地理省情監測中地表覆蓋數據易混淆地物區分方法研究

王勁　薛爭光　郭喜絨

摘 要 本文通過深入研究陜西省第一次全國地理國情普查領導小組辦公室制定的《陜西省第一次全國地理普查總體設計》等相關技術要求，結合陜西省的自然條件和社會發展現狀，以陜西省某鎮為實例，進一步分析了該地區1：2000系統數據和遙感影像數據的實際情況，對于內業影像解譯時易混淆地物的區分方法做了詳細的描述。

關鍵詞 地表覆蓋 易混淆 影像解譯

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

1 引言

從二十世紀九十年代中期開始，隨著信息技術的迅速普及，無孔不入的數字化信息有力地推動了經濟、政治、文化等的全球化進程，人類自此進入全球信息化時代。測繪行業作為國民經濟和社會發展中不可缺少的基礎性、先行性行業，面對全球數字化、信息化時代的發展浪潮，也正面臨著由傳統測繪向地理信息產業的轉型。而地理國情監測正是在這樣的改革大潮下，為了更及時更準確地從地理的角度分析、研究和描述國情應運而生的。

為了更好地監測地理國情，搞好宏觀調控、促進經濟和社會可持續發展，建設責任政府、服務政府，國務院下發了《國務院關于開展第一次全國地理國情普查的通知》。我院為搞好這次的地理國情普查工作，深入研究了國家制定的《第一次全國地理國情普查總體方案》等相關技術要求，并在陜西省某鎮開展了地理國情普查試點工作，通過對試點地區地形地貌、系統數據和遙感影像數據的綜合分析，總結出適合持續開展地理國情監測工作的數據處理方法，并對影像解譯過程中易混淆地物的區分方法進行了敘述。

2 試點地區前期數據分析

三原縣位于陜西關中平原中部，總面積576.9平方公里，耕地面積53.7萬畝，轄11鎮3個發展服務中心208個行政村，人口42.35萬。

三原縣位于陜西關中平原中部，渭河以北，為省會西安市的北大門，距西安約36公里，咸陽約40公里，距咸陽國際機場22公里，鐵路、公路縱橫交錯，四通八達。北魏置縣，因境內有孟侯原、豐原和白鹿原而得名。東與臨潼、富平、閻良相連，南與高陵接壤，西鄰涇陽、淳化，北靠銅川新區、耀州區，總面積576.9平方公里。地處鄂爾多斯地臺南緣褶皺帶上，地勢西北高、東南低，海拔在362～1409米之間，南北以四十里原坡為界，東西以清河相隔，自然分割成三個明顯不同的地形地貌形態，即南部平原、北部臺原和西北山原。整體地貌以平原、臺原為主，占總面積的72%。河流主要有清峪河、濁峪河和趙氏河。氣候屬暖溫帶大陸性季風半干旱氣候區。年平均氣溫13.4℃，降水517.7毫米，平均無霜期215天，太陽總輻射113.18千卡/cm2。

2.1 已有資料情況

1）陜西省2012年4月WV1 衛星影像；2）陜西省2012年9月WV2 衛星影像；3）陜西省2013年10月PLO 衛星影像；4）2013年1：50000地形數據庫重點要素更新成果、1：10000DLG數據成果。

2.2 現有技術標準

1）《1：500、1：2000陜西省基礎地理信息要素數據字典》；2）《測繪產品質量檢查與驗收》GB/T 24356-2009；3）國家測繪地理信息局地理國情監測相關原則和技術文檔；4）《國家基本比例尺地形圖分幅和編號》GB/T 13989-1992；5）《基礎地理信息數字產品1：10000 1：50000數字正射影像圖》CH/T 1009-2001；

6）《基礎地理信息數字產品元數據》CH/T 1007-2001。其中地表覆蓋分類數據的元數據參照正射影像；7）《陜西省地理國情普查數據規定與采集要求》TDPJ03-2013；8）本項目相關技術規定設計書。

