□　雷　瑩　王　明　郝天平　林　歡（1.國家基礎(chǔ)地理信息中心，北京100048；.國信司南（北京）地理信息技術(shù)有限公司，北京100048）

基于高分辨率遙感數(shù)據(jù)的地理要素動態(tài)更新技術(shù)研究

□雷瑩1,2王明2郝天平2林歡2
（1.國家基礎(chǔ)地理信息中心，北京100048；2.國信司南（北京）地理信息技術(shù)有限公司，北京100048）

目前，我國已經(jīng)實現(xiàn)了國家1:50000基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的全覆蓋，但傳統(tǒng)數(shù)據(jù)更新周期較長，數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性不能滿足國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求。綜合利用以高分辨率遙感影像為代表的最新技術(shù)，研究地理數(shù)據(jù)的動態(tài)更新模式，實現(xiàn)縮短更新周期，降低數(shù)據(jù)更新成本，提高數(shù)據(jù)生產(chǎn)效率的目的。

高分辨率遙感影像；地理要素；動態(tài)更新

隨著我國遙感器技術(shù)，空間技術(shù)以及數(shù)字圖象處理技術(shù)的飛速發(fā)展，遙感技術(shù)進(jìn)入了嶄新的階段，已滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。它與測繪技術(shù)有著極其密切的關(guān)系，如遙感圖像的幾何關(guān)系，遙感影像的粗、精處理，數(shù)字高程模型的應(yīng)用，遙感圖像目視判讀的原理與方法，遙感信息專題制圖技術(shù)，地形測量數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)的建立等等[1]。顯然，遙感技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及各種遙感圖像特別是各種航天遙感圖像有力地推動著測繪尤其是攝影測量的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。航天遙感圖像可直接用于測繪，當(dāng)前主要被用來測繪、修測中小比例尺的地形圖。

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)是國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是國家信息化的權(quán)威、統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)和空間載體，是重要的戰(zhàn)略資源。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展、國家安全和國防等方面發(fā)揮著十分重要的作用[2-3]。

1.工作方法

課題組通過專家咨詢、一線生產(chǎn)人員交流、直接參與測繪生產(chǎn)及開展應(yīng)用示范等多種途徑深入了解當(dāng)前更新模式并就動態(tài)更新技術(shù)開展交流，形成最終可行的動態(tài)更新模式。

1.1專家咨詢

課題組共協(xié)調(diào)安排40余人次專家咨詢活動。咨詢專家包括國家基礎(chǔ)地理信息中心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新專家、地方測繪局測繪專家、國家省數(shù)據(jù)更新管理人員以及在計算機、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域有深入研究的人士。咨詢活動就動態(tài)更新模式開展中遇到的安全、技術(shù)、法律法規(guī)等各方面展開，解決相關(guān)問題，打通動態(tài)更新生產(chǎn)中的阻礙和瓶頸，保證動態(tài)更新的順利開展。

1.2一線生產(chǎn)人員交流

一線生產(chǎn)人員既包括內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)人員、外業(yè)調(diào)繪人員，還包括質(zhì)檢人員和一線管理人員。在課題實施過程中，課題組相關(guān)人員利用各種機會、渠道與一線生產(chǎn)人員溝通交流，獲取在生產(chǎn)過程中的一些不便因素以及生產(chǎn)方式改進(jìn)的訴求。在溝通過程中就地理數(shù)據(jù)動態(tài)更新模式設(shè)想進(jìn)行詳細(xì)介紹，征求一線生產(chǎn)人員對于動態(tài)更新的意見和建議。

1.3直接參與測繪生產(chǎn)

為親身體會測繪生產(chǎn)，深入了解當(dāng)前的數(shù)據(jù)更新模式，課題組派3組6人次分赴河北易縣、江西鷹潭和安徽舒城測繪生產(chǎn)一線分別參與地理國情普查、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新和天地圖數(shù)據(jù)更新等相關(guān)數(shù)據(jù)更新工作，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)當(dāng)前更新模式下生產(chǎn)的不足，完善動態(tài)更新模式。

1.4應(yīng)用示范

通過咨詢、交流及直接參與測繪生產(chǎn)，研發(fā)了動態(tài)更新原型系統(tǒng)。利用原型系統(tǒng)在河北易縣、江西鷹潭和安徽舒城開展了應(yīng)用示范，與一線生產(chǎn)人員按照地理數(shù)據(jù)動態(tài)更新模式共同開展地理國情普查、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新及天地圖數(shù)據(jù)更新工作，課題組隨時記錄在更新工作中對于動態(tài)更新模式的看法及建議。利用收集的意見建議進(jìn)一步豐富動態(tài)更新模式，同時完善動態(tài)更新系統(tǒng)，使之滿足不同形式和要求的地理數(shù)據(jù)更新工作。

2.技術(shù)路線

2.1資料收集利用資料情況的分析和收集是合理使用各種資料源的關(guān)鍵，也是基于多源影像的地理數(shù)據(jù)更新項目順利實施的前提和基礎(chǔ)。收集的資料包括高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)、基本比例尺數(shù)據(jù)以及各專業(yè)部門具有的多種權(quán)威專題資料。

2.2資料分析與變化檢測

綜合分析收集到的各種專業(yè)現(xiàn)勢性資料以及對地形要素影響較大的重大工程設(shè)計資料、影像資料，在已有的數(shù)據(jù)庫成果基礎(chǔ)上進(jìn)行變化分析檢測，確定需要更新區(qū)域或要素。

