地理国情数据表达方法研究

1、 学号_ 密级_武汉大学本科毕业论文地理国情数据表达方法研究院系名 称：XXX XXX专 业 名 称 ：XXX XXX学 生 姓 名 ：X X X指 导 教 师 ：XXX 教授郑 重 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出奉献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 摘 要随着我国经济社会的快速发展，如何处理资源、环境、生态、人口、经济、社会各要素之间的关系，

2、构建和谐发展已经成为目前亟待解决的问题。为全面掌握我国地理国情现状，满足经济社会发展和生态文明建设的需要，2013年2月28日，国务院下发了关于开展第一次全国地理国情普查的通知国发【2013】9号下称通知，决定于2013年至2015年开展第一次全国地理国情普查工作。开展地理国情监测，对于更加充分认识国情、更加全面地掌握国力、更加科学地制定国策具有重要意义。目前我国对于地理国情监测的研究尚处于起步阶段，对于地理国情监测的内容、对象、分类还没有形成一个统一的认识。为此，系统的建立地理国情监测内容与指标体系，以全面获取地理国情的现状、动态以及发展趋势等信息，为国家重大决策和政策的制定提供依据，为相关

3、部门专业监测提供公共基础数据具有重要意义。数据是地理国情普查的基础，如何高效地管理地理国情普查数据，建立良好的数据管理模式，是提高数据快速获取、处理、统计分析能力，促进地理国情监测事业发展的重要基础。关键词：地理国情；国情监测；数据表达ABSTRACT With the rapid development of social economic, how to deal with the relationships between the various elements such as resource, environmental, ecological, demographic, econ

4、omic and social, and construct harmonious development has become an urgent problem.It has important significance to develop geographic conditions monitoring, for example more fully understand the situation, a more comprehensive grasp of national power, more scientifically formulate national policy.

5、The current research on geographic condition monitoring is still in the initial stage, the geography situation monitoring content, object, classification has not formed a unified understanding. To this end, the system for monitoring content and index system of geographical conditions in order to get

6、 the status of geographical conditions, developments and trends and other information, provide the basis for major national decision-making and policy formulation, related professional monitors to provide public data is important. Data is the Foundation of Census geography, how to efficiently manage

7、 the geographic census data, establish good data management model, is to improve the fast data acquisition, processing, statistical analysis, promote the development of geographical conditions monitoring an important basis.Key words: geographical conditions；condition monitoring；data expression目 录第1章

8、 绪论6第2章 地理国情概述62.1地理国情的概念62.2地理国情数据特征62.3地理国情监测的概念7第3章 地理国情普查73.1地理国情普查的主要内容73.2地理国情普查成果的主要应用8第4章 地理国情监测指标提取方法研究114.1基础指标提取方法114.2统计指标提取方法124.3分析指标提取方法13总结14参考文献14第1章 绪论我国地域辽阔、地形复杂、人口众多、资源多样。新时期，我国经济社会发展在取得巨大成就的同时，还必须看到产业结构不合理、城乡和区域发展不平衡、工业化和城镇化快速发展同能源资源和生态环境的矛盾等问题日益突出，耕地减少、资源短缺、环境污染、生态退化、灾害频发等问题日益严

9、重。未来20年，我国将处于大发展、大建设、大变化的重要历史机遇期，节约资源和保护环境压力更大，如何确保我国社会、经济、生态环境的可持续性发展；如何科学布局工业化、城镇化，如何统筹规划、合理利用国土发展空间；如何有效推进重大工程建设，都对地理国情信息提出了重要需求。2010年12月20日，中共中央政治局常委、国务院副总理李克强同志在对测绘工作的重要批示中明确要求“加强基础测绘和地理国情监测”，首次从国家的高度明确提出要加强地理国情监测工作。测绘地理信息发展“十二五”总体规划纲要中指出要“加强地理国情监测，提升测绘服务保障能力”，我国将全面开展地理国情监测工作，逐步使地理国情监测成果成为国家政策制

10、定、政策效果评估的重要参考，使之成为推动我国加快转变经济发展方式的有力手段。第2章 地理国情概述2.1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GDPJ01-2013地理国情普查内容与指标S.。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、综合性等特点李志刚.浅淡国情、地理国情与地理国情监测N.中国测绘报.2013-3-11(3)

11、.-国务院关于开展第一次全国地理国情普查的通知国发20139号N.中国测绘报.2013-03-05.2.2地理国情数据特征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。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而且包括专题数据，基础地理信息数据根据不同的尺度构成上TB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1：1000000，1：250000，1：50000等，部分省建成1：10000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

