卫星遥感在地理国情普查中的应用

卫星遥感在地理国情普查中的应用

聂荔¹   代莉²    聂焱²

湖北省航测遥感院¹  430074

湖北省测绘工程院²430074

摘要：随着全国地理国情普查工作的全面展开，依据地理国情普查的内容和要求，卫星遥感影像成为地理国情普查时点核查数据更新和修正主要数据源影像依据。卫星遥感将是未来实现持续地理国情监测的主要手段，大大减少了户外工作量。因此，时代的背景下，以地理国情普查项目为研究背景，根据国家规定采集分类要求，将卫星遥感作为地理国情普查信息提取的应用方法，为今后地理国情可持续监测工作提供基础条件。

关键词：卫星遥感；地理；国情普查

一、引言

    随着我国各方面综合实力的不断增强，生态环境等问题也开始逐渐凸显。我国地形环境十分复杂，例如：各种内涝、地质灾害等不良因素产生，成为了大家重点关注的重点[1]。为适应社会经济发展、国防建设和科学管理的需要，加强基础测绘和地理国情监测，已经上升到了国家的高度。在我国当前发展局势下，传统的地理信息获取方法，不仅工作强度大，并且投入人力财力大，已经不能适用于当前的发展需求。卫星遥感影像已逐渐成为快速获取地理信息数据主要数据源。基于多种地理单元开展基本地理国情的统计分析，建立地理国情监测业务体系和成果的审核发布机制等，满足经济社会发展和生态文明建设的需求。

二、地理国情普查的内容与技术

（一）地理国情普查的内容

    开展的地理国情普查是一项重大的国情国力调查，不仅可以了解国情，与此同时，还可以把握国势，立足实际情况，制定国策。基本地理国情、综合地理国情、专题地理国情等都属于地理国情普查的内容，并且涉及的范围较为广泛，如：地形地貌、植被覆盖、水域、荒漠与裸露地、交通网络等[2]。有地表覆盖普查内容，有地理国情要素普查内容，其基本内容的确定综合考虑了土地利用、生态环境、经济状态各方面因素。

（二）地理国情普查的技术路线

     地理国情监测是综合利用卫星遥感对各时期测绘成果档案资料进行综合，动态化监测自然地理要素，形成一系列监测数据、地图和研究报告等。此种方式，是开展地理国情监测是准确掌握我国国情国力的有效途径。使用卫星遥感，可以通过多源信息辅助判读与解译的方法等进行地理国情信息统计与技术路线等内容分析。卫星遥感技术中，计算机自动解译影像是标准样式识别技术的具体运用。利用计算机特定的程序设计语言编写影像中地物呈现的表面外貌、形状及其环境等多种特征信息，逐一认知性质与关系的应用过程。作用可应用于国土资源与环境的调查，要按照不同的分辨率，对地表信息实施描述。

三、卫星遥感在地理国情普查中的应用

（一）高分辨率卫星遥感在地理国情普查中的应用

（1）直接用于数据采集

     图像分割是指按照不同的特点将图像划分为不同的区域，在进一步地优化和目标提取中，从而达到正确理解、合理描述、成功分析图像的目的。多尺度分割的前提是确保损失最小的影像信息，使得分类结果更加客观。高分辨率遥感影像信息提取的基础是多尺度分割，最大的特别地方就是自动分类。地理国情普查中，要是使用高分辨率遥感影像的方式完成数据采集。那么，所包含的主要内容，可以分为计算机自动分类、人工解译、外业调查等，这些内容，都要按照实际的需要进行落实，也就是说，需要按照影像的质量、信息提取的类型方式，选择合适的方式[3]。高分辨率遥感影像的分割最重要的是分割算法的选择和最优分割尺度的确定。分割算法的选择上，主要是按照有棋盘分割、四叉树分割和多尺度分割等几个常见的方式，合理地进行选择。然后根据每个波段的权重，迭代运算至完成多尺度分割操作。从最优分割尺度确定看，每一种地物类型都有各自的最优分类尺度，通常通过设置这些参数来确定最优分割尺度。不同的分割尺度对不同地物的分割结果也不尽相同，设置不同的分割尺度（30、50、80、100、120）。在计算机自动分类的过程中，构建规则提取信息的时候，还会进行有效的监督分类。

