遙感影像測量技術(shù)在地理國情普查中的作用范文
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《江西測繪》2017年第2期
摘要：遙感技術(shù)已經(jīng)成為一項快速、準確地監(jiān)測土地利用變化的重要手段，全國地理國情普查是一項重大的工程項目，在全國范圍內(nèi)，遙感影像在整個地理國情中占有很大的比重。
關(guān)鍵詞：遙感影像；地理國情；目視解譯；人工解譯；時效性
引言
地理國情主要是指地表自然和人文地理要素的空間分布、特征及相互關(guān)系，是基本國情的重要組成部分。開展全國地理國情普查，系統(tǒng)掌握權(quán)威、客觀、準確的地理信息，是制定和實施國家發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃、優(yōu)化國土空間開發(fā)格局和各類資源配置的重要依據(jù)，是推進生態(tài)環(huán)境保護、建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的重要支撐，是做好防災減災工作和急救保障服務的重要保障，也是相關(guān)行業(yè)開展調(diào)查統(tǒng)計工作的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。為了全面把握當前中國的地理情況和滿足經(jīng)濟社會發(fā)展需要和生態(tài)文明建設，國務院決定開展2013~2015年國情第一次國家地理的調(diào)查。遙感圖像信息提取技術(shù)能夠很好的利用遙感圖像中豐富的光譜、紋理、形狀等信息，提取的結(jié)果更適合于提取地理國情信息。這種技術(shù)在地理條件監(jiān)測中的應用，不僅可以提高地理國情普查的地理條件的速度，而且還可以減少工作量，大大提高普查的效率。廣州市需完成覆蓋行政區(qū)域范圍內(nèi)約7434m2地理國情普查數(shù)據(jù)采集，開展廣州市地理國情調(diào)查是了解廣州市城市化進程和社會經(jīng)濟發(fā)展中的基本矛盾及發(fā)展趨勢的基本手段，是制定發(fā)展政策的重要支撐。通過全面獲取多尺度、多時相的歷史數(shù)據(jù)資料、遙感影像、土地利用信息以及社會經(jīng)濟統(tǒng)計信息等普查成果資料，結(jié)合遙感、遙感影像等空間技術(shù)，對廣州市發(fā)展過程中的地理國情特征進行動態(tài)監(jiān)測與分析，包括：城市擴張動態(tài)監(jiān)測分析和生態(tài)空間動態(tài)監(jiān)測分析等兩部分內(nèi)容。
1遙感影像的分類與信息提取方法
1.1遙感影像的分類方法
遙感圖像信息提取是基于各種樣本的內(nèi)在相似性。遙感圖像同一物體在相同的外部條件（地形、照度、季節(jié)等）上具有相同或相近的光譜特征、紋理特征和空間特征，從而表現(xiàn)出相同的某種固有的相似性。同一類的像素特征在同一特征空間區(qū)域內(nèi)具有不同的光譜特征或紋理特征，并在不同的特征空間區(qū)域進行聚類。傳統(tǒng)的圖像分類方法主要針對中低分辨率圖像的設計，因為低空間分辨率的遙感圖像本身就是混合像元的單像素。光譜分辨率和低空間分辨率遙感圖像普遍較高，高分辨率遙感影像光譜特征相對不豐富，應采用自上而下的綜合處理方法。高分辨率遙感影像通過建模可以從分割圖像的光譜信息中獲取空間特征、形狀特征、紋理特征等信息。如圖1簡單的遙感影像圖。
1.2遙感影像的信息提取方法
目視解譯。視覺的解釋是基于不同光譜特性的結(jié)構(gòu)規(guī)律和發(fā)展規(guī)律的解釋，各種類型的目標圖像的紋理特征、幾何成像原理和空間特征，通過分析圖像中的物體的視覺識別土地類型的特征，從而提取特征信息。基于像素的分類方法是一種傳統(tǒng)的計算機分類方法。它應用廣泛，技術(shù)發(fā)展相對成熟。它主要包括監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類：監(jiān)督分類是自上而下的知識驅(qū)動的方法，即先進行分類訓練，即學習和分類第一。包括最小距離分類法、分類法和多級開窗法特性曲線、最大分類法；非監(jiān)督分類是一種自下而上的數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法，假設遙感圖像相似的對象在相同條件下具有相同的光譜信息特征。非監(jiān)督分類主要采用聚類分析方法，聚類是一組按相似性劃分為若干類的像素，即“物以類聚”。其目的是使盡可能小的同一類像素之間的距離，以及在不同的類的像素之間的距離盡可能大。非監(jiān)督分類方法主要有層次聚類法和動態(tài)聚類法。面向?qū)ο蠓诸惙椒āＣ嫦驅(qū)ο蟮倪b感圖像光譜特征的遙感分類技術(shù)，結(jié)合形態(tài)、特征尺寸、紋理、幾何特征的位置和結(jié)構(gòu)、目標對象和周圍環(huán)境之間的關(guān)系和其他因素，根據(jù)適當?shù)膶ο蠓诸愐?guī)則建立的特點，完成圖像信息提取，所以你可以充分利用圖像信息，提高測量精度，有效地避免了傳統(tǒng)的基于像素的分類方法發(fā)生信息丟失的現(xiàn)象，也可以有效地避免噪聲的影響，采用合適的分割尺度設置、噪聲，以像素對象為特定對象，而不是分別提取分類，從而避免“椒鹽現(xiàn)象”。
