地理国情监测

地理国情监测

作者：高郡

来源：《华夏地理中文版》2014年第06期

摘 要：我国地域辽阔，地理国情复杂，与此同时，经济社会快速发展，地标变化频繁。为满足经济社会发展的迫切需要，国家测绘地理信息局已将地理国情监测纳入“十二五”规划。未来几年随着地理信息监测的逐步实施，遥感科学技术必将迎来新的发展契机。文章简述了地理国情监测的内容、方法、意义以及未来遥感科学随之发展的一些主要方向。 关键词：地理国情监测；遥感技术；“3s”技术；LIDAR技术；无人机遥感技术

地理国情是国情的一部分，是反映一国特定时期各方面国情的空间分布及固有的数量、质量、联系和规律的数字、文字、图形、图像等信息的总称。地理国情监测是综合运用全球卫星导航定位技术（GPS）、航空航天遥感技术（RS）、地理信息系统技术（GIS）等现代测绘技术，综合各时期已有测绘成果档案，对地形、水系、交通、地表覆盖等要素进行动态和定量化、空间化的监测，并统计分析其变化量、变化频率、分布特征、地域差异、变化趋势等，形成反映各类资源、环境、生态、经济要素的空间分布及其发展变化规律的监测数据、地图图形和研究报告。开展地理国情监测，是党中央、国务院对测绘地理信息工作服务国家宏观管理，规划决策提出的新的更高的要求，也是新时期测绘地理信息部门服务经济社会科学发展的时间和重大任务。

一、地理国情监测对象及内容

地理国情大致包括三种信息：感知信息、统计信息和分析信息。感知信息是直接或间接获取并能够直观地反映在地图、遥感影像、地理信息系统等介质上的地理信息；统计信息是在感知信息的基础上，利用统计等技术手段统计分析所获得的数据；分析信息是在通过对不同时间段的地理信息的动态监测，揭示监视对象的变化规律，分析其现实内涵与自身特点，预测其未来的发展演化趋势和方向。

基于基础地理信息组成要素，从理论上讲，可以直接获取如下地理国情监测信息内容：（1）水系，包括地面河流、湖泊池塘、水库、海岸线、滩涂、湿地、水坝、地热井等现状信息（分布及面积、长度、数量等各种统计信息）及其变化信息；由此还可以进一步获取水资源保护和利用等方面的综合信息。（2）居民地及设施，包括城镇街区、高低层建筑区、城市道路、地表开采点、水产养殖场、学校、医院、体育场馆、文化古迹等现状信息（分布及面积、长度、数量等各种统计信息），由此还可以进一步获取城镇化发展、城市建设、人居环境、移民工程等方面的综合信息。（3）交通，包括铁路、等级公路、地铁、加油站、加气站、停车场、收费站、桥梁等现状信息（分布及长度、数量等各种统计信息），由此还可以进一步获取交通建设等方面的综合信息。（4）界线，包括各类开发区、保税区、自然保护区、文化保护

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区的分布和面积统计信息；由此可进一步获取一些政府关注的综合信息。（5）地貌，包括区域地表高程、重点地物高程信息以及坡度信息，沙地、雪山、较大滑坡和泥石流等现状信息（分布及面积统计信息）及其变化信息，由此可进一步获取地表显著塌陷、农作物适宜区域、地质灾害、宏观气候变化等方面的综合信息。（6）植被与土质，包括耕地、林地、草地、沙漠、戈壁等现状信息（分布及面积）及其变化信息，由此还可以进一步获取土地利用、水土保持、荒漠化治理、防护林建设等方面的综合信息。 二、地理国情监测的方法

地理国情监测工作是基础测绘工作的拓展和延伸，监测对象更加多样化，因此针对不同目的和需要采用多样化的监测手段和工具，如“3S技术”、LIDAR技术、无人机遥感等观测技术，此外云计算等新的数据管理和处理理念也要大力提倡并加以运用。 （一）“3S”技术