3 內業解譯分類與信息采集提取原則

以遙感正射影像為基礎，利用收集整合的參考數據，采用人工解譯結合的方式，參考基礎地理信息、土地利用、自然資源等資料，以遙感正射影像為基礎底圖，按照國家相關標準中采集地理要素分類、分級表和技術指標的要求，開展內業判讀與解譯，補充或更新采集水系、交通、居住小區等要素實體，提取相關屬性，并進行地表覆蓋分類，分別按照要求形成相應的數據層。

解譯時，運用解譯標志和實踐經驗，通過判讀、判譯、預判、判繪等，對影像進行識別，從而獲取實地信息。對于影像與地形圖出入較大的地區或內業判讀不清、無法解譯的地類需要做好標記，提交外業部門到野外進行實地的逐一核實、修改、補充調繪，予以確認。

在影像解譯過程中應當遵守以下幾點基本要求：

①內業解譯時，以該縣的行政界線為作業范圍，以2012年0.2米正射影像為基準數據，將地形圖系統數據和正射影像疊加，結合地名地址調查數據、城市部件調查數據、城市用地現狀數據和土地利用現狀數據為參考，根據地物的光譜、形狀、紋理和空間關系等信息確定好各類地物要素的邊界，采集過程應保證面獨立閉合且互不相交；②在影像解譯時，根據分類中的各類要求綜合相鄰的同類用地；③所有地物都應當結合地形圖和注記正確解譯，對于內業解譯過程中難以確定屬性的用地，應當勾繪其輪廓線，以便外業調繪確定。④從原始系統數據提取的各層數據均在Geoway中提取，提取所有字段并在后續的數據加工中一直保留原始數據的字段，不得刪除。⑤地表在空間上被多種類型立體層疊覆蓋的情況下：對于不同高低植被立體覆蓋的范圍，以頂層樹冠的優勢類型確定其植被覆蓋類型；對于樹冠遮蔽道路、樹冠遮蔽溝渠的情況，地表覆蓋中按照植被歸類；對于高架路，按照上層道路歸入路面；有屋頂綠化的范圍，應歸入房屋建筑區；橋面跨越大面積的水面，應歸入水體類型。其他在空間上被多種類型立體層疊覆蓋的情況，地表覆蓋分類一般采用“就近就大”的原則，即以面積占絕對優勢的類型為主。⑥植被覆蓋類型中通過影像甚至實地核查均難以區分人工和自然的類型，一般采用“自然優先”的原則進行歸類。如：人工繁育的樹林或草場，從影像上甚至實地核查均難以確定是否為園地或人工草地，優先歸入林地或天然草地的相應類別。⑦道路兩邊行道樹處理：按照行道樹垂直投影范圍確定其為綠化林地層中。不管行道樹是否壓蓋了道路面，即使行道樹把道路整個壓蓋也要按樹木枝葉垂直投影確定為綠化林地。⑧人工長期堆積的各種礦物、尾礦、棄渣、垃圾、沙土、巖屑等（人工堆積物）覆蓋的地表才歸入堆放物一類中，對于以短期或臨時存放貨物為主要目的的堆放場，其堆放物和數量經常發生變動，應歸入硬化平地（及其下級）類。⑨作為地表覆蓋的道路分類時，部分路面即使根據地理位置也難以區分公路、城市道路和鄉村道路時，歸為公路路面。

高速路、快速路及街道中央的隔離綠化帶依據正射影像量取獲得路寬來處理，寬度≥10米時，道路按兩條路線采集；寬度<10米的，隔離帶合并計入道路。

4 內業影像解譯時易混淆地物的區分

在內業影像解譯過程中，很多地物的圖斑在影像上相似或相近，作業人員常常難以區分，因此需要將易混淆地物的影像截取出來，建立樣本庫，方便內業人員進行影像判讀。由于篇幅有限，下面僅列舉幾類易混淆地物：