12、数据进行采集和整合处理。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(nx)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，从而到达监测的目的。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表达地理国情监测特点。2.3地理国情监测的概念综合利用全球导航卫星系统GNSS、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，对各时期测绘成果档案资料进行综合，动态化、定量化、空间化监测自然地理要素或者地表人文设施要素，进而对

13、地表覆盖和地理要素的变化量、变化频率、分布特征、地域差异、变化趋势等进行统计分析，形成一系列监测数据、地图和研究报告等，客观、综合地从地理空间的角度反映各类资源、环境、生态、经济要素的空间分布及其发展变化的规律，准确有效的展示我国的国情和国力徐德明.监测地理国情,服务科学发展N.人民日报.2010-3-29.。可见，开展地理国情监测是准确掌握我国国情国力的有效途径。而目前正在开展的地理国情普查是一项重大的国情国力调查，是了解国情、把握国势、制定国策的重要基础性工作。第3章 地理国情普查3.1地理国情普查的主要内容地理国情普查的内容涉及到地表自然要素和人文地理要素，所确定的135个地类中涵盖了地

14、形地貌、植被覆盖、水域、荒漠与裸露地、交通网络、居民地与设施和地理单元等方面的内容国务院第一次全国地理国情普查领导小组办公室.地理国情普查内容与指标M.北京:测绘出版社.2013.6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.2010(2):12-13.7高吉,基于 WebGIS 的自然保护区信息系统研究D. 北京林业大学,2010.8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.2008(4).9李世明.林业空间数据平台技术的应用示范研究D.中国林业科学研究,2008.10马胜男,魏宏.地理信息标准研制的国内外进展及思考J.武汉

15、大学学报,2008.。概括来讲地理国情普查内容分为两大部分：地表覆盖分类、地理国情要素。按照地表覆盖分类方式采集的内容包括其中的10个一级类，46个二级类和87个三级类。按照实体要素方式采集的内容包括其中的5个一级类，16个二级类和其中的53个三级类。3.2地理国情普查成果的主要应用1地理国情普查成果为行业发展提供基础信息支持产业发展规划就是对农业、工业和服务业三大产业及其所属部门发展布局和产业结构调整进行整体布置和规划，是指导政府产业发展的重要工具。地理国情普查成果，将从区位条件、地形地貌、土地资源、水文状况、基础设施状况等方面为制订科学的产业发展规划提供可靠的信息支持。自然条件方面需要考虑

16、土地坡度、排灌条件优劣、地下水深度、土壤性质及土壤受侵蚀强度等因素。社会经济方面主要考虑土地利用现状、单位面积产量等。结合地理国情普查中海拔、坡度、坡向等地理单位数据，为研究其对区内不同类型农业生产和作物分布的影响，并结合农田基本建设分析改造地形提供了可能。工业是国民经济的主导，制约着其他经济部门的发展和进步，对于大多数工业来讲，影响其规划布局的因素错综复杂，综合分析影响工业规划布局的条件主要有原料因素、运输因素、工业原有基础、消费因素等。地理国情普查结果中土地覆被数据直接可以为以原材料加工为主的企业布局提供信息支持。如橡胶加工企业、果品深加工企业等前期布局选址，都可以直接依据地理国情普查中橡

17、胶园、果园覆被数据的面积、区位等属性，来科学确实定企业的位置、生产规模等。另外，地理国情普查成果中基于规则地理网格、行政区域、自然地理、社会经济等多种统计单元发布的道路信息将快捷地为产业布局提供基础信息，将工业生产工程中运输费用降到最低。工业原有基础和消费因素是影响工业布局的另外两个重要因素，而地理国情普查成果中城镇综合功能单位的工矿企业、居住小区数据为及时准确确定工业布局、产量规模等提供了可能。服务业是国民经济的重要组成部分，其发展水平是衡量现代社会经济发达的重要标志。地理国情普查数据成果中地理单元、道路交通普查内容为区域发展旅游的可行性及潜力提供了直观、可靠的信息支持。地理国情普查中居住小

18、区的数量和密度在一定程度上可以反映居民数量，代表可发展旅游主体的规模和潜力;土地覆被、地形地貌、森林公园、地质公园、名胜古迹等普查数据，是发展旅游产业的硬件设备，直接代表旅游客体资源的丰富程度。2地理国情普查成果为综合决策提供客观依据决策是组织或个人识别时机综合决策指一项决策中有多个决策目标，且各目标之间存在着某种矛盾性，因而必须综合考虑各种情况，同时解决多个相互关联问题的决策。决策正确与否与一个国家、民族、社会团体的前途、命运休戚相关。在整个政府综合决策的过程中，地理国情普査成果为问题提出、解决的客观依据。例如，省情决策地图服务系统中可以包含综合省情信息、行政区划及分布、人口密度与城乡人口构

