地理国情监测中遥感与GIS技术应用研究

地理国情监测中遥感与GIS技术应用研究摘要：地理国情监测工作近几年已成为常态化，为保证现势性，每年进行一次更新，已成为多种行业统计、分析和规划的数据基础，由于地理国情监测数据关系复杂、内容要素种类多样，所以要在作业过程中和结束时对数据进行全面的质量检查与验收，保证数据能够真实、准确地反映地理要素信息，做到及早发现问题及早处理，满足质量要求。关键词：地理国情检测；测绘；遥感；GIS技术导言：地理国情就是对一个国家地理情况的掌握，通过对各种信息的汇集，进行综合性分析，地理国情监测能够有效服务经济社会发展建设，新时期技术的发展，也为测绘部门提出了更高的工作要求，掌握良好的科技能力，可以有效发挥服务职能，推动国家战略任务实施。1地理国情监测的内涵

1.1地理国情监测的概念

地理国情是从地理的角度分析、研究和描述国情，即以地球表层自然、生物和人文现象的空间变化和它们之间的相互关系、特征等为基本内容，对构成国家物质基础的各种条件因素做出宏观性、整体性、综合性的调查、分析和描述。例如，对国土疆域概况、地理区域特征、地形地貌特征、道路交通网络、江河湖海分布、土地利用与土地覆盖、城市布局和城镇化扩张、孕灾环境与灾害分布、环境与生态状况、生产力空间布局等基本状况的调查、分析和描述等。

1.2地理国情监测的主要内容

第一，自然地理要素监测，包括全区范围内的地形地貌、植被覆盖（耕地、林地、草地）状况、水域和湿地（河流、湖泊、水库、湿地）状况、荒漠与裸露地（沙漠、石砾地、盐碱地、沙地、裸露地）状况等；第二，人文地理要素监测，包括全区范围内的交通网络（铁路、公路、水路、重要交通设施）、居民地与工矿设施（居民地、工矿、公共服务、特殊用地）、境界与行政区划（盟市、旗县、乡镇）、管线（输电线、通信线、油、气、城市管线）信息等；第三，专题地理要素监测，包括重大工程、人口和民族分布、生产型企业分布、学校、医院分布、工业污染源分布及其他专题信息。专题信息监测主要有：灾害监测、沉降监测以及突发应急事件监测。2地理国情监测存在的特点

2.1地理国情监测具备多样性

地球是我们的家园，人类生活在地球上，其环境情况必须要全面掌握，才能更好地与自然相处，需要对本国情况有所了解，才能制定基本国策，有效指导人文发展，地理国情具备多样性特点，主要体现为数据获取方法多、体现的范围广、能够提供多样服务。

2.2地理国情监测基础性

地理国情是国家的事业，是全社会的事业，对各行各业均提供良好的服务，具备基础性的特点，地理国情是一个国家的研究基础，是掌握国家情况的一个重要载体，只有全面掌握国情基础，才能够正确判断，有效提出各业发展计划。地理国情监测主要是按照微观形态进行信息收集，通过对国家宏观地理、自然人文的把握，全面实现比例分析，通过良好的地理监测，有效构建良好动态监测基础性体系，有力的实现了政治、经济、文化及军事的全面快速发展，全面服务社会整体发展。

2.3地理国情监测公益性

地理国情监测不是一个部门的事业，是多个部门联合工作，进行监测过程中，将联合社会多个部门做好分工与合作。各个部门均需要有力的配合，在各自承担任务的基础上，全面做好各种监测，这样就能够以局部，带动整体，实现全面的推进，保证了计划的可行，各个监测部门地理国情信息密级不同，根据需求，其信息密级也分成多个等级。随着市场经济快速发展，当前，地理信息已经向产品化、市场化方向发展，实现了完整的产业链结构体系，社会各层面均能够在信息源中寻求到合作点，地理信息资源来源丰富、应用广泛，地理国情监测丰富的服务全面满足了社会需要。

