關于地理國情普查地表覆蓋分類主要技術問題的探討

閆 蕊

（山西省測繪地理信息院，山西 太原 030002）

0.引言

地理國情普查是一項重大的基本國情國力調查，其目的是查清全國自然和人文地理要素的現狀和空間分布情況，為開展常態化地理國情監測奠定基礎。地理國情普查數據主要包括地表覆蓋分類數據和地理國情要素兩類數據，其中地表覆蓋是最重要、最基本的部分。

地表覆蓋是隨著對地觀測技術的發展而產生的一個概念，其內涵與土地利用相關，但又不完全相同。地表覆蓋是指自然營造物和人工建造物所覆蓋的地表多種要素的綜合體，包括耕地、林地、園地、草地、河流、湖泊及各類建筑物，主要描述地表的自然屬性，具有特定的時間和空間特征。地表覆蓋分類就是對地表覆蓋按其所具有的生物及物理特征進行分類，而土地利用分類是側重與土地的社會屬性。[1]

筆者以山西省第一次地理國情普查過程中出現的典型案例為基礎，結合地表覆蓋分類的內容、采集方法、影像識別等，對地表覆蓋分類和數據采集中的主要技術問題，如，最小圖斑指標、地表覆蓋綜合、狹長地物采集等進行了探討，解決了在地表覆蓋分類解譯中應注意的問題并提出了相應的解決方案。

1.地表覆蓋分類基本原則及采集方法

1.1 地表覆蓋分類基本原則

（1）根據地表覆蓋物的可辨識自然特征為分類依據。由于地表覆蓋分類的基本依據是地表覆蓋物的物理特征，而不是土地分類中側重的社會屬性，因此從分類解譯的角度講，可以稱之為“所見即所得”。

（2）“自然優先”原則。植被及裸露地表，如，林地、草地，通過室內影像判讀甚至到實地核查都難以區分的人工和自然的類型，一般采用“自然優先”的原則。

（3）“就近就大”原則。地表覆蓋分類一般采用“就近就大”原則，即以面積占絕對優勢的類型為主。

（4）狹長覆蓋類型歸類。連片區域內耕地、池塘等圖斑之間的小路、林帶等狹長條帶，如果看度和面積指標達不到采集分類指標的，可以就近歸并到相鄰的地表覆蓋類型中。

（5）“預見性”原則。對于正在發生變化而且變化周期較短的地表覆蓋類型，如，即將完工的建筑工地，可以按照預見性原則進行歸類或進行特殊的標記。

（6）“約束關系”原則：部分地表覆蓋與地理國情要素之間存在一定的約束關系，如，水體要素和水面、道路要素和路面等，應保證地理要素位于對應的圖斑之內。

1.2 地表覆蓋數據采集方法

地表覆蓋分類數據是以土地表面覆蓋物的自然屬性為主要依據分類提取的數據。采集方法是利用高分辨率的影像資料，遵循“應采盡采”的原則，按照地理國情普查內容與指標規定的耕地、園地、林地、草地、房屋建筑（區）、道路、構筑物、人工堆掘地、荒漠與裸露地表、水域等要素進行分類提取，對達到規定要求的要素進行采集，形成包含各要素類別、位置、面積等信息的完整的地表覆蓋數據。

地表覆蓋分類數據可采用計算機自動分類與人工判讀相結合的方法。對于地表覆蓋類型復雜、破碎的地區，以人工解譯為主；地表覆蓋類型簡單、成片地區，可采用自動分類結合實地核實的方法。地表覆蓋分類數據采集前，為了分類的正確性和一致性，可對所有正射影像進行分析，采集樣本作為分類的參考資料；同時，提取1∶10000（城市地區的1∶500～1∶2000）基礎數據中的植被、居民地、河流、面狀地貌等數據，作為輔助解譯的數據源。通過影像識別與判讀，對分類不正確的對象進行實地核實。

2.地表覆蓋分類的主要技術問題及解決方案

2.1 最小圖斑指標問題

如某任務區地表覆蓋分類數據采集中，由于達到分類指標的構筑物、湖泊、水庫、坑塘等較少，保留了未達到指標的圖斑。這樣就出現了最小圖斑指標如何把握的問題，對此應遵循以下原則：

