地理國情監(jiān)測內(nèi)容及方法研究

周樹旺

摘要：地理國情監(jiān)測是“測繪十二五規(guī)劃”的重要內(nèi)容，現(xiàn)今正處于摸索嘗試階段，本文試圖根據(jù)我國地理內(nèi)容特點研究地理國情監(jiān)測的內(nèi)容和方法，做到科學(xué)監(jiān)測。論文首先提出了地理國情監(jiān)測內(nèi)容框架，將地理國情監(jiān)測分為基礎(chǔ)地理國情監(jiān)測和專題地理國情監(jiān)測，進而分別論述了不同的地理國情監(jiān)測對象所采取的方法，相信能為地理國情監(jiān)測研究內(nèi)容提供參考。

關(guān)鍵詞：地理國情監(jiān)測；自然地理國情監(jiān)測；人文地理國情監(jiān)測；框架

地理國情，是指一個國家自然地理和人文地理國情信息的總和，是基本國情之一。具體來講是指包括國家地形分布、疆土面積、地貌環(huán)境、人文建設(shè)、氣候變化等諸多方面于地球載體上的立體表現(xiàn)狀況。對社會、政治、經(jīng)濟文化等國家發(fā)展的各個方面有著卓著而長足的影響。結(jié)合我國地大物博人口眾多的實際國情情況，如何全面實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測地理國情以及如何高效利用地理國情信息成為時代賦予測繪工作者的新使命。

1.地理國情監(jiān)測特點

在我們賴以生存的自然環(huán)境、人文環(huán)境中，多樣性是一個顯著的特點，主要包括：數(shù)據(jù)獲取手段多樣化、業(yè)務(wù)內(nèi)容多樣化以及服務(wù)形式的多樣化。由于地理國情監(jiān)測的基礎(chǔ)性和公益性，無論從監(jiān)測的區(qū)域布局到服務(wù)對象都存在著極大的差異性。整體來講，地理國情監(jiān)測是一個全社會的事業(yè)，將聯(lián)合社會多個部門分工協(xié)作。每個部門承擔(dān)不同的任務(wù)，扮演不同的角色。局部來說，部門的工作方式和地理國情信息服務(wù)的模型的差異也很大，主要體現(xiàn)在服務(wù)對象上。由于不同部門對地理國情監(jiān)測的信息需求不同、信息密級不同和信息服務(wù)方式不同也將導(dǎo)致差異性。再次地理國情監(jiān)測體系是一個有機的整體，隨著地理國情監(jiān)測事業(yè)的開展，地理國情將會以部門及行業(yè)加盟的方式參與其中，形成地理信息產(chǎn)品化的產(chǎn)業(yè)鏈，同時極大豐富的地理信息資源，將提高地理國情監(jiān)測服務(wù)能力，充分體現(xiàn)了信息挖掘帶來的經(jīng)濟效益。最后，隨著監(jiān)測技術(shù)和監(jiān)測規(guī)范的不斷成熟和完備，地理國情監(jiān)測將形成自動化的監(jiān)測體系，包括監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取、監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理以及監(jiān)測數(shù)據(jù)更新，體現(xiàn)出地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的智能性。

綜上所述，地理國情監(jiān)測是一項以微觀地理信息為單位，評估國家宏觀地理自然人文信息的重大工程。構(gòu)建良好的動態(tài)監(jiān)測地理國情體系，將會推動國家的政治、經(jīng)濟、文化以及軍事事業(yè)更好更快的向前發(fā)展。

2.地理國情監(jiān)測內(nèi)容及方法

根據(jù)地理學(xué)內(nèi)容，可將地理國情監(jiān)測劃分兩個方面，基礎(chǔ)地理國情監(jiān)測和專題地理國情監(jiān)測，基礎(chǔ)地理國情即針對基礎(chǔ)地球表面覆蓋現(xiàn)象，研究最真實的客觀存在，反映地表信息，建立空間位置關(guān)系以及監(jiān)測的時序關(guān)系，形成地理國情監(jiān)測的基礎(chǔ)。專題地理國情監(jiān)測即針對地表專題應(yīng)用以及重大工程項目應(yīng)用等方面，進行專題信息監(jiān)測，其中包括主體功能區(qū)監(jiān)測、自然災(zāi)害、重大工程等方面監(jiān)測內(nèi)容。基礎(chǔ)地理國情監(jiān)測又包含自然地理國情監(jiān)測和人文地理國情監(jiān)測，自然地理國情監(jiān)測內(nèi)容強調(diào)自然地理環(huán)境的特征、結(jié)構(gòu)及其地域分布規(guī)律，人文地理國情監(jiān)測側(cè)重分析研究地球表面人類各種社會經(jīng)濟活動，實現(xiàn)國情信息在地理空間上的可視化與空間化。本文將地理國情監(jiān)測研究內(nèi)容設(shè)計為如圖1所示框架。下面將分別討論自然地理國情監(jiān)測、人文地理國情監(jiān)測和專題地理國情監(jiān)測的內(nèi)容和方法，在專題地理國情監(jiān)測中將以主題功能區(qū)監(jiān)測作為范例進行探討。

