地理国情监测数据规范化设计研究.pdf

地矿测绘 2 0 1 5 ， 3 1 ( 4 ) ： 4 3 4 6 S u r v e y ing a n d Ma p pin g o f Ge o l o g y a nd Min e r a l Re s o ur ce s 43 CN 5 31 1 2 4 T D I S S N 1 o o 7 9 3 9 4 地理国情监测数据规范化设计研究 陈文彬 ( 9 5 9 5 6部队 ， 陕西 西安7 1 0 0 6 1 ) 摘要 ： 文章对地理国情监测的内容、 方法 、 特点进行分析， 探讨要素的分类体系。通过对监测数据的提取和处理方法的研究 ， 提 出了数据标准化设计的方案， 并基于 U ML构建了地理国情监测数据库。 关键词： 地理国情监测 ； 数据规范化 ； 要素分类 中图分类号： P 2 0 8 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 7 9 3 9 4 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 4 3 0 4 No r m a l iz a t io n De s ig n o f Ge o g r a ph ic Na t io na l Co nd it io ns M o nit o r ing Da t a CHEN W e n b in ( 9 5 9 5 6 T r o o p s ， X ia n S h a n x i 7 1 0 0 6 1 ， C h in a ) Ab s t r act ： By a n a l y z in g t he co n t e nt s， me t h o d s a nd ch a r a ct e r is t ics o f g e o g r a p hi c n a t io n a l co nd it io n s mo n it o r in g， t his a r t icl e d is cus s e s it s e l e me n t cl a s s ifi ca t io n s y s t e ms Th r o u g h r e s e a r ch o n t h e me t h o d o f p r o ce s s i ng a n d e x t r a ct i o n o f t h e no - ni t o r in g d a t a， a s ch e me a bo u t t h e da t a n o r ma l iz a t io n d e s i g n is p r o po s e d An d b a s e d o n t hi s， t h e g e o g r a p h ic n a t io n a l co n d i t io n s mo n it o r i ng d a t a b a s e wit h UML is e s t a b l is h e d K e y wor ds： g e o g r a p h ic na t io n a l co n d it io n s mo ni t o ri n g； d a t a n o rm a l iz a t io n； e l e me n t cl a s s i fi ca t io n s 0 引言 地理国情监测是以地球表面 自然物体、 生物体和人文现象 的空间分布规律、 相互关系及其特征为研究内容的一项 国家基 本情 况调查评估活动 。主要 意义是 从地理空 间的角度客观综 合 的展现国情国力_ l - 2 。地理国情监测关键是对历史测绘成果档 案数据、 现势数据的整理、 采集、 分析， 目的是形成反映各类资 源、 环境 、 生态、 经济要素空间分布及其发展变化规律的监测数 据 、 图件和研究报告， 为决策提供支撑 ， 同时为地理空间数据的 共享和交换提供技术保证 J 。 中 国的地理 国情监测 工作开始于 2 0 1 2年 ， 与美 国、 欧洲 、 日 本等国家相比， 起步较晚， 由于中国特殊的地理空间分布和广阔 的国土面积 ， 使 得 地理 国情 监 测工 作 的难度 更 大 J 。 同时 ， 由 于缺乏统一的、 有效的监测数据的规范化体系支撑， 进一步加大 了监测结果分析和呈现的难度 J 。因此， 地理国情监测工作的 首要 任务是根 据监测 的范 围、 内容 、 指标 、 分类 体系等 建立数据 标准和目录体系， 强化数据的组织形式和呈现方式， 采用规范化 的数据管理体系， 使地理空间信息和地理国情监测数据的管理、 存储 、 检索更加便捷 、 高效 、 快速， 为监测数据的应用提供支撑。 为此， 本文对地理国情监测的内容、 方法、 特点进行分析， 探 讨要素的分类体 系。