最小圖斑指標應嚴格執行國家標準。在確保分類結果正確的前提下，地表覆蓋最小圖斑實地面積指標下浮一般控制在30%以內，即小于最小采集指標70%的圖斑需就近就大歸并。對于難以歸并或歸并明顯不合理小于采集指標70%的圖斑，可以保留。保留的小圖斑數量應控制在一定范圍內，一個縣級普查任務區或1∶10000 標準圖幅范圍內，對于每個類別，面積小于最小采集指標70%的圖斑數量一般不應超過該類圖斑總數的10%。

2.2 自動解譯的問題

如某縣城地表覆蓋采集采用了自動解譯功能，解譯了部分道路（如圖1 所示）。通過實踐及現有的技術成熟度，城市范圍的地表覆蓋數據應采用人工解譯的方法進行采集。

2.3 河流和水庫的關系問題

甘莊河流入木瓜河三水庫（如圖2 所示），影像上難以設別，且影像不支持水利普查的成果（圖中紅線為水利普查數據）。

解決此類問題時應遵從以下原則：

（1）建議實地核查，如實地核查無法判讀，則參照（2）（3）執行；

（2）水庫下游如有“甘莊河”流出，說明該段為河流中段，依據基礎測繪成果或者水利普查數據繪出，并且要進行河流流經地物的合理化處理；

（3）如“甘莊河”為基礎地理信息數據中有的干涸河，且影像上能看到明顯主河道或水流痕跡，則保留（達不到采集指標、且不起貫穿連通上下游作用的河流除外）；基礎地理信息數據中存在該河流，但影像上能看不到明顯主河道或水流痕跡，可刪除（起連通上下游作用的河流除外）；若基礎地理信息數據中無某河流，但影像上能看到明顯主河道或水流痕跡，且達到采集指標的需采集。[3]

圖1 城區道路自動解譯

圖2 河流和水庫

2.4 地類綜合過大的問題

垃圾堆放物（如圖3 所示）內有植被，且地類綜合過大。從衛星影像上判斷，此地類位于公路和居民區中間，可能是長期堆放瓦礫、碎磚、混凝土或碎石塊等各類建筑垃圾的區域。該地類綜合過大，堆放物上覆蓋的植被應進行細分。若植被覆蓋度較低，但所在區域仍可利用的，可歸入其他堆放物；若植被覆蓋度較高，按植被類型歸類；如果所在區域不可再利用，可歸入垃圾堆放物。內業無法判斷的以外業核查為準。

房屋建筑工地（如圖4 所示）內部綜合程度過大。從影像判斷該地類包含了房屋建筑區、房屋建筑工地、硬化地表、草地，建議細分硬化地表和房屋建筑區，如實地確認有未施工區域的連片單一植被類型且大于1600m2，還應當分出相應植被類型。

圖3 垃圾堆放物

圖4 房屋建筑工地

2.5 樹木全部遮蓋房屋的問題

對樹木完全遮蓋房屋的情形，如果達到分類指標（400m2）的應按林地采集；如果是部分遮蓋房屋，則房屋應該完整繪出。

2.6 狹長地物采集的問題

如某任務區有大量的梯田，且許多梯田修建在坡度較大區域，由于影像拍攝的傾角問題和部分梯田的荒廢，大塊的梯田形成了不同地表覆蓋類型條帶狀間隔的情形（如圖5 所示）。條帶狀地表覆蓋區域寬度一般大于5m，小于10m，如按照采集要求，依條帶狀地物處理進行采集，工作量極大，能否對這類條帶狀地物采集寬度做適當擴大。

圖5 狹長地物（梯田）

圖6 鐵路及站臺

關于狹長地物的采集指標，《山西省第一次地理國情實施方案》中明確要求執行國家標準；上述案例有的梯田坎有植被覆蓋，有的可能是陰影，不能統一作為植被覆蓋，應區別對待；山西省以山地、丘陵為主，梯田多呈階梯狀分布，梯田坎的投影寬度大于5m 的很少，單純從影像上看，還要考慮攝影時的傾斜角，傾斜角較大的影像造成的是視覺上感覺較寬，類似情況應需要實地核查。