專業(yè)部門資料的評估與變化檢測：收集各專業(yè)部門最新發(fā)布的鐵路、公路變化、地名變更、境界區(qū)劃變更、大型工程建設(shè)、災(zāi)害重建等現(xiàn)勢資料，分析重點要素位置及屬性變化情況，結(jié)合要素現(xiàn)勢性指標(biāo)要求，確定更新區(qū)域和要素類型。基于高分辨率遙感影像變化分析與檢測：在已有的更新數(shù)據(jù)庫成果的基礎(chǔ)上，利用符合更新要求的遙感影像，通過對比分析，提取地表變化信息，包括變化的頻率和幅度，以確定更新范圍與對象。通過遙感影像變化檢測的技術(shù)方法和地物要素識別提取方法，分不同要素類別確定不同的變化發(fā)現(xiàn)技術(shù)方法和實施方案，對已有地形數(shù)據(jù)庫重點要素變化檢測，發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域及類型，并在野外核查的基礎(chǔ)上，采用相應(yīng)的更新方法完成數(shù)據(jù)更新。

2.3基于資料與影像的內(nèi)業(yè)整合更新

如圖1，收集專業(yè)部門權(quán)威資料和各種衛(wèi)星影像、航空影像，通過資料整理和分析，對變化要素進(jìn)行分析選取，確定符合更新選取指標(biāo)的變化要素，采用變化信息采集、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)重組、關(guān)系協(xié)調(diào)等多源數(shù)據(jù)整合技術(shù)，獲取更新增量數(shù)據(jù)。

圖1　基于資料與影像的整合更新技術(shù)流程Fig1　The process of integrate update technology based on leaflet and images

2.4外業(yè)重點巡查更新

對縣級以上居民地區(qū)域、以及重大工程、自然災(zāi)害所引起的顯著變化區(qū)域所涉及的重點要素進(jìn)行外業(yè)核查，與內(nèi)業(yè)影像判讀相結(jié)合，到實地核查、實測需要更新的要素幾何位置及其相關(guān)屬性。對其他區(qū)域，可根據(jù)資料與影像情況進(jìn)行重點核查，補測在專業(yè)部門權(quán)威資料、影像資料以及其他資料無法滿足更新要求情況下的重點要素的位置及屬性。如圖2。

圖2　外業(yè)調(diào)繪技術(shù)流程Fig 2 The process of outside tone painted technology

2.5增量數(shù)據(jù)接邊與融合

各責(zé)任區(qū)內(nèi)部按照任務(wù)劃分的生產(chǎn)單元按照接邊要求完成接邊，責(zé)任區(qū)之間通過雙方協(xié)商后做好接邊處理。在接邊處理的同時，對要素進(jìn)行融合處理，以確保數(shù)據(jù)庫中要素的唯一性與完整性。

3.主要成果及特點

3.1形成了動態(tài)更新模式

將當(dāng)前最新高分遙感影像獲取成果、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)、移動通訊成果與傳統(tǒng)測繪生產(chǎn)方式相結(jié)合，經(jīng)與一線測繪生產(chǎn)人員、管理人員不斷溝通完善，形成可執(zhí)行的全新動態(tài)更新模式（如圖3所示），從工期、調(diào)度、資源等方面進(jìn)行了優(yōu)化，提高了測繪生產(chǎn)效率。

圖3　地理信息動態(tài)更新技術(shù)流程Fig 3 The process of geographic information dynamic update technology

3.2研發(fā)了動態(tài)更新系統(tǒng)

基于研究形成的動態(tài)更新模式，研發(fā)了地理信息數(shù)據(jù)動態(tài)更新系統(tǒng)，系統(tǒng)包括信息提取子系統(tǒng)、中心指揮子系統(tǒng)、外業(yè)調(diào)繪子系統(tǒng)以及內(nèi)業(yè)輔助子系統(tǒng)，分別承擔(dān)變化信息發(fā)現(xiàn)提取、資源管理和指揮調(diào)度、外業(yè)核查采集、及內(nèi)業(yè)編輯整理等工作，共同完成動態(tài)更新的全部工作。

4.展望

動態(tài)更新技術(shù)極大的縮短了地理數(shù)據(jù)更新周期、提高了更新效率、降低了更新成本。隨著地理要素動態(tài)更新技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用和完善，將改變地理信息更新的模式，帶來測繪生產(chǎn)的變革。其中高分辨率遙感影像在地理信息變化發(fā)現(xiàn)中處于舉足輕重的地位，直接決定了外業(yè)生產(chǎn)工作量和準(zhǔn)確程度。

【1】于婷.淺談遙感技術(shù)在測繪領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用[J].價值工程，2014（21）：219-220.

【2】劉建軍，趙仁亮，張元杰，等.國家1:50000地形數(shù)據(jù)庫重點要素動態(tài)更新[J].地理信息世界，2014,21（1）：37-40.

【3】蔣捷，陳軍.基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新的若干思考[J].測繪通報，2000（5）：1-3.

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2095-7319（2015）06-0069-04

雷瑩（1983-），女，湖北宜昌人，工程師，碩士，2008年畢業(yè)于中國科學(xué)院地理信息系統(tǒng)專業(yè)，主要研究方向為地理信息系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用。