1）天然草地與人工草地

一般來說，野外的空曠地區的草地是天然草地，單位、院落里的草地是人工草地，但是不能就簡單地這樣劃分。有時單位、院落里也會有未經過人為改良的天然草地。區分這兩種覆蓋分類時，還需要認真判讀影像，一般影像上邊緣界限明顯、有人為修剪痕跡的才是人工草地，如圖1中紅色線條標識區域；而界限不明顯、生長得自然而茂密的應歸為天然草地，如圖2中紅色線條標識區域。且根據地表覆蓋分類中的“自然優先”原則，凡事無法確定為人工草地的，都應優先歸入天然草地的相應類別。

2）高覆蓋度草地、中覆蓋度草地與低覆蓋度草地

在國情監測地表覆蓋分類中，將天然草地按照覆蓋度的不同又細分為：高覆蓋度草地、中覆蓋度草地和低覆蓋度草地。在《地理國情普查內容與指標》中，將覆蓋度大于50%的天然草地歸為高覆蓋度草地，覆蓋度介于20%～50%之間的為中覆蓋度草地，覆蓋度介于10%～20%之間的天然草地為低覆蓋度草地。但在實際解譯過程中，覆蓋度的計算并不容易，因此在實施過程中，為了更加便于操作，往往會制作解譯樣本。在本次實驗片制作過程中，將圖3中標識的區域作為高覆蓋度草地的樣本，圖4中標識的區域作為中覆蓋度草地的樣本，圖5中標識的區域作為低覆蓋度草地的樣本。

3）人工草地與綠化林地

在地形圖繪制過程中，按照陜西制定的地方標準《1：500、1：2000 數據字典》和《1：5000、1：10000數據字典》的要求，道路兩側綠地會劃歸為花壇，在制作地表覆蓋數據時，花壇的系統數據會被直接轉換成綠化草地的覆蓋面，而在實際制作過程中對照影像，會發現很多道路兩邊都有行樹，其行樹樹冠的覆蓋度已經達到了綠化林地的選取標準，此時就應該將改覆蓋面歸入綠化林地，如圖6中紅線標識的區域所示。

4）泥土地表與碾壓踩踏地表

泥土地表是自然裸露的，沒有人工堆掘、夯筑、碾壓形成的痕跡的地表；而碾壓踩踏地表是由于人類社會經濟活動經常性碾壓、踩踏形成的次生裸露地表。與泥土地表單純地以泥質或裸土為主的地表特征相比，碾壓踩踏地表從影像上看具有明顯的碾壓、踩踏的痕跡。圖7中紅色標識區域展示的就是泥土地表的影像，而圖8中紅線區域標識的就是碾壓踩踏地表，從影像上還是能夠比較清楚地看出兩者的差別。

5 結論與展望

本論文依據國家測繪地理信息局下發的《第一次全國地理國情普查總體方案》、《第一次全國地理國情普查實施辦法》、《第一次全國地理國情普查實施方案》以及相關技術要求，詳細說明了內業解譯分類與信息采集提取原則以及內業影像解譯時易混淆地物的區分方法。在對該縣地表覆蓋數據分類的過程中，對于該片區內易混淆地物的影像圖斑進行了截取和對比說明。雖然取得了一定的成果，但要在接下來的全省域地表覆蓋分類數據制作中，迅速準確地完成任務，還需要建立更為完善的解譯樣本庫，尤其對于地表覆蓋分類中易混淆的圖斑，需對其影像進行詳細的描述。

本次地理國情監測工作不僅是國家可持續發展的重要舉措，也是陜西省為建造“數字陜西、智慧陜西”，實現傳統測繪向地理信息的轉型而進行的一個重大項目。地理國情監測工作是一個長期的、不斷完善的工作。相信在不久的將來，隨著地理國情監測數據庫的逐步建立和完善，國家將能夠更及時更準確地從地理的角度分析、研究和描述國情，準確掌握國情國力，提高政府管理決策的科學水平，服務和改善社會民生。

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