3.自然地理國情要素監(jiān)測

3.1 監(jiān)測內(nèi)容

自然地理國情是最基本的地理國情，是地理國情中必不可少的重要組成部分。監(jiān)測自然地理國情就是要對自然地理方面的國情進行動態(tài)地測繪、統(tǒng)計和分析研究。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國自然地理國情發(fā)生著深刻的變化，需要通過自然地理國情監(jiān)測的開展，為政府、企業(yè)和社會各方面提供真實可靠和準確權(quán)威的自然地理國情信息。自然地理國情監(jiān)測要素主要是指水系、植被、荒漠等自然地理要素，不僅監(jiān)測自然要素的空間特征，還包括針對行業(yè)部門需要，了解自然要素的應(yīng)用屬性內(nèi)容，全面深入掌握某一自然要素的本質(zhì)特征，針對具體監(jiān)測要素內(nèi)容制定監(jiān)測周期，例如水系，不僅需了解河流的長度以及面積流向等空間地理信息，還需要掌握河流水質(zhì)的好壞，河水的污染程度等水環(huán)境信息。

3.2 監(jiān)測方法

針對上述監(jiān)測內(nèi)容，制定地理國情要素監(jiān)測方案，將自然地理要素通過統(tǒng)計理論與方法以及多尺度的數(shù)據(jù)垂直整合技術(shù)進行數(shù)據(jù)處理，探索自然地理要素變化規(guī)律，研究自然地理國情要素的產(chǎn)品形式，開展自然地理要素國情監(jiān)測應(yīng)用示范，為我國的經(jīng)濟建設(shè)、規(guī)劃與發(fā)展提供必要的依據(jù)。具體方法如下：

根據(jù)已有 1：100 萬、1：25 萬、1：5 萬等不同尺度下的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及多源遙感數(shù)據(jù)，通過分析自然地理國情要素在不同比例尺和不同數(shù)據(jù)源中的表現(xiàn)形式，制定最優(yōu)數(shù)據(jù)整合方法，以及統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，處理好不同比例尺數(shù)據(jù)名稱、范圍之間的銜接關(guān)系，研究不同尺度下的自然地理國情要素監(jiān)測的統(tǒng)計方法及空間分布情況，包括植被、水系、荒漠等自然地理要素空間分布及國情統(tǒng)計，研制我國多尺度的植被、水系、荒漠等自然地理要素數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

為了建立針對自然地理國情要素變化發(fā)現(xiàn)的技術(shù)體系，進行多尺度自然地理國情要素變化規(guī)律分析研究。總結(jié)以及分析自然地理國情要素在不同比例尺下的表現(xiàn)形式，選取適用于變化發(fā)現(xiàn)的多尺度數(shù)據(jù)進行變化規(guī)律分析。制定分類自然地理國情要素的監(jiān)測周期，建立周期性監(jiān)測，形成多時態(tài)連續(xù)自然地理國情要素監(jiān)測數(shù)據(jù)。利用橫向多個不同時間間隔的時態(tài)序列監(jiān)測數(shù)據(jù)，進行自然地理要素的變化發(fā)現(xiàn)，提取自然地理要素變化率及變化量，通過統(tǒng)計分析及比較分析，總結(jié)不同尺度的自然地理國情要素變化時間周期及趨勢，為自然地理國情要素變化監(jiān)測提供依據(jù)。

分析現(xiàn)有自然地理監(jiān)測產(chǎn)品種類和產(chǎn)品形式，針對地理國情變化的動態(tài)特點，研究自然地理要素變化動態(tài)表達方法，研制自然地理要素國情監(jiān)測的新產(chǎn)品樣式，使之能表達實現(xiàn)自然地理要素變化信息。針對新型介質(zhì)材料，研究立體的自然地理要素產(chǎn)品表達方法，更為直觀地表達自然地理要素分布情況，豐富地理國情監(jiān)測產(chǎn)品體系。（見圖2）

4.人文地理國情要素監(jiān)測

4.1監(jiān)測內(nèi)容

人文地理國情是指與人類活動直接相關(guān)的地理國情，主要包括社會、經(jīng)濟、城市、人口等領(lǐng)域，人文地理國情監(jiān)測指標包括區(qū)域面積、人口數(shù)量、地均 GDP 等。人文地理國情監(jiān)測是地理國情監(jiān)測體系的有機組成部分，人文地理國情監(jiān)測關(guān)系著其他地理國情的監(jiān)測，同時也需要其他地理國情監(jiān)測結(jié)果的支持。人文地理國情深刻影響著自然資源、生態(tài)環(huán)境等其他領(lǐng)域的國情，因此人文地理國情監(jiān)測對于地理國情監(jiān)測至關(guān)重要。近年來，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，社會日益進步，城市不斷擴張，人口流動頻繁，現(xiàn)有的人文地理國情監(jiān)測存在多部門分散進行、時效性差、成果利用率低等一系列問題，已不能滿足人文地理國情監(jiān)測的需要，加強人文地理國情監(jiān)測的緊迫性日益凸顯。