（2）时点数据核查与修正

   由于分类结果依赖选择的样本，需要在迭代步骤中，通过校正典型的对象样本进行改正。人工解译和编辑主要是在分割和分类的基础上，需要采用时点时间的卫星遥感影像进行核查和时点数据更新，这样做的主要目的，就是为了进一步保证内容的真实性和精确性。高分辨率卫星遥感数据源，类似于航空摄影遥感影像，对初步解译结果进行了图斑的合并、拆分、删除、添加、边界修订等编辑。为了进一步防止出现较大的单景影像幅面的情况，采用 RPC校正法、卫星控制点库与 DEM 纠正法等方式，这样的情况下，才可以保持信息的精确性。不仅如此，相关的人员，还要根据实际情况，按照卫星遥感集影像的时点数据进行核查、更新，这样做的主要目的，就是为了进一步保证时点数据准确无误。在相关的工作人员，在获得了高分辨率卫星遥感影像以后，这个时候，通过坐标、像元空间分辨率，即可完成对应的校正工作，有效的完成影像分割，为下一步的解释、分类等做好有效的基础准备。通过一种遥感测绘数据进行地物地貌分类信息的提取方法和原理，总结了人工判别分类解译与自动判别解译方法进行综合应用。我国也开展了一些在土地利用与生态环境方面的监测，并且在很多的地方，已经获得了一定的成效。卫星传感器对地物进行观测时，DN 值转换为大气顶层太阳辐射亮度，大气散射改变了进入光线的传播方向以后，消除这些大气影响的过程就是影像的大气纠正

[4]。遥感影像几何纠正步骤一般的情况下，可以分为以下的几个点，使用工具，在第一步的时候，需要统一原始遥感图像与纠正后遥感图像的坐标系。在第二步的时候，通过对比原始影像与纠正后影像，即可结合实际情况，有效的找到明显的地面控制点对。在第三步的时候，通过建立畸变数学模型，不仅是为了找到合适的地面控制点对，与此同时，也是为了求解畸变模型参数。在这个模型当中，即可结合实际情况，做好对应的纠正工作。在经历纠正之后，就需要在卫星影像的基础上，进行几何纠正处理。

（二）中分辨率卫星遥感在地理国情普查中的应用

（1）中分辨率卫星遥感影像的优势

    中分辨率遥感卫星回收影像的周期较短，一般都是分辨率在 15—30 m 的卫星遥感影像。Landsat － 8、HJ － 1A/B、GF － 1WFV 影像数据等，都属于中分辨率卫星遥感影像，在当前发展的过程中，使用的频率相对较高。在实际的地理国情普查中，使用中分辨率卫星遥感影像占据有多优势性，具体地可以分为以下的几点：第一点：周期短的优势。就像Landsat － 8影像，需要重返的时间是保持15天，或者是保持16天，在这样的环境中，重返的周期就保持在2天左右。高分一号 WFV传感器的周期需要保持在4天左右，在这样的较短的情况下，即可获得自己想要的相关数据，并且覆盖率比较多额高，可以在不同的时间段中得到不同的有效数据和合理数据。第二点，就是相对来说，宏观性较强。也就是说，一般的情况下，中分辨率卫星像幅都是保持在180 km 以上的位置，在这样的范围内，即可获得大面积的相关信息，为下一步的探究提供基础准备。第三点，所展示的是光谱分辨率高。从这里可以直观地看到，高分辨率卫星遥感影像主要是分为三个不同的阶段，需要的光谱分辨率并不是十分的高。就拿Landsat － 8来说，就具备九个不同的波段，这些波段相对来说，都是光谱分辨率较高的情况。在这里即可根据光谱的主要特点，制定出相关的光谱影像，在一定的情况下，也更加容易完成快速的识别工作[5]。从以上的内容中，可以直观地看到，中分辨率卫星遥感都展现了自身特有的优势性，这些优势在地理国情普查的过程中，可以展现出自身有效的价值。

（2）中分辨率卫星遥感在地理国情普查应用

     第一，从变化点侦测的角度看，就是需要按照一定的时间点，分析地理国情普查地物核查，有效的探究卫星遥感影像，要是使用高分辨率的，这个时候，所得到的数据可能是相对不完整的。换个思维进行分析，还会导致工作量增加，使用的周期增强，费用提高。要是使用中分辨率卫星遥感影像，就不会出现这样的情况，能快速准确地发现变化地区，在这个区域确定以后，就可以根据这个情况，采集到相关的信息。第二，从分类准确性评估的角度看，在进行地理国情普查数据的过程中，更加直观地使用中分辨率卫星遥感影像，进来监督样本，最大限度完成计算机监督分类，做好各项数据的统计工作。地类统计数据与地理国情普查统计数据在实施对比的时候，也可以评估相关的地理国情的普查分数，并且探究其中的稳定性，找到合适的规律。