19、成、水资源分布、电力资源分布、港口设施情况、交通运输情况、全省经济开发区分布、矿产资源地域分布等，对省政府领导研究分析全省的经济和社会发展情况、制订公共服务决策提供重要服务支持。另外，地理国情普查成果为企业经济活动决策提供客观依据。经济活动是人类最基本的活动，在现代经济学中被分为宏观和微观两个层次。地理环境是人类活动的背景和基础，任何经济活动都离不开特定的地理环境。企业经济活动从古至今，都须依赖于一定的地理环境并在一定的地理区域范围内进行。地理环境为商业经济活动提供丰富的物质基础和条件及可能，影响着区域经济发展的策略、规划和实施，进而对企业投资、营销策划、商业网点的优化布局等经济活动决策产生直

20、接影响。据统计，超过80%的商业和经济数据具有空间特征或与位置有关。部分影响企业经济活动决策的地理环境因素是地理国情普查内容的组成部分之一，因此，地理国情普查结果为企业进行进行经济活动综合决策提供了地理环境数据的依掘。3为公共突发事件预警、减灾救灾及指挥调度提供准确数据质和机理突发公共事件主要分为自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件四类。随着环境破坏的日益严重，恐怖活动娼厥及安全生产防范意识淡薄等原因，突发事件给社会造成了巨大的生命和财产损失。公共预警是对突发公共事件发生前或发生后可能造成的危害程度、范围等进行预估，进而发布预警信息，是降低灾害破坏程度的有效措施之一。及时、准确地发布

21、预警信息是应对突发公共事件的有效方法。地理国情普查数据库建成后，政府、社会团体等可以根据公共预警可能发生的地点和范围，在相应的地域内叠加所需的地理国情要素、统计信息和文字信息，从而构建成一个公共预警为主题的指挥调度子系统，预防和应对自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件，减少突发公共事件造成的损失。灾害发生后，对灾害造成的损失进行及时的评估是后期展开救灾和指挥调度的基础。地理国情普查数据库同样可以根据灾害、事故灾难发生位置和范围，对房屋建筑、道路、水工设施等灾后破坏情况进行快速预评估，根据评估结果，结合地理国情普查结果中各类资源的分布及数量，制订合理可行的救灾方案。基础地理国情普查数据

22、库建设完成之后，将可以结合普查内容和实时遥感影像对地震、泥石流、水灾等灾害造成的损失进行更及时、准确的评估。4用于主题功能区的规划实施监测地域主体功能区划工作建立在对区域的自然资源环境及社会经济发展的全面分析和综合评价的基础之上，其潜在数据源包括地理国情基础区划数据、地理国情专题数据等。在方法上，既有基于数理分析的技术，还有基于空间分析的方法，因此往往需要运用多种统计分析模型，同时对不同结构及尺度的空间数据进行转换和分析。如何辨识、提取用于地域主体功能区划方案的代表性因素指标并加以叠加，进而构建合理的动态指标体系，是地域主体功能区划的重点和难点，主要涉及选取哪些因子来对区域的生态环境资源、社会

23、经济发展进行评价，并需要将因子数据化，同时还需要根据指标因子来匹配相应的图形数据。所有，地域主体功能区划的基础层面抓喚是设计支撑主体功能定位的数据库。未来以地理国情基础区划数据作为本底图层，主体功能的定位可充分依托各类国情专题数据，既包括定量的社会经济统计数据、定性的特征和类型数据，包括需要测算赋值的功能因子数据，以及各种基础的或者专题的空间数据。利用地理信息系统平台对海量地理国情数据的有效管理，建立与空间相关的查询统计、空间分析和数学模型分析，建立模型库、图形数据库，对各类型图及等值线图按分布、类型、属性加以综合分析。在分析方法上，可釆用专家个人与团体智能、理念分析、模型应用和多学科集成等途

24、径。5用于生态环境变化、城镇发展变化、重大工程影响环境变化监测人类活动和工业化过程已使地球环境严重恶化。燃烧化石燃料、污染环境、砍伐森林、滥垦乱牧等，改变了大气成分，使温室效应加剧、全球变暖，地球环境的许多要素也发生了变化。于此同时，城镇化过程造成大量耕地资源的减少，侵占森林、草地及水域，并造成生物多样性的恶化。另外，人员重大工程的开展日益加强，也使生态环境的状态受到干扰。利用地理国情普查数据，不仅可以开展生态环境变化研究还可以对我国城镇化过程进行监测，以及准确、有效、及时地监测重大工程对生态环境的影响，从而最大限度降低其环境负效应，实现经济效益与社会、环境效益的平衡。第4章 地理国情监测指标