通过对监测数据的提取和处理方法 的研 究， 提出数据标准化设计与实现的方案， 并基于 U ML构建了地 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 81 4 理国情监测数据库 ， 以促进监测数据的分发、 共享和应用， 引领 与推进地理 国情监测工作 。 1 地理国情概述 1 1 地理 国情 的概念 地理国情是指地表 自然和人文地理要素的空间分布、 特征 及其相互关系， 是基本国情的重要组成部分。是从地理的角度 分析、 研究和描述国情， 是空间化、 可视化的国情信息。地理国 情信息的基本内容包括地球表层 自然、 生物和人文现象的空间 变化， 以及三者之间的相互关系和相互特征， 充分调查 、 分析和 描述国家 自然物质的组成基础以及各种条件和因素， 使其内容 具有宏观性、 整体性 、 综合性等特点 。 1 2 地理 国情数据特征 1 2 1 数据源多样 地理国情数据包括各种来源的遥感影像、 基础测绘资料、 数 字高程模型、 各级控制点资料、 行业专题资料、 统计年鉴、 专业档 案等 。 1 2 2 数据海量性 地理国情监测数据不仅包括基础地理信息数据还包括专题 数据。基础地理信息数据根据不同的尺度构成上 T B的数据 内 容； 专题数据内容涉及各行各业 ， 范围广泛， 获取方式多样。目 前我 国 已 建 成 的 基 础 地 理 空 间 数 据 库 有 1 ： 1 0 0 0 0 0 0， 4 4 地 矿 测绘 2 01 5年 1 2月 1 ： 2 5 0 0 0 0， 1 ： 5 0 0 0 0 等， 部分省建成1 ： 1 0 0 0 0 基础地理空间数据 库 ， 地理国情普查数据依托于各级各类基础地理信息数据进行 采集和整合处理。 1 2 3时序性 强 地 理国情动态监测数 据具有时 序性的特点 ， 按 照 自然现象 或人 文现象 的活动周期或发 展规律 制定地理 国情监测周 期 ， 使 影像数据获取周期 x最大限度满足对象周期 T( n x ) 函数 ， 由于 现有的数据获取手段采用集天地空一体化的方式， 可以满足地 理国情监测时序性需求， 从而达到监测的目的。时序性特点贯 穿于地理国情监测的每一个数据要素， 有效处理时序性问题才 能体现地理国情 监测 特点 J 。 2 地理国情监测信息分类体系分析 2 1 地理国情监测内容和方 法 从地理学的角度 ， 地理国情是国家的自然地理和人文地理 国情信息的总和。而从测绘学的基本理论和研究方向出发， 地 理国情监测的主要内容涵盖基础地理国情和专题地理国情两个 方面。基础地理国情主要反映的是地球表面真实客观存在自然 要素的空间分布关系和基于时间序列的特征及趋势 ； 专题地理 国情监测是针对 地表专题应用 和人为 的 自然改造工程而开展的 专题监测活动 。 地理国情监测的技术路线是利用陆地分辨率大于 1 m遥感 影像数据为主数据源 ， 以资源三号卫星等卫星影像数据为辅助 数据支撑， 通过社会调查和历史数据整理的方式获取多行业的 专题属性信息。综合利用全 自动和半 自动遥感影像 自动识 别和提取技 术 、 空 间数 据建模技术 、 多源数据 融合 、 空 间格 网技 术、 空间数据挖掘等技术手段和方法， 内外业结合， 传统和新型 测绘设备并重 ， 开展全 国地形地貌 、 地表覆 盖 、 重要地 理国情要 素、 专题空间地理信息的普查与建库， 通过搭建统一高效的统计 分析专用平台， 对收集、 整理的地理国情信息进行统计分析， 实 现全国地理国情监测成果的管理、 发布和应用。 2 2 地理国情监测的特点 地理 国情监测从空 间的维度反 映 了我 国的基本 国情 ， 是 政 府决策的立足点和重要依据， 同时， 也是对传统的地理空间信息 的汇集和整合 ， 在大数据时代可进一步发挥地理空间数据的价 值 ， 推动测绘服务领域 的拓 展和延伸 。地理 国情监测 的特 点主 要体 现在 以下几个方面 ： 1 ) 多样性。无论是从数据源的获取方式、 数据的处理方 式、 资源的应用方式还是从服务的对象 、 服务的方式等维度上， 地理国情监测都存在多样性。 2 ) 体系化。从地理国情监测的范围、 参与主体、 应用主体 以及监测的内容和技术路线上， 都要体现为一个完整的体系结 构 ， 形成完善 的结构。 3 ) 规范性。地理国情监测是一项全 国性的综合国情普查 工作 ， 必须从顶层加强规划编制和方案设计， 同时制定标准规 范， 强化统一验收和监管， 以保证普查工作的整体性。 2 3 地理国情监测要素的分类体 系 地理空间信息要素的类型、 属性 、 关系和作用是地理信息分 类基本因素， 数据的分类必须遵循科学性、 系统性、 可延续性 、 兼 容性和综合实用性原则。通过对大量分类体系的分析比较 ， 其 中基础地理信息要素分类和土地利用与土地覆盖分类与地理国 情监测的分类体系较为稳合 J 。