（3）技术方法与流程

    首先，从整体的角度分析，需要先探究的是影像融合处理。这里主要包含了多光谱的合成和全色光谱融合部分。然后是思考影像增强处理部分，Landsat － 8 影像从本质上看，基本上是不需要特别的增强的。思考色彩均衡化部分的时候，两景影像色彩相对来说比较得相近，但是并不是十分的明显。影像裁切的部分，需要按照 1∶ 50 000 标准做好相关的划分工作，并且将这些裁剪成为矩形。从计算机对比分析的角度看，还需要思考到影像叠加、色彩差异与阈值分析等部分，这些区域都要结合物体的变化，进行深入的分析对应方式。其次，从技术流程的角度看，农作物收割时间不同，需要利用耕地范围进行过滤。此外，还会遇到一些其他方面的问题，像非地类变化的变化图斑如何处理。植被的季节变化图斑这样的情况下，是植物的颜色出现变化，才会存在这样的情况，在遇到这样的情况下，普查数据就会自动化地处理，一般这样的情况都是使用到离城市比较远的地方。此外，还会出现影像有效性问题，这些起始点的时间段，会出现很多的云。这个时候，即可使用影像拼接的方法，建立四景影像。从有效光谱问题的角度看，需要使用 432( ＲGB) 波段完成对应的合成工作，虽然说不一定可以达到有效的效果，但是，可以根据不一样的天气环境，完成不同波段的对比，分析植被的变化，展现较强的监测效果。阈值设置问题上，可以直观地看到，阈值越大，分类尺度越大，但是相对来说，完整性又不是很好。阈值太小的情况下，就会出现道路等狭长地类识别连续性不好的情况。这个时候，在进行具体操作的过程中，相关的技术工作者即可根据自己的实际经验，前来判断和分析对应的相关经验。

（三）地理国情普查应用类型

第一，在布局经济建设中的应用。地理国情普查本身就是一个常态化的工作，当中包含了很多的内容，需要对相关的数据进行获取和处理，尤其是一些有规律的和持续性地获取内容。由于经济布局和建设都是普查中不可或缺的一部分，可以为以后的经济结构调整做好基础准备。也可以根据卫星遥感技术的需要做好定位和细化工作，分析这些内容所获得的数据。利用计算机的方式做好汇总，保证综合性，结合不同的结构做好划分工作。第二，在地表自然中的普査。对于土地资源的调查，很多时候，要根据面积有限性，还有面积的利用情况，分析土地的位置和固定点，探究对应的影响因素，解决技术难题问题。收集宏观的信息，保持信息的丰富性。森林资源的调查中，还要考虑到周期性，并且进行动态的跟踪，分析覆盖范围，提高技术的精准度，保持低成本。水资源的普查中，就需要对河流等进行动态的检测，找到不同的特点，分析空间布局，找到逻辑关系。第三，在生态普查中的应用。可以动态地检测地球表面很多生态环境，还可以对固体废弃物做好调查工作，这些都会对生态环境分析做出贡献。第四，在人类基本活动中的应用。在卫星遥感技术应用之后，就要及时地分析各个区域之间的数据利用和分析，保证信息精确的信息获得程度。

总结：地理国情普查内容的基础上，详细论述了卫星遥感在地理国情普查当中的应用。对遥感数据的信息提取技术进行了验证，并且找到地理国情普查信息提取应用中的优势，减少外业调查的工作量，缩短工期。鉴于此，相关的工作人员，应该秉承科学发展的主要思想，大力推广卫星遥感技术，有效的增强地理国情普查的质量。

参考文献：

[1]魏宝安,袁红,唐基文.基于精灵4 RTK无人机的地理国情监测遥感解译样本采集的应用研究[J].测绘与空间地理信息, 2021, 44(9):171-172,175.

[2]伊丕源,黄树桃,郭里,等.核应急遥感应用现状及"高分卫星"应用潜力分析[J].世界核地质科学, 2022(002):039.

[3]蒙利,赵燕伶,郝旋捷.遥感技术在秦岭北麓国土资源卫星遥感监测中的应用[J].陕西地质, 2022(001):040.

[4]赵晓燕,谈树成,李永平.高精度卫星遥感技术在昆明市矿山地质灾害调查中的应用[J].  2022(4).

[5]方圆,金丽华,武丽梅.基于卫星遥感影像的1:10000比例尺地形图更新技术研究[J].测绘与空间地理信息, 2022(045-0z1).