4.2監(jiān)測方法

對于空間化方法的研究，可以采用網(wǎng)格單元面積權(quán)重內(nèi)插法（GCAWI）。運用 GCAWI 法進行人文地理國情信息的空間化不僅可以很好地避免傳統(tǒng)方法的同一區(qū)域均勻分布、不同區(qū)域突變分布的缺點，較好地緩和傳統(tǒng)的區(qū)域統(tǒng)計指標空間化表達方法中的突變線，且經(jīng)克里金（Kriging）插值后的分布圖能很好地契合人文地理國情信息空間分布的特點。在網(wǎng)格單元面積權(quán)重內(nèi)插法方法的實施中，根據(jù)社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)的特點可以將其分為和值變量型統(tǒng)計數(shù)據(jù)和均值變量型統(tǒng)計數(shù)據(jù)兩種類型，在區(qū)域拆分與合并時具有不同的特點，需針對性地研究確定網(wǎng)格單元大小的原則和采用圖像平滑技術(shù)改進空間化效果的方法。

通過人文地理要素天地一體化動態(tài)監(jiān)測技術(shù)，可以實現(xiàn)自動化/半自動化的信息處理流程，提高監(jiān)測結(jié)果精度，降低監(jiān)測成本，實現(xiàn)對人文地理要素的動態(tài)監(jiān)測。依靠資源三號等自主的國產(chǎn)遙感衛(wèi)星，可以快速獲取監(jiān)測所需影像。研究商業(yè)衛(wèi)星成像預(yù)測技術(shù)，可以確定快速獲取所需影像的衛(wèi)星選擇方案。通過建立覆蓋全國的遙感影像控制點信息庫，可以實現(xiàn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的快速高精度自動糾正和配準，從而極大提高衛(wèi)星影像處理效率。通過基于本體論和模糊數(shù)學(xué)的分類和檢測方法，可以顯著提高分類和檢測的正確度。通過對多種信息源的有效整合，可以拓展人文地理要素監(jiān)測的應(yīng)用領(lǐng)域。

5.主體功能區(qū)監(jiān)測

5.1監(jiān)測內(nèi)容

主體功能根據(jù)國家制定主體功能區(qū)規(guī)劃內(nèi)容，即簡稱規(guī)劃，分為優(yōu)先開發(fā)區(qū)、重點開發(fā)區(qū)、限制開發(fā)區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)四種類型。

優(yōu)化開發(fā)區(qū)：城市蔓延擴張與城市空間結(jié)構(gòu)包括監(jiān)測不同時期的建成區(qū)面積、分布，統(tǒng)計分析城市增長面積、動態(tài)變化率及空間結(jié)構(gòu)變化，掌握城市擴張的空間和時間特征及發(fā)展趨勢。

重點開發(fā)區(qū)：城鎮(zhèn)化進度包括監(jiān)測不同時期城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村的面積和空間分布，統(tǒng)計分析變化面積、動態(tài)變化率以及空間格局變化。

限制開發(fā)區(qū)：農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)的主要監(jiān)測分析內(nèi)容包括農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)包括監(jiān)測主要的農(nóng)作物類型（水稻、玉米、小麥、棉花）、面積、空間分布及變化。

禁止開發(fā)區(qū)：通過監(jiān)測旅游設(shè)施、基礎(chǔ)設(shè)施、人工景觀、農(nóng)區(qū)、林區(qū)的變化監(jiān)測旅游開發(fā)活動、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、人工景觀建設(shè)、侵占水域、濕地、草地等農(nóng)業(yè)開發(fā)活動、砍伐以及其他對保護區(qū)環(huán)境產(chǎn)生重大負面影響的人類活動。為保護區(qū)的規(guī)劃與保護提供科學(xué)依據(jù)。

5.2監(jiān)測方法

收集整理已有的基礎(chǔ)測繪成果，其他遙感影像和行業(yè)部門專題數(shù)據(jù)，分類提取地形地貌、水系等自然環(huán)境要素信息，行政區(qū)劃、居民點、交通等人文環(huán)境要素信息作為本底數(shù)據(jù)。利用時空數(shù)據(jù)庫技術(shù)將各類數(shù)據(jù)入庫，統(tǒng)計分析本底庫和監(jiān)測庫數(shù)據(jù)，全面、準確、及時地掌握各監(jiān)測指標現(xiàn)狀、動態(tài)變化和發(fā)展趨勢。

6.結(jié)論

本文對地理國情監(jiān)測相關(guān)的數(shù)據(jù)標準內(nèi)容進行了研究，搭建了地理國情監(jiān)測的主要內(nèi)容框架，地理國情監(jiān)測分類內(nèi)容，參照相關(guān)標準以及多源專題圖數(shù)據(jù)，根據(jù)地理國情監(jiān)測的自然特性和人文特性將地理國情監(jiān)測以自然和人文為分界標準，并根據(jù)各自的特點制定了具體的監(jiān)測方法。

參考文獻：

[1]地理國情監(jiān)測促進測繪地理信息轉(zhuǎn)型升級[J].《地理信息世界》.2013.05：11-14

[2]國務(wù)院關(guān)于開展第一次全國地理國情普查的通知.國發(fā)[2013]9 號.