按照国家测绘局 G B T 1 3 9 2 3 2 o o 6 基础地理信息要素分类与代码 的分类标准， 基础地理空间信 息包括为各类应用提供空间集成的地理定位基准要素和地表形态 ( 地形 、 地 貌) 、 主要 的地物 ( 水 系、 交通 、 管线 、 居民地等 ) 和境界 ( 海陆、 政区等) 等基础地理要素类型， 具体如表 1所示。 表 1 地理国情监测要素分类 Ta b 1 Th e e le me nt s cla s s if ica t io n o f g e o g r a ph ic na t io na l co n d it io n s mo n it o r in g 3 地理国情监测数据规范化设计 3 1 地理国情监测数据获取与处理关键技术 3 1 1 遥感影像解译技术 对于不同历史时期区域影像 ， 采用人 工 目视解译 的方法 ， 可 获取区域动态变化信息， 通过对影像进行分类 ， 人工目视解译土 地利用和土地覆盖的不同地物类 。对于光谱特征和地物的聚类 性质明显的遥感影像可通过数据采集、 地形模型开发、 实地核查 与编辑 ； 结构确认、 精度评估等流程 自动获取地物的空间分布和 变化规律信息。同时， 半 自动化的影像识别分类技术也是较为 常用的数据获取方式。 3 1 2 I n S A R技术 I n S A R技术是根据复雷达图像的相位数据来提取地面目标 三维空间信息的技术。地理国情监测 中采用 I n S A R技术对大 范围区域的地面沉降进行监测， 探测厘米至毫米级的地表形变， 是进行区域性 地表形变灾害监测 的重要技术手段 。 3 1 3 内外业一体化调查技术 内外业一体化调查和信息统计与分析技术主要用于空间地 理信息的属性数据的获取 ， 以及对遥感影像的目视解译， 测量信 息实地检验以及野外踏勘 ， 可以对遥感影像信息提取的准确度 4 6 地矿测绘 2 0 1 5年 1 2月 库一重新完善方案一规模建库” 的流程进行海量数据入库。其 中， 基础测绘成果、 监测专题、 变化专题等矢量数据， 根据数据类 型、 尺度、 时间、 图层等类型通过程序实现数据自动入库； 航空像 片、 遥感影像 、 数字高程模型等栅格数据则根据数据类型、 尺度、 时相等类型通过栅格 目录实现数据 自动入库 ； 社会经济、 人 口等 相关属性信息则通过手工或导人方式直接入库存储管理。另 外， 为提高系统访问效率和检索速度， 根据数据情况及数据活动 性能对矢量、 栅格数据分类、 分级别构建空间索引， 其中栅格数 据通过构建多级金字塔结构， 牺牲数据存贮空间以提高系统响 应速度 ； 矢量数据采用格 网索引方式 并通过试 验确定合 适 的格 网级数和单元大小以提高系统响应速度。海量数据建库流程， 如 图 3所示。 图 3 海量数据建库流程 F ig 3 T h e e a s t ib l is h in g p r o ce s s o f d a t a b a s e f o r ma s s d a t a 4结论 本文对地理国情监测的内容、 方法、 特点进行分析， 探讨要素的 分类体系。通过对监测数据的提取和处理方法的研究， 提出数据标 准化设计与实现的方案， 并通过 U ML统一建模语言构建地理国 情监测数据库， 这对促进地理国情监测数据的分发、 共享和应 用， 引领与推进地理国情监测工作， 实现标准化具有重要意义， 同时也为我国地理国情监测事业的发展提供重要的信息基础。 2 3 参考文献 张继贤， 刘纪平 关于地理国情监测的若干思考 J 中国测绘学 报 ， 2 0 1 1 ( 1 2 ) ： 3 33 7 邓晓光， 吴华意， 李德仁 基于特征的基础地理信息分类编码方法 研究 J 测绘通报 ， 2 0 1 1 ( 4 ) ： 5 65 7 刘若 梅 ， 陈新湖 测绘 部 门开 展地 理 国情 监测 工作 的定位 思考 J 中国测绘报 ， 2 0 1 1 ( 3 )： 6 76 8 4 张雪英 ， 张春菊 ， 闾国年 地理命名实体分类 体系的设计 与应用分 析 J 地球信息科学学报 ， 2 0 1 0 ( 2 ) ： 6 2 6 5 5 马胜男， 魏宏 ， 刘碧松 地理信息标准研制的国内外进展及思考 J 武汉大学学报： 信息科学版， 2 0 1 2 ( 9 ) ： 7 3 7 8 6 邓 晓光 ， 吴华意 ， 李德仁 ， 章汉武 基于 特征 的基 础地理 信息分 类 编码方法研 究 J 测绘通报 ， 2 0 1 2 ( 4) ： 2 83 3 7 李辉， 吴功和 流域基础地理信息分类编码研究与实施 J 地理 信息世界 ， 2 0 1 1 ( 5 )： 1 0 11 0 7 8 刘芳， 王玲 基于动态规划思想求解关键路径的算法 J 计算机 学报 ， 2 0 1 2 ( 6 ) ： 6 7 7 3 9 郭黎， 崔铁军， 王豪， 郭健 基于面状要素拓扑关系的数据匹配技 术研究 J 测绘科学 ， 2 0 1 0 ( 1 ) ： 3 8 4 3 1 0 刘荣， 周宏军， 田为春 两种空间索引结构在供水信息系统中的应用 和对比 J 东华理工大学学报：