地理国情普查地表覆盖数据分类方法研究

摘要：随着信息化技术和地理国情普查技术的不断进步，针对地理国情的普查已经全面开展。地理国情普查是一项重大的国情国力的调查，是全面获取地理国情信息、掌握地表自然、生态以及人类活动的基本情况的重要手段和基础性工作。地表覆盖信息的调查收集是地理国情普查中的一项核心任务，它广泛涉及到例如土地覆盖类型（水域、荒漠、土壤、冰川）物质种类（矿石、积雪、植被）以及自然特点（分布面积、范围、空间分布特点、时间分布特点）等各类地表地理信息，是统计地理国情信息的重要组成部分。

Abstract： with the development of information technology and geography situation census techniques， according to the geographical conditions of the census has been fully carried out. Geographical conditions survey is a survey of major national conditions， is the basic situation of comprehensive geography situation， grasp the information acquiring surface natural， ecological and human activities is an important means and basic work. The survey collected information of the surface coverage is a key task in census geography situation， it widely involves such as land cover types （water， soil， desert， glaciers） species （ore， snow cover， vegetation） and natural features （distribution area， range， characteristics of spatial distribution， time distribution characteristics of various surface geography） etc. information， is an important part of statistical information of geographical conditions.

关键词：地理国情普查；地表覆盖分类；

中图分类号： U469 文献标识码： A

一、地表覆盖概念

地表覆盖是随遥感技术发展而出现的一个新概念，其内涵与“土地利用”相关但又不完全相同。地表覆盖（Land Cover）是指自然营造物和人工建筑物所覆盖的地表诸多要素的综合体，包括地表植被、土壤、冰川、河流、湖泊、沼泽湿地及各种建筑物，主要侧重描述地球表面的自然属性，具有特定的时间和空间特性。地表覆盖分类就是对地表覆盖物按其所具有的各种生物或者物理特征进行分类，而土地利用则侧重于按土地的社会属性，对地表覆盖物（包括已利用和未利用）进行分类。比如对林地的划分，前者通常根据林地生态环境的不同进行划分，以反映林地所处的生态环境、分布特征及其地带性分布规律和垂直差异，后者则以利用目的和利用方向不同进行林地划分。地表覆盖的变化可引起环境景观特征的改变，同时也会对社会经济、生态系统和水文系统产生很大的影响。进行地表覆盖变化研究是全球变化研究及现代地学领域的一个核心和热点。地表覆盖研究可为模拟地球表层系统环境的形成机理、变化趋势等提供基础，也可为土地的合理利用规划和制定相关可持续发展政策提供重要依据。

二、数据来源

WorldView-2卫星影像是第一次地理国情普查的主要遥感数据源。WorldView-2卫星于2009年10月由美国DigitalGlobal公司发射，可提供0.46m的全色影像和8个波段（包括海岸带波段、蓝色、绿色、红色、黄色、红边波段及两个近红外波段）的2m多光谱影像，与其他影像相比，WorldView-2的空间分辨率更高，多光谱波段更丰富，为用户提供进行精确变化检测和制图的能力。不同的波段能从不同方面反映地物的特性，可用于地物的分类和解译。第一次地理国情普查项目中主要利用了蓝、绿、红、近红外4个波段的数据开展地表覆盖分类。

基于DOM、DEM和1∶50 000 DLG数据，结合测区的区域特点，首先采用半自动解译（自动解译+人工干预）和人工采集2种方法进行地表覆盖数据采集，并制作外业调查底图；其次外业利用外业调查工作底图，对内业无法获取和不确定的地表覆盖分类信息进行实地调查，对内业已确定的进行核查，对实地变化了的以及新增地物进行补调；最后内业再对外业核查与补测的成果进行编辑、修改，形成最终地表覆盖分类成果数据。

三、地表覆盖分类信息提取方法概述

1、地表覆盖分类和要素信息提取的核心原则

（1）“应采尽采”原则。地表覆盖会按照一些主要的分布类型特点，明确了分类的标准，但这些标准往往适用于在进行边界确定时，对于部分类型确定有难度的小过渡区域作“就近就大合并”处理时参考使用。不同地区的分类，其采集指标也不尽相同。但是从确保数据使用价值最大化的角度出发，应该按照“应采尽采”原则，在地表分类正确的前提下，可以优先考虑尽可能充分地采集数据，以确保信息处理的需要。