“3S”技术为地理国情的获取、分析与发布提供了关键的技术支撑。“3S”技术作为一种集成技术，贯穿于地理国情监测的信息定位、采集、处理、分析、成果发布等各个环节。其应用主要在于体现在以下几个方面：（1）应用“3S”技术快速定位、获取地理要素信息。与传统信息获取方法相比，依靠遥感技术（RS）和全球卫星定位系统（GPS）获取和提取的信息具有准确、高效、实时、快速、周期性、动态性、全天候等诸多优点，从而能够保证监测数据的时效性。（2）应用“3S”技术全面、高效地对目标信息进行处理和分析。地理国情监测的数据量往往是海量的，并且是空间、属性、统计等信息的综合集成。地理信息系统（GIS）具有强大空间信息存储和空间分析的能力，能够对地理空间信息以及与之相关的社会文化经济信息进行集成处理，进而为各行各业提供信息服务。（3）应用“3S”技术将监测成果进行快速发布和共享。地理国情监测的最终目的是将各类信息以地图、影像及其他多媒体方式进行发布，使公众能够及时了解自然、社会、文化资源的动态变化，使政府和企业能够以地理信息为基础做出相应决策。应用GIS的网络发布、共享技术不仅可实现信息资源的远程查询和开放共享，使远程空间分析和处理成为可能，并且GIS的多维可视化技术还能克服人脑对大量数据进行三维分析的局限性，为公众提供更加直观可靠的三维信息，以满足不同需求。 （二）LIDAR技术

LIDAR即激光扫描测高或激光雷达，是一种激光探测和测距系统，通过量测地面物体的三维坐标，生成LIDAR数据影像。LIDAR数据经过相关软件数据处理后，可以生成高精度的数字地面模型DEM、等高线图及正射影像图。相对于传统的摄影测量技术，LIDAR具有以下优势：（1）数据获取效率更高：LIDAR系统对天气的依赖小，可实现全天候数据获取；且避免地面广谱反射影响在获取影像较困难的地方更有优势，同时，LIDAR设备配备IMU/DGPS设备，同时获取地面三维坐标和影像数据，满足快速成图需要。（2）产品更丰富：LIDAR数据不仅能生成常规的DEM和DOM等数字化产品，更能够快速用于三维重建，能够很好满足

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地理国情监测领域广泛需求。（3）数据处理方式简单：数据处理效率更快，在测量困难地区能够不依赖控制点直接成图。（4）飞行效率高：LIDAR设备属于主动式遥感设备，不受云雾影像，理论上能够实现全天候数据采集，其有效作业时间远远多于传统遥感技术。（5）DOM和DSM生产效率高：LIDAR直接获取距离观测值，在DTM的生产中省去了等高线提取过程，DOM和DSM的生产效率高。

LIDAR技术满足了地理国情监测关于数据快速获取、全天候获取以及快速处理的要求，同时能够一次性获取地表、地面的三维和影像数据，一次飞行可以生产DEM、DSM、建筑物三维建模、重大工程立体重建、建筑物三维建模、电力线路、公路铁路等信息的提取和分析，具有速度快、处理简单、一摄多用等优势，在地理国情监测工作中必将大力推广应用。 （三）无人机遥感技术

无人机遥感（UAVRS）技术作为航空遥感手段，具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等优点，是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充。无人机航摄系统是高分辨率及高精度遥感影像获取和处理的崭新技术。它以无人驾驶飞行器为飞行平台，负载数码相机、数码摄录机等数字遥感设备进行拍摄和记录，通过遥感数据处理技术进行影像的同步传输，以实现对地理信息国情的实时调查与监测。相对于传统的航空遥感平台，无人机遥感具有很大的优势：（1）运营成本低，传统的航空遥感平台费用相当高昂，并且受审批、天气、成本等非技术因素影响较大，而无人机不受这些因素影响，且更加方便快捷。（2）性能优异，无人机可按预定飞行航线自主飞行、拍摄，航线控制精度高，飞行姿态平稳，适应不同的遥感任务。（3）高分辨率遥感影像数据获取能力更强，无人机搭载的高精度数码成像设备，具备面积覆盖、垂直或倾斜成像的技术能力，获取图像的空间分辨率达到分米级，适于1∶1万或更大比例尺遥感应用的需求。 三、地理国情监测对遥感科学发展的意义