2面向?qū)ο蠓诸惙椒ǖ难芯楷F(xiàn)狀
自上世紀90年代以來，面向?qū)ο蟮男畔⑻崛?a href="http://www.ruiyinglinkage.com/shekezazhi/jxchzz/706552.html" target="_blank">技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，為了提取圖像，用面向?qū)ο蠓诸惙ǎ浞掷霉庾V、紋理和形狀特征的圖像對象的信息，取得了較高的分類精度；通過各種數(shù)據(jù)源收集k，在高分辨率遙感遙感影像為數(shù)據(jù)源，多尺度影像分割和面向?qū)ο蟮膱D像分析方法為主要技術(shù)，城市綠化覆蓋信息的自動提取，達到綠色城市的庫存。
3幾種遙感影像分類技術(shù)的應用
3.1人工目視判讀分類
提取影像信息遙感圖像的人工視覺分類是通過肉眼觀察到的解譯解決方案，圖像特征和圖像首先總結(jié)了對象，然后建立解譯標志的對象，根據(jù)人工的經(jīng)驗解決矢量對象的邊緣類型特點的解讀和闡釋。根據(jù)土地利用現(xiàn)狀的分類，類型為耕地、園地、林地、草地、房屋建筑物、道路、構(gòu)筑物、人工堆掘地和水域。通過人工視覺判別分類結(jié)果，對象的分類比較清晰，不同類別的土地之間有一個明確的分界，并且邊緣的斑點是相對平滑的。因為它是通過人眼的分類，判斷和分類的主要依據(jù)是紋理和顏色，從而容易造成泄漏和錯誤。一些細長或小尺寸類是容易錯過的，一些小但顯著差異的紋理不同的地面對象容易出錯，手動收集了一個相對較長的時間，特別是大面積的圖斑花費更多的時間和人力。
3.2基于面向?qū)ο蟮倪b感影像信息提取
面向?qū)ο蟮姆诸惙椒ㄊ紫葘D像分割和對象提取是同質(zhì)的，特征或特征的組合和建立分類系統(tǒng)，最終實現(xiàn)用相應的分類方法，不同類型的地形信息提取。采用面向?qū)ο蟮倪b感影像信息提取技術(shù)，分類結(jié)果相吻合，特別是對于耕地信息，提取結(jié)果更準確。但通過目視判讀，這種方法會把一些果園和山脊轉(zhuǎn)化為耕地，將一些圖像信息和相鄰但不接近的相似像素的實際特征的位置分為一類，因為土地流轉(zhuǎn)現(xiàn)象頻繁，果園的紋理特性和農(nóng)作物中的一部分非常接近，導致分類錯誤，需要探討未來研究更好的方法，進一步提高分類精度。
4.1內(nèi)業(yè)采集數(shù)據(jù)
（1）以遙感正射影像為基礎(chǔ)底圖，利用收集的參考數(shù)據(jù)，采用人工解譯的方式，參考地理信息、土地利用、水利普查等資料，進行地表覆蓋分類。基于所采用的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)，參照地表覆蓋外業(yè)調(diào)查成果，對地表覆蓋圖斑的范圍、位置及類型進行編輯、修改，包括對相關(guān)圖斑的拆分、合并和修改。例如：單棟房屋離連片房屋建筑區(qū)距離較小，但與周邊其他房屋建筑在形狀、結(jié)構(gòu)及排列上明顯不同的單獨房屋應編輯為獨立房屋建筑；對于鄉(xiāng)村地區(qū)集聚程度較低、自然散亂分布、被其他類型分隔的房屋建筑，編輯為獨立房屋建筑。地表覆蓋分類數(shù)據(jù)編輯過程中，應注意道路、水體、構(gòu)筑物等地理國情要素與地表覆蓋分類數(shù)據(jù)同時表達時，二者之間的空間位置和屬性邏輯關(guān)系的正確性。其中，道路中心線一般應穿過相應路面圖斑范圍內(nèi)；堤壩要素中心線一般位于作為覆蓋類型的堤壩圖斑范圍內(nèi)。人工解譯和編輯主要是在分割和分類的基礎(chǔ)上，將分類結(jié)果套合正射影像，參考基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及收集到的專題資料，對影像進行識別和判讀，對初步解譯結(jié)果進行合并、拆分、重構(gòu)等編輯。主要包括地物的刪除和添加、地物的合并和拆分、地物邊界線修正、地物空間位置處理、地物屬性信息修改或添加等。