25、提取方法研究地理国情监测主要应用了GNSS、RS、GIS等现代测绘技术，对地表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。其中如何实现监测效果的定量化描述，对统计分析成果的定量化表达，是地理国情监测的一个重要研究方面。本文在建立地理国情监测指标体系的基础上，结合指标体系内容和技术体系特点，参考现有相关监测、统计分析技术方法，分别对各类指标进行提取方法研究。由于时间和精力有限，主要选取基础指标、统计指标、变化指标中通用性高、典型性强的指标进行研究。

26、4.1基础指标提取方法基础指标是指能够直接从地图、遥感影像等载体上提取的，或通过地面测量手段获得的地理要素特征。主要包括名称、范围、位置、长度、面积等。地理国情监测以我国基础地理信息数据成果为基础，国家基础地理信息数据库是存储和管理全国范围多种比例尺、地貌、水系、居民地、交通、地名等基础地理信息，包括栅格地图数据库、矢量地形要素数据库、数字高程模型数据库、地名数据库和正射影像数据库等。通过GIS系统，可以很容易的获取相关基础指标内容。1名称：名称可直接从地名数据库读取。地名数据库是包含国家基本比例尺地形图上各类地名注记包括居民地、河流、湖泊、山脉、山峰、海洋、岛屿、沙漠、盆地、自然保护区等名称

27、，使用GIS软件可在属性表里直接读出。2范围：范围是针对面状地物而言的，用四至坐标进行描述。3位置：位置提取分为3种情况：对于点状地物而言就是其本身坐标，可直接从属性表读出，如机场位置、港口位置等；对于线状地物而言，位置指线状实体的两端点坐标，如河流位置由河源和河口坐标确定，公路位置由公路起讫点坐标确定；对于面状地物而言，位置指中心点坐标，它是唯一标志监测图斑精确空间位置的属性项，通过中心点坐标可以准确定位监测图斑，以便与其他专题图件进行比较分析或使用GPS进行导航定位。中心点坐标是GIS空间数据库的重要元素，可以通过ArcGIS封装的VBA类库中CentroidX，CentroidY属性值进

28、行提取。4长度：长度指标是对线状地物本身和面状地物边线的度量描述，分为投影长度和外表长度。投影长度指的是地表某一曲线的长度按照某一投影方式在投影平面上的投影长度。对于栅格图像某条曲线的投影长度而言，可以通过计算每个栅格内的曲线长度，通过求和计算出整条曲线的长度。栅格内的长度可以直线长度近似代替曲线的长度。对于矢量图像，某条曲线的投影长度，可以将投影长度分解为一小段折线，将所有折线求和计算出整条曲线的长度。5面积：面积指标在指标体系中比重最大，对于变化分析也有重要作用。包括投影面积和外表面积。4.2统计指标提取方法在获取基础指标的基础上，通过数理统计的方法对原始数据进行处理和分析来得到统计指标，

29、首先要进行统计单元的划分。结合GB/T12409-2009地理格网及地理国情监测对象在空间的分布特征，采用邻近关系分析、特征空间聚类、空间集聚性分析等方法，划分地理统计单元。通过建立多尺度地理空间单元划分标准体系，发展地理空间单元模型与方法，形成地理国情统计分析的多级基础单元，主要包括规则网格和专题网格，如地理格网、地形单元、气候单元、流域单元、经济区划、行政单元等。在此基础上进行地形地貌、地表覆盖、境界等的基本信息统计。1坡度：地外表任一点的坡度是指过该点的切平面与水平地面的夹角。完整的数学表示为：Slope=180/×arctanfx2+fy2。2坡向：表征了该点高程值改变量的最

30、大变化方向。坡向是决定地外表局部地面接收阳光和重新分配太阳辐射量的重要地形因子之一，直接造成局部地区气候特征的差异，同时，也直接影响到诸如土壤水分、地面无霜期以及作物生长适宜性程度等多项重要的农业生产指标。坡向对于山地生态有着较大的作用，山地的方位对日照时数和太阳辐射强度有影响，辐射收入南坡最多，其次为东南坡和西南坡，再次为东坡与西坡及东北坡和西北坡，最少为北坡。坡向对降水的影响也很明显。完整的数学表示为：Aspect=Arctg(fyfx)。3坡度变化率:地面坡度在微分空间的变化率。依据坡度的求算原理，在所提取的坡度值的基础上对地面每一点再求算一次坡度，即坡度之坡度SlopeofSlope，简称SOS。坡度变率表征了地外表高程的变化程度。坡度变化率广泛应用于径流流速、植被覆盖、降雨量、地貌等研究，是土壤水分和土地适用性评价的重要因子。4.3分析指标提取方法综