2.4地理国情监测的智能性

技术的不断创新发展，也推动了监测技术和监测规范不断扩展，随着各项技术的融合发展，地理监测技术也实现了跨越进步，新设备、新技术的出现，推动了地理国情监测自动化、智慧化创新，地理国情监测工作也形成了智能化，当前，自动化为基础的监测体系基本形成，在数据获取、分析、保存上，充分呈现了数据处理方面的智能化特点。3地理国情监测中遥感与GIS技术应用3.1同质像斑获取

3.1.1遥感影像与矢量数据套合不一致性

在理想的情况下，通过配准套合获取的遥感影像各像斑，其内部像素应保持灰度同质性;同时，属于同一类别的像斑应该保持类内光谱一致性，不同类别的像斑应具有类间光谱的相异性。

这也是影像分割的目的和后续基于像斑进行影像分析的基础。然而，由于土地利用和土地覆盖的不同，使得这种理想情况在实际的应用中很难出现。因此，由于数据源、数据格式、生成标准、规范等多方面的不同，以及数据本身的特点和数据综合应用时的方法及其误差等的存在，使得遥感影像与矢量数据套合结果存在上述不一致性。该文对遥感影像与矢量数据套合不一致性问题展开初步探讨，采用多尺度分割算法获取同质像斑。

3.1.2基于多尺度分割获取同质像斑

为获取同质像斑，该文综合利用GIS辅助数据分割和多尺度分割方法。首先，利用矢量辅助数据与遥感影像套合获取像斑。其次，对套合获取的像斑进行再分割，生成子像斑，从而保证各像斑内的光谱同质性。技术流程见图1。

具体步骤如下。

（1）通过矢量数据和两个时期遥感影像分别配准套合，仅利用矢量数据的图斑边界信息获取影像像斑，分别视为T1期像斑和T2期像斑。同时，根据矢量数据属性信息中的类别信息，获取像斑类别。

（2）设定一定的尺度参数，以T1、T2时期影像的响应光谱特征为依据，分别对T1、T2期像斑进行再分割，再分割后的像斑继承上一级像斑的类别信息。

（3）对步骤2中获得的像斑，根据类别的不同分别设置相应的尺度参数进行进一步分割，使得各类别像斑同质性均增强后，停止分割，将获取的子像斑视为T1、T2期子像斑。

（4）将步骤3获得的T1时期子像斑和T2时期子像斑进行叠置分割，使得前后两个时期像斑一一对应。

因此，该方法是建立在多尺度分割的基础上，与已有的方法不同，该方法充分考虑了矢量数据的属性信息、影像的光谱信息以及上下文信息。

3.2变化检测

基于历史矢量与双时相遥感影像的变化检测方法，主要分为以下几个步骤：（1）像斑的获取及其特征提取。在前文中已做了详细阐述。在获得同质像斑的基础上，提取光谱、纹理、形状等特征，构建像斑特征空间，并对特征空间进行优化。像斑特征由组成像斑的内部像素灰度值通过一定的数学运算获取。（2）变化像斑获取方法。主要采用分类后处理的方法。针对分类后处理方法，T1期影像根据T1期矢量数据的属性信息，获取像斑类别，对像斑进行分类。T2期影像可采用基于像斑的最邻近分类算法，对T2期影像的像斑进行分类。

获取两个时期像斑分类结果后，通过叠置分析，对两个时期影像的像斑进行变化检测。该方法在决定是否发生变化的同时，也获得了像斑的变化类别。

获取变化检测结果后，可以根据再分割过程中形成的像斑与子像斑之间的继承关系，将已经获取的变化检测结果转换到矢量图斑上去，以此评价变化检测结果，并估计应用此变化检测结果更新现有矢量数据的能力。结语：地理国情监测关系到国家战略，需要通过良好的方法，先进的技术，全面详实做好数据分析，通过地理信息研究，搭建地理国情监测框架，正确设置研究方向与内容，根据多源专题图数据变化，全面有效掌握好地理国情的自然特性和人文特性，有效服务社会各行各业，推动人类进步发展。参考文