)和補(bǔ)測。

外業(yè)調(diào)查、核查及質(zhì)量檢查工作同時(shí)記錄了行程軌跡，作為外業(yè)調(diào)查的工作依據(jù)和元數(shù)據(jù)基本來源。外業(yè)線路以實(shí)時(shí)定位設(shè)備輸出的軌跡線路圖為基礎(chǔ)，根據(jù)外業(yè)的實(shí)際有效行程和實(shí)地照片拍攝位置的分布，刪除重復(fù)線段和非外業(yè)作業(yè)區(qū)的無效路段，編輯漂移點(diǎn)和斷點(diǎn)，行程客觀反映外業(yè)實(shí)際作業(yè)區(qū)的行程路線，按照元數(shù)據(jù)中相應(yīng)圖層的要求，填寫好相應(yīng)的屬性。

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)編輯整理時(shí)，可以直接參考利用外業(yè)調(diào)查的成果，輔以正射影像數(shù)據(jù)和實(shí)地照片，進(jìn)行復(fù)核和修改。編輯整理后的數(shù)據(jù)應(yīng)與外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)保持一致。

3.4 生產(chǎn)元數(shù)據(jù)信息采集

生產(chǎn)元數(shù)據(jù)采用的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與空間信息細(xì)化補(bǔ)充的矢量數(shù)據(jù)一致。生產(chǎn)元數(shù)據(jù)在生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)中與數(shù)據(jù)同步采集，根據(jù)各項(xiàng)生產(chǎn)記錄整理生成。沒有相應(yīng)的內(nèi)容元數(shù)據(jù)層提交時(shí)保留空圖層。

3.5 質(zhì)量檢查與控制

3.5.1 生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

質(zhì)量控制貫穿于生產(chǎn)全過程，技術(shù)管理人員和質(zhì)量檢查人員加強(qiáng)生產(chǎn)過程的技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量檢查[5]。通過階段性總結(jié)、內(nèi)部溝通等形式，統(tǒng)一生產(chǎn)人員對有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的正確認(rèn)識，提高功效、確保質(zhì)量。

3.5.2 成果質(zhì)量控制

在作業(yè)員自查基礎(chǔ)上，質(zhì)檢員開展對成果的一級檢查，并做好詳細(xì)檢查記錄。作業(yè)員需認(rèn)真對所查問題進(jìn)行修改，并填寫修改說明。質(zhì)檢員要對修改情況進(jìn)行復(fù)核，通過一級檢查的單位成果，才能進(jìn)行二級檢查。二級檢查由生產(chǎn)單位質(zhì)量檢查部門專職質(zhì)檢員對一級檢查資料進(jìn)行審核。對于檢查出的錯(cuò)誤修改后經(jīng)復(fù)查無誤，方可提交驗(yàn)收，形成二級檢查合格的單位成果。

4 成果應(yīng)用

晉城市國土空間資源的利用和保護(hù)需建立在廣泛的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，并通過科學(xué)的分析和評估指導(dǎo)決策制定。國土空間監(jiān)測成果可以為晉城市政府相關(guān)部門提供大量可靠的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，以便更好地理解國土空間資源的現(xiàn)狀和變化趨勢，進(jìn)而優(yōu)化城市布局和資源配置。采用遙感技術(shù)并建立監(jiān)測系統(tǒng)對其進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，能夠及時(shí)追蹤土地的利用狀況，糾正不合理的利用方式，制定環(huán)境保護(hù)政策、評估環(huán)境影響、指導(dǎo)生態(tài)修復(fù)工作，促進(jìn)國土資源的可持續(xù)利用。監(jiān)測城市國土空間的交通相關(guān)情況，可以為城市交通規(guī)劃和管理提供重要數(shù)據(jù)支持，優(yōu)化道路網(wǎng)絡(luò)、交通信號控制，提高交通運(yùn)輸效率，減少交通事故。

5 結(jié)語

城市國土空間監(jiān)測是保障國土空間資源合理利用和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要手段。本文主要介紹了從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及專題數(shù)據(jù)的收集整理、正射影像生產(chǎn)到國情監(jiān)測數(shù)據(jù)更新的城市國土空間監(jiān)測數(shù)據(jù)更新生產(chǎn)技術(shù)流程。對工作中遇到的生產(chǎn)工藝流程、處理方法等方面的問題，做了說明和解釋。晉城市城市國土空間監(jiān)測數(shù)據(jù)更新技術(shù)路線也經(jīng)歷了數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)從少到多，隨著生產(chǎn)成果的分批次提交，監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度也得到不斷提高。未來城市國土空間監(jiān)測應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測和管理的科學(xué)性、精準(zhǔn)性和效率性，注重?cái)?shù)據(jù)共享、技術(shù)創(chuàng)新和政策支持，以促進(jìn)國土空間資源的可持續(xù)利用和國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的可持續(xù)健康。