（2）“自然优先”原则。该原则主要是针对一些特殊地表地形即使经过了人工实地核查仍难以区分是人工还是自然形成时，往往将其按照“自然优先”原则来对待，也即归类为自然形成。例如在野外长期堆放的一堆砂子，在长期遭受日晒雨淋之后，其已经融入到了周围自然环境之中，从外观已经难以区分究竟是人工堆积还是自然形成，此时应该将其划分为地表中的沙质地表。需要注意的是，应用本原则需要有一个前提条件，也即：该地类难以区分是人工还是自然形成。本原则主要是基于这样一个事实：从人类与自然环境的相处关系来看，人类的活动与其他生物活动相类似，实际上也属于自然的一部分。因此应用本原则实本质上更符合自然规律。

2、信息提取技术核心过程

（1）捕获遥感影像。采用卫星等设备对地域进行遥感影像的捕获，获取基本资料后进行必要的合成和纠正处理，为后期进一步信息加工提取提供准确、充足的一手资料。（2）围绕地表覆盖基本要素，进一步明确核心信息。主要是针对光谱、空间位置分布、形状特点等，明确主要特征在核心信息提取的作用。（3）数据模型建立。主要是基于得到的各类地表覆盖要素，确定主要的数据指标，为后续的信息提取提供数据标准。（4）明确与核心要素相关的辅助信息指标。从而有利于各类信息的分类，能够更精确地完成信息分类，提高各类核心要素的准确区分识别。（5）提取样本。主要是针对不同类型的地理因素，根据其主要的特征信息，提取足够数量的样本，以便为自动分类提供依据参考。（6）信息的提取。该过程是整个过程中最重要、最核心的一环，需要综合采用多种信息分类、收集处理手段，例如决策树分析、面向对象分类法等，完成地表覆盖核心要素信息的提取。（7）结果评价。主要是根据采集到的样本进行评估，得到地表覆盖信息提取结果的评价。此外还应辅助于人工处理，确保满足使用要求。

四、地理国情要素的提取方法

1、基于道路要素的信息提取

基于道路要素的信息提取，主要是对收集到的影像资料，按照“应采尽采”的原则，对符合采集标准的各类道路，按照地理要素采集要求，充分收集其各类信息，从而积累到丰富的交通道路信息，为进一步信息提取打下基础。在此基础上，进一步整合基础地理信息数据和交通道路信息数据，得到基础资料。然后将其与遥感影像进行拟合修正，得到核心属性要素，对于缺少的部分可以人工处理。最后根据相关技术指标汇总提取出道路要素数据库，对于有疑问、无法确认的道路，需要明确标出，以便在后续的进一步核查中进行不断完善补充，最终形成道路普查成果数据。在道路要素的信息采集过程中，其主要特点是采集范围广，数据详尽，不仅收集到高等级公路，与其连接的城市道路，甚至连在道路网中连接作用的乡村道路，其长度和宽度也都能得到详尽的信息采集。

2、基于水系要素的信息提取

水系要素的信息提取，主要是以遥感影像结合其他基础数据资料进行专业处理翻译后，直接按照相关自然分布区域特征，进行要素提取。在该过程中无法通过专业处理确定的各类属性信息，通过在后续的进一步核查确定后，给予完善补充，最终形成可以使用的水系要素信息。在地理国情普查中，国家在《国家基础地理信息系统1∶50000数据建库工程暂行规定河流、湖泊与水库名称编码原则》中对各类河流、湖泊、水库等水体做了明确的编码规定，因此也应遵循该规定，对于已经存在有编码的，在地理国情普查数据库中的代码也应保持一致，对于新增的，应按照编码规则科学编码，并详细备案加以说明。

3、基于构筑物要素的信息提取

构筑物要素的信息提取，主要是针对构筑物要素特点，靠人工识别提取的方法来完成。针对已经存在的要素信息，应充分参考利用已有基础测绘成果。

4、基于地理单元要素的信息提取

基于地理单元要素的信息提取，主要是借助于已经获得的遥感影像，结合经过整合处理的专题数据库，靠人工识别和翻译的方法来进行解读提取相关属性信息，针对部分无法确定的信息，进一步勘察补充，最终形成可以使用的地理单元要素信息。

结束语

地理国情普查是采用高分辨的遥感影像，利用已有的地理信息资源和专业部门的调查数据，结合地理国情普查内容与指标进行了数据的分类，梳理与精化数据的内容与信息。地表覆盖要素的采编合理利用了基础测绘数据与专业调查资料，不仅提高了采编的效率，更提高了地表覆盖数据的质量。

参考文献

[1].《第一次全国地理国情普查实施方案》（国务院第一次全国地理国情普查领导小组办公室）

[2].《地理国情普查内容与指标》（国家测绘地理信息局，编号：GDPJ01-2013）

[3].《地理国情普查数据规定与采集要求》（国家测绘地理信息局，编号：GDPJ03-2013）