一些常见的地理信息，如位置、高程、深度、面积、长度等，反映了某一方面的信息，多是单一的、离散的。相比之下，地理国情监测则是对一定区域内各种地理信息的整合与分析的结果，涉及土地、交通、水系、居民地分布等多方面的地理信息，是多种类地理信息的综合集成。此外，地理国情监测具有时间性、现势性，往往反映了一定时期内地理要素的发展变化状况。因此，地理国情监测中的信息获取方面更加注重多平台遥感信息的获取和多源信息的综合应用，它极大地推动了遥感科学的全面发展与创新。

大力发展空天地一体化遥感平台体系，丰富传感器种类，形成覆盖超低空、低空、高空等不同高度，具备光学、雷达、激光数据获取能力的完整地理信息数据获取体系。同时建立各类数据间的共享模型，定义节点间的接口和协议，提高数据获取的动态响应能力，解决多样化并发任务条件下，多平台、多传感器、多时间分辨率、多空间分辨率和多频谱分辨率遥感数据及其处理服务的广泛共享、有机聚合与高效协同，实现多源遥感数据的有效协同应用。构建高速

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网络模式下的并行分布式、一体化、自动化和智能化的多源对地观测数据处理平台，提供地理信息数据快速处理手段与技术工具，增强大规模、多源异构数据的快速处理能力，实现对多源对地观测数据高效能处理和智能化解译。

研发新一代遥感数据处理通用平台，实现多平台、多传感器数据一体化综合处理，以及高精度大规模处理和满足特定需求的快速实时处理，装备新型软件实现跨地域的协同处理、远程共享和远程调用。研制高性能遥感数据集群自动化处理软件，突破适用于遥感数据集群处理的并行处理技术、网络环境下高性能遥感数据协同处理关键技术，发展基于云计算技术的海量地理信息数据处理装备。发展具有地理信息动态变化发现与分析功能、增量处理及服务功能、数据增量更新功能的技术装备，提高地理信息增量更新处理能力。制定包括支持交换共享的地理空间信息时空参照规范、模型描述、数据格式、接口规范等地理空间信息数据交换标准，实现异构地理信息系统之间实现基于统一数据模型和空间定位基础的数据交换模式。依据统一技术标准和规范，对现有地理空间信息数据进行一系列的加工处理，实现地理要素相关社会经济、自然资源信息的分级、重组与集成、整合，形成包括地理实体数据、地名地址数据、影像数据、高程数据等为空间量化指标的经济社会发展和人口、资源、环境、生态等系统的地理国情信息本底数据库。

发展新型遥感影像解译与目标识别装备、遥感影像智能解译的尺度模型及多尺度分析装备、基于目标的遥感影像智能解译与变化提取装备等，应用传感器定标技术、地球物理参数与四维数据同化等技术，实现几何与物理方程融合的遥感定量化反演，配备新一代智能化遥感数据解译与定量分析软件。 四、结语

地理国情监测是一项复杂的系统工程，它对地理信息提出了更高和更广泛层次的应用要求，是我国遥感科学发展的重大挑战和机遇。准确掌握各种地理国情信息满足社会各类需求成为地理国情监测的主要目标，通过推进地理信息监测实行与普及，大力发展遥感科学技术实现科技的创新与进步，遥感科学借此春风必将迎来更大的发展空间。 参考文献

[1] 王玲.地理国情监测基本概念和内涵辨析[A].第十四届华东六省一市测绘学会学术交流会[C].2012.

[2] 万芳琦，熊淑娣.地理国情监测的思考与试验[A].第十四届华东六省一市测绘学会学术交流会[C].2012.

[3] 李俊锋.关于地理国情监测的探讨[J].北京测绘，2012，2.

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[4] 马万钟，杜清运.地理国情监测的体系框架研究[J].国土资源科技管理，2011，6. [5] 王保国，苏小霞.LIDAR技术在地理国情监测中的应用[A].第十四屑华东六省一市测绘学会学术交流会[C].2012.

[6] 钟先坤，张贵和，张登波.浅谈地理国情监测与测绘高新技术[J].江西测绘，2012. [7] 雷德荣.浅谈地理国情监测的内涵和原则[J].中国测绘杂志，2011.

[8] 何忠焕，左志进，吴贤宇，万冉冉.关于开展地理国情监测工作的几点思考[J].江西测绘，2011.