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技术对于全国首次地理国情普查与监测的重要性,是不言而喻的。它贯穿在数据的获取、监测、共享等所有环节。目前哪些技术难点需要攻破,未来哪些技术会催生出来等问题是大家普遍关心的。

第一次地理国情普查与监测将在2013年7月1日正式启动,其试点工作早在2011年就已经开始进行,这项工作的重大意义如中国测绘科学院张继贤所言,通过地理国情监测工程来实现由地图标注向国情信息的跨越,实现单纯的从数据服务向决策支持服务的转化,其重要性自不待言,但是如何实现跨越与转变呢?

毫无疑问,技术是不可或缺的一环,它贯穿在数据的获取、监测、共享等所有环节。具体而言,在每一个环节需要哪些新技术,技术的标准如何界定,目前在技术实现上存在哪些困难等问题是大家普遍关心的。带着这些问题,《3S新闻周刊》走访了国家测绘地图标注局地图测绘司司长白贵霞、中国测绘科学研究院院长张继贤等人,试图揭开助力地理国情监测的新技术之神秘面纱。

  

技术层面面临的三个突破

首次地理国情普查与监测,数据的完整、真实、可靠至关重要,所以对数据采集和后期整理提出了更加严格的要求,而目前的情况是没有现成的、完善的技术体系,地理国情的内容、采集标准和规范、采集方法和流程等一系列问题都没有成熟的经验可以借鉴。因此,普查工作必须做好顶层设计,大胆探索,在现有技术、标准及人才队伍的基础上,依靠前期试点、试验,完善地理国情普查内容与指标体系、不断优化流程、沉淀技术、培养技术队伍,为全国地理国情普查奠定基础。承担地理国情普查与监测的总体设计的工作的中国测绘科学院张继贤院长告诉记者,在技术层面有三个方面需要突破

首先是遥感信息提取与解译技术,主要需要提高影像自动分类的精度和效率;这就涉及到生产作业的技术体系,比如说作业员如何能从影像中解译出和普查有关的要素。目前存在的问题是,数据量太大,一般的硬件承载不了,另外,如何通过自动化、半自动化的手段支撑大家解义判读?二是地理要素变化检测技术,关键是获取地理要素和重点区域的变化信息,准确揭示空间分布及发展变化规律;三是地理国情监测信息统计与分析技术,统计分析结果的好与坏,决定了能否将普查、监测的信息和数据,转化成能够决策共享的国情信息,如何在众多地理国情普查数据的基础上提炼、总结与分析出与国计民生密切关联的地理国情信息,形成特点鲜明、准确权威的地理国情报告及成果,是地理国情普查需要积极投入力量的一个重点和难点。

  

六项技术助力普查与监测

面对以上三个方面的挑战,国家测绘地图标注局作为牵头单位,在首批10个省份试点的基础上,确立了六项技术方法

第一,在普查阶段,确立多源遥感综合检测技术和内外业一体化调查技术。一方面,利用利用遥感技术宏观、动态、快速、准确、及时的特点,以多分辨率、多时间频度的光学、雷达、LiDAR遥感数据为主要数据源,大范围、多层次、多视角获取反映地理国情信息的遥感数据。充分利用当前航空、航天、地面遥感对地观测的最新成果和技术,结合地面实地调查与验证,保证地理国情监测成果的真实、可靠、准确。另一方面,开展地理国情信息普查与监测,需要采用内外业一体化的调查手段,按照内业预判、外业调查、补绘调绘的方法实施。在内业高精度遥感影像判读的基础上,采用全球地图标注卫星系统、无线通信和移动终端等技术设备,开展地理国情要素移动式、网络化外业调查和验证,快速采集和编辑调查数据,既保证监测成果客观可靠,又保证成果精度精确统一。

第二,在后期数据处理阶段,确立多源数据融合与处理技术和遥感信息信息与解译技术。一方面针对不同普查和监测地区的特点,综合利用多种遥感数据源,从空间信息、光谱信息等方面进行深入挖掘,采用全色影像和多光谱影像融合处理、光学影像和雷达影像融合处理等技术手段,为高精度地理国情信息获取提供基础。同时,地理国情监测数据体量大、类型多,要采用遥感影像数据集群分布式处理、地面调查数据实时动态处理、专题数据空间化处理等技术手段,实现地理国情监测数据的快速、高效处理。另一方面,针对不同自然、人文地理要素的特点,建立地理要素特征库与解译知识库,构建地理国情监测信息提取等级体系,采用典型自然地理要素提取与解译技术、重要人文地理要素提取与解译技术等,建立多维动态遥感数据形态、时态、纹理和空间关系等特征提取及其优化组合方法,实现网络化信息提取与解译判读。

第三,在后期数据检测阶段,确立地理要素变化检测技术、地理国情信息统计与分析技术、数据动态管理与可视化技术。首先,采用多源多时相遥感影像对比、高分辨率遥感影像与已有基础地图标注数据对比等技术手段,对地理要素进行变化检测,判断地理要素是否变化、确定发生变化的区域、鉴定变化的类别、评价变化的时空分布模式等,获取重要地理要素和重点区域的变化信息,准确揭示空间分布及发展变化规律。其次,实现基本统计、分析与评价、模拟与预测、数据挖掘的模型统一存储管理,建立面向地理国情信息的统计分析模型方法库,按照不同的统计单元,统计地理国情的空间描述信息和数量信息,从不同的维度综合分析地理国情信息内在的空间特性、相互关系,揭示它们的分布规律和发展趋势。再次,建立分要素分级分层的时空编码,实现多版本地理国情监测数据的动态关联,对地理国情监测信息进行动态管理。采用高效时间索引技术、计算机动画技术等进行地理国情信息变化的模拟,真实地反演地理国情监测要素的变化过程,利用动态符号、动态统计图表、动态标注等方式,逼真、形象、动态地展示地表实际状况及变化。

  

地理国情监测催生新技术

全国首次地理国情普查与监测,不仅仅会产生巨大的社会效益、经济效益,也会推动对未来的地图标注技术的进步。首先,在数据获取方面会催生一个技术体系,即未来地理国情监测是需要构建一个卫星系统、航空系统、低空系统、地面系统和加上光学的手段、雷达的手段、激光的手段、红外的手段等这样一个立体数据快速获取的体系。这个和我国目前的普查手段要丰富很多。只有这样才会实现所谓的动态监测,才会有更加详实的数据资料来支撑我们的地理国情监测。

其次,地理国情监测是测绘事业发展转型的一个助推器。建立上文提到的数据获取与分发体系,需要众多通过技术突破形成相应的技术产品,来支撑整个事业发展。这样的工作并非一朝一夕可已完成,需要大量的企业来进行技术的研发与装备的研制。再次,地理国情监测最终会实现共享,面对如此庞大的数据库,一定会生发出有关于信息深加工和再生产的硬件和软件产品,从而真正拉动应用,形成经济效益和社会效益。(文|本刊高级编辑 张玉娟)

 

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