2.7 鐵路范圍的確定

當多條鐵路和站臺位于一個地方（如圖6 所示），鐵路范圍的確定就是一個關鍵技術問題。從地表覆蓋的角度，鐵路指被火車行車軌道及路基覆蓋的地表，包括無植被覆蓋、經硬化的路堤、路塹的范圍；站臺夠指標要進行單獨區分。

2.8 高架鐵路、高架路的采集問題

高架鐵路、高架路分別按有軌道路路面、無軌道路路面分類；當大型橋梁穿越河流、峽谷時，地表覆蓋依據橋梁下真實的地表，如，水域、植被等進行分類；立交橋、匝道按照無軌道路路面分類。關于橋梁跨越的問題，應注意跨越的對象，跨越山谷（與地面高差較大）的、大型河流的（江、海、黃河等），橋不按路面表示；平地跨越的一般按路面表示。

2.9 林地二、三級類的分類問題

由于通行受阻、理解差異、判別條件復雜、可識別程度較低，以及歸并尺度把握不當等原因，造成山地或高山地區域的林地二、三級類混分或難以區分（如圖7 所示）。類似問題應本著以下原則進行合理歸并。

圖7 林地二、三級分類

（1）充分利用可利用的專題資料進行輔助判讀，必要時進行外業調查。同時，應注意任務區的地域特征和植被生長的區域特點；

（2）借助更新的影像（如高分系列、資源三號等影像）進行分類；

（3）避免出現跨多幅圖的大圖斑，盡可能通過細分提高分類的準確性；

（4）分類圖斑的邊線可依據影像概略繪出；

（5）分類結果的佐證材料要充分（實地拍照、采集樣本、說明性資料等）。由于通行受阻，承擔單位外調和質監部門外檢均不能到達的區域，要保證影像支持其分類結果。

2.10 季節性變化的問題

某任務區大部分為山區（如圖8 所示），草地分布比較廣泛，對于草地的覆蓋度難以具體界定，而且隨季節變化草地的覆蓋度也存在一定變化，外業核查難度較大，此類草地的CC 碼該如何填寫。

圖8 季節性覆蓋圖斑

對于季節性變化的圖斑，要依據影像進行采集。對于草地覆蓋度準確認定問題，尤其是高、中覆蓋度區分確實存在一定的難度，一般情況下，可根據以下兩點來進行判斷：

（1）對于有樣本照片或者核查照片，且從照片上可以比較清晰地認定草地具體類型的，應結合影像，將這些地類以及影像特征高度相似的一些地類，進行比較準確的歸類；

（2）對于沒有樣本，或者實地無法到達的區域，也要根據樣本和影像進行比較來判斷圖斑類型，如果確實難以判定的，按照“就中不就高”的原則，可以歸類為中覆蓋草地。

同時要注意不允許樣本和對應地類出現不符合的情況；避免出現大面積圖斑的分類錯誤，必要時可依據影像差異分割比較大的圖斑；確實不能處理的大面積圖斑，可以賦TAG碼為“4”，在時點核準時重點核查。[2]

3.結束語

綜上所述，關于地理國情普查地表覆蓋分類主要技術問題如下：

（1）充分利用現有資料（1∶10000、1∶50000 基礎地理信息數據和專題資料）進行國情要素數據采集，同時，應加強外業核查以及過程質量檢查的力度。

（2）加大地表覆蓋“大圖斑”分類精度的核查力度，嚴防該類錯漏直接導致不良區域面積超過限值，而導致成果不合格。

（3）收集來的所有資料要仔細甄別利用，要“用盡、用透”，嚴禁出現“收集來的資料有而成果里沒有”這樣的錯誤。

（4）加強要素完整性協同檢查，避免出現類似“有水庫而沒堤壩”“覆蓋和要素矛盾”等錯誤。

（5）避免“耕地”和“草地”一級類的錯分，尤其是大面積的圖斑。比如，影像上耕地特征明顯，而劃分為草地的，要有足夠的“證據材料”來印證。

（6）解譯樣本的典型性和代表性對地表覆蓋分類解譯起著重要的作用。利用具有對照關系的地面照片和遙感影像為主的解譯樣本數據,可以為地表覆蓋分類提供支持。