2）遙感影像解譯的采集本著從已知到未知、先易后難、先地表后深部、先整體后局部、先宏觀后微觀與先圖形后線形的原則，重點開展基于遙感影像的解譯地表覆蓋信息提取，并通過解譯與編輯，以提高整體分類精度，滿足地表覆蓋信息地理國情普查對地表覆蓋分類精度的要求。
4.2提供地理方面信息，提高政策分析的科學
在國土資源決策管理、農(nóng)業(yè)資源信息、區(qū)域農(nóng)業(yè)規(guī)劃、農(nóng)作物研究、區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、基于GPS和遙感影像的精細農(nóng)業(yè)信息處理系統(tǒng)研究、森林資源的開發(fā)、利用和保護、土地利用與土地覆被現(xiàn)狀分類與制圖；以及土地利用與土地覆被動態(tài)監(jiān)測等方面收集、存儲了大量數(shù)據(jù)信息，建立相應地理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的瀏覽、檢索、分析等，并產(chǎn)生專題地圖，建立各種模型，利用遙感影像的模型功能和空間動態(tài)分析以及預測能力，實現(xiàn)資源管理的信息化。我國資源短缺、環(huán)境污染嚴重、區(qū)域發(fā)展不協(xié)調(diào)等問題的存在使得建設資源節(jié)約型社會更加緊迫。這需要監(jiān)測地理國情，通過獲取地形、土地利用、糧食生長、交通狀況、污染物分布、能源資源分布等地理國情信息，加強對資源環(huán)境的調(diào)查、監(jiān)測、評估和預測，為政策分析提供更多定量化的重要資料和科學依據(jù)，使政策分析結(jié)果更加準確和切合實際。外業(yè)調(diào)查成果包括外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、原始軌跡數(shù)據(jù)、外業(yè)調(diào)查技術(shù)總結(jié)等。其中外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)包括：數(shù)字調(diào)查成果或紙質(zhì)調(diào)查成果掃描數(shù)據(jù)、補測數(shù)據(jù)。該成果是對普查底圖數(shù)據(jù)的類型、邊界、屬性等信息進行編輯、修改的主要依據(jù)。在農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查檢查驗收過程中，對農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查工程項目的質(zhì)量評定，為了對農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查工程項目的質(zhì)量進行公平準確評價，應采用外業(yè)成果質(zhì)量檢查驗收方法探討。
4.3遙感影像防災減災方面的信息
從國內(nèi)外發(fā)展狀況看，遙感影像在重大自然災害和災情評估中有廣泛的應用領(lǐng)域。地理國情中就包括災難環(huán)境和災難分布，災區(qū)狀況和重建情況等。其空間信息需要通過遙感影像技術(shù)獲得、整合、，最終用于防災減災的決策中。中國作為世界最大的發(fā)展中國家之一，既是自然災害高發(fā)的國家，也是信息技術(shù)高度發(fā)達的國家。在利用現(xiàn)代信息技術(shù)加強災害管理方面，已積累了豐富的經(jīng)驗。
4.4遙感影像技術(shù)保證了地理國情監(jiān)測工作的準確性
地理國情監(jiān)測，不僅需要掌握各時期的歷史檔案數(shù)據(jù)，更需要快速動態(tài)掌握最新地理信息。為此，要加強測繪基礎(chǔ)建設，加快構(gòu)建內(nèi)容豐富、更新及時、服務高效的數(shù)字中國。充分利用先進衛(wèi)星定位技術(shù)手段，提供高精度、高效率的導航定位服務；加快實施國家重大測繪工程，積極推動數(shù)字省區(qū)、數(shù)字城市建設。
5結(jié)語
遙感影像技術(shù)是測繪技術(shù)手段，也是地理國情監(jiān)測必不可少的保證。快速發(fā)展的現(xiàn)代測繪技術(shù)和測繪部門長期積累的大量地理國情信息，為開展地理國情監(jiān)測奠定了良好基礎(chǔ)，提供了強有力的支持配合，共同推動地理國情監(jiān)測這項利國利民的工作取得良好實效。
參考文獻
[1]王波.基于面向?qū)ο蟮母叻直媛蔬b感影像人工地物信息提取[D].江西：江西理工大學，2011.
[2]郭偉立.基于面向?qū)ο蟮母叻直媛视跋窀匦畔⑻崛》椒ㄑ芯縖D].桂林：桂林理工大學，2010.
作者：黎愛紅 單位：廣州市房地產(chǎn)測繪院（廣州市房地產(chǎn)測繪產(chǎn)品檢驗中心）
