面向地理国情监测的外业调绘系统关键技术论文_朱兴军

面向地理国情监测的外业调绘系统关键技术论文_朱兴军

摘要:地理国情监测是一项重大国情国力调查,是一个国家基础性、战略性资源,是城市规划、建设和减量治理的重要基础,也是监测“城市病”的重要手段,具有不可替代的重要作用。以满足国家监测要求、探索城市监测特色、服务城市规划内容为建设目标,围绕城市地理国情监测的内容指标、数据获取、分析模型、应用服务、工艺流程和监测模式等技术开展创新研究及方法集成研究。本文基于面向地理国情监测的外业调绘系统关键技术展开论述。

关键词:面向;地理国情监测;外业调绘系统关键技术

引言

未来几年将是全省各个功能区全力调整空间结构、优化人口、经济、产业布局、完善功能定位的关键期,也是地表覆盖频繁变更的时期,因此,建议持续开展各省主体功能区常态化监测工作,在动态掌控主体功能区运行状态和合理修订主体功能区规划、服务政府科学管理和决策、优化各省国土空间开发格局等方面都有着重要意义。

1规划目标监测

到2020年主体功能区主要目标,基于基础数据库,分别从空间结构、空间利用效率、国土空间开发格局、基本公共服务以及可持续发展能力五个方面监测规划目标的落实情况。(1)空间结构监测主要是监测建设空间、农业空间和生态空间,开发强度、可利用土地资源以及江河湖泊等主要水面面积;(2)空间利用效率监测主要是监测单位建设空间的经济产出、城市人口密度、粮食播种面积和粮食产量;(3)国土空间开发格局监测主要是监测开发建设地区经济总量及人口比例;(4)基本公共服务监测主要是监测不同功能区以及同类主体功能区之间城镇居民人均可支配收入、农村居民人均可支配收入、人均财政支出的差异;(5)可持续发展能力监测是监测全省林木覆盖率、地表水好于III类水质的比例、空气质量二级以上天数比例。监测成果为促进国土空间结构优化配置、促进资源向优势空间集聚、加快国土空间开发格局更加清晰、促进基本公共服务均等化、提升可持续发展能力提供服务支撑。

2分类标准

地理国情内容分类包括地表覆盖、地理国情要素、地表形态3个方面的数据,采用三级分类体系,具有精细准确、公正客观等特点。地表覆盖分类反映地表自然营造物和人工建造物的自然属性或状况,地类划分细致客观,为全覆盖要素,较少关注人对土地的利用方式和目的意图等。地理国情要素分类反映城市人文要素或自然要素实体以及自然地理单元,其中城镇综合功能单元是城镇居民地内部依据功能和权属划分的空间单元,为非全覆盖要素,在一定程度上反映土地使用功能,其地类划分相对笼统。部分城市结合实际发展需求,在国家和省级指标体系基础上,适当调整细化了地理国情内容指标,如武汉市将耕地、园地归并为种植土地,而将林地、草地归并为林草覆盖,扩充和细化城市级基础性指标,新增地下空间利用、专题管理单元2个一级类。规划用地分类是以土地利用为主的分类标准,从自然资源被利用的过程以及人对它的影响出发进行类别划分。

现行2011版国标中城乡用地分类与城市建设用地分类是包含关系,且均采用大中小三级分类体系,对建设用地划分较为细致而对非建设用地的划分相对笼统。而2018版国标将分类标准调整为城乡用地分类、城市建设用地分类、镇建设用地分类、村庄建设用地分类4部分,且对非建设用地作了进一步细化和扩充,形成1大类、3中类、12小类,在一定程度上促进了其与地表覆盖分类中耕园林草水等地类的对接。此外,分类标准的差别可能导致同一地类的定义也存在差异,继而造成地类划分的不同,如对于2栋楼房,地理国情监测可能采集为工矿企业,规划用地认定为商业服务业设施用地(商务设施或其他设施)。

3 构建全流程、多种类、立体化的城市监测技术体系

(1)突破了多项基于高分辨率遥感影像的城市典型要素提取关键技术,提高了解译精度和效率。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆融合直角点和直角边特征的居民地提取技术,克服了单一特征漏检率高和地物易混淆问题;提出了基于形态学建筑指数MBI的建筑物提取技术,能减少建筑图形损失;提出了基于阴影监测指数SDI的阴影提取技术,可有效去除半点噪声;提出了基于全卷积神经网络的道路提取方法,利用网络首层卷积结果校正道路中线,解决了人工选取简单特征提取道路效果不理想以及深度神经网络隐藏层信息应用较少的问题,提取正确率达到87%。(2)研究了高分遥感影像数据城市地表信息快速变化精细检测技术,快速提取和发现变化信息。构建了基于高分辨率遥感影像分割、多时相影像自动匹配、基于规则集疑似变化信息提取、变化图斑优化等关键技术,重点对城市绿地、建设用地、疑似违法建筑、城市开发边界等城市地表信息快速检测,比人机交互发现变化效率提高85%以上。

4地理国情监测软件研发技术

4.1数据加密压缩

采用空间换时间的思想,对于高分辨率影像,采用了多层次金字塔和压缩技术,来减少IO和CPU运算,提高浏览流畅度。对于复杂密集的矢量数据,除了建立高效空间索引之外,还对数据进行分层压缩,以最快速度来操作数据。具体基于霍夫曼重构算法的空间数据无损压缩存储方法,在不破坏数据、不降低影像分辨率的情况下数据压缩率达85%以上,解决了云平台环境下的野外调绘装备大数据传输、安全保密、快速渲染等技术难题。其主要步骤包括:①根据待编码信息的统计特征(熵),按出现频率的大小从下到上构建编码树;②按类似于前序遍历的方法递归地遍历编码树,对于连接左子树的边赋予边码为“0”,连接右树的边码为“1”。反过来亦可;③计算从“根”到“叶”的编码序列,得到某字符的编码。

4.2解译样本采集

遥感影像解译样本的采集,是为了直接形象地提供地表形态说明。每一个照片必须代表着某处的地表数据的类型,以及相对应的遥感影像图切片位置。先进行图层分类设置,考虑到部分人员对某些应用类型不清楚其层级归属关系,系统设计提供了“图层查找”方式优化操作体验。在全部的图层列表中只需输入待查询的地理国情要素或者地表覆盖类型的拼音首字母、部分字母,即可快速定位至所需类型。设置完地理国情分类后,下一个关键技术是实现样本点坐标的采集。采集样本坐标后,如何关联其对应的“地面照片”则是地理国情监测外业调查软件下一个需要解决的关键问题。采用的模式是采用隐藏式属性关联法将拍摄的照片作为不显示的属性与样本地物进行内部关联。拍摄效果不佳的照片可删除与地物的关联关系。

结束语

生态文明建设是实现经济可持续发展的必然要求和重要方向。将生态文明建设列为建设中国特色社会主义“五位一体”的总布局之一,成为全面建成小康社会任务的重要组成部分。《生态文明体制改革总体方案》要求树立“自然价值“”自然资本”“山水林田湖”及大气是一个生命共同体的理念。在生态文明探索过程中,定期开展生态环境评估是检验生态建设成效的有效手段。因此,有必要建立一套突出反映自然资源生态质量状况的指标评价体系,定期开展生态质量状况评估,便于及时发现生态文明建设过程中取得的成就和存在的问题,有利于地方政府更好地从生态保护和绿色发展的角度选择合适的发展路径,同时,评价结果也是领导干部责任追究和自然资源离任审计等生态文明制度改革的重要技术支撑。

参考文献

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论文作者:朱兴军

论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第3期

论文发表时间:2020/4/22

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