河北省第一测绘院河北省石家庄市050031
摘要:地理国情监测具有覆盖面广、综合性强、内容多种多样等特点,因此,应充分利用现代高新测绘地理信息技术,对重要的自然、人文等地理要素进行动态、定量化和空间化的监测。从信息流技术的角度,主要分析监测地理国情的数据获取技术、处理分析技术和数据表达技术,研究并提出其技术体系框架,为地理国情监测的具体实施提供参考。
关键词:地理国情监测;技术体系框架;数据获取
随着计算机技术、空间技术和通信技术的不断发展,遥感数据获取技术发展正向多平台、多传感器、多角度方向发展,航天遥感、航空遥感、低空摄影、地面勘测与海洋测绘一起,形成了全方位、立体化的对地观测体系,可提供多尺度、多时相、全天候、高精度、高效快速的地理国情监测数据,基本能满足地理国情实时或准实时监测的数据源需求[1]。
图1地理国情监测的技术体系框架
1数据处理和分析技术
地理国情监测的数据处理和分析技术主要包括多源数据融合技术、多光谱影像处理技术、高光谱影像处理技术、智能化遥感影像解译技术、LiDAR数据处理技术、InSAR数据处理技术、Sonar数据处理技术、空间数据库管理技术、地理信息统计技术、GIS空间分析技术、数据挖掘与知识发现等。从数据源中正确提取所要监测的地理对象是开展地理国情监测的基本保障。多源数据融合技术可以实现不同波段、不同分辨率影像数据的融合,得到具有较为理想的光谱分辨率和空间分辨率的影像数据。因此,可以充分利用不同影像数据源的优点,正确地提取和分析所监测的地理对象。随着遥感获取技术和计算机技术的迅猛发展,遥感影像处理和解译技术也获得了长足的进展。遥感影像的处理是指对影像进行辐射纠正、几何纠正、图像增强等处理,使之便于识别和提取相关信息。遥感影像的解译技术也逐渐向定量化、自动化和智能化方向发展,目前比较成熟的是基于光谱统计分析的分类方法[2],如监督分类和非监督分类。近几年还出现了一些遥感影像计算机分类的新方法,如面向对象的影像分类法、模糊聚类法、基于小波分析的遥感影像分类法和智能专家系统法等。此外,高光谱遥感影像的处理和解译技术也发展迅速,如光谱微分技术、光谱匹配技术和混合光谱分解技术等.干涉合成孔径雷达和激光雷达是近些年快速展起来的新型主动式遥感技术,可获取高精度、高密度的地表三维数据,其成像理论完全不同于传统的光学遥感。因而,干涉合成孔径雷达和激光雷达需要各自不同的数据处理方法和技术。随着对主动式成像理论研究的不断深入,其数据处理方法和技术也将不断发展和完善,这也将进一步推动干涉合成孔径雷达、激光雷达等新技术在地理国情监测中的应用。地理信息系统和数理统计技术相结合的技术方法,是快速、准确、高效获取所监测地理对象统计信息的一种主要技术手段,如耕地面积、绿地面积、高速公路的里程等。
通过与历史数据的对比分析,可以揭示地理国情监测对象的变化和发展规律,从而为相关部门的有关决策提供科学依据。利用地理信息系统的空间分析功能,可进行多种形式的数据分析,以挖掘出更多深层次的数据信息,主要分为仅基于基础地理信息数据的分析和基于基础地理信息与某专业应用数据相结合的分析2种形式,其主要空间分析技术包括:
1.1基于二维数据的空间分析
路径分析,基于数字线划数据中的道路、铁路数据及其他附属数据,可进行最短路径分析,获得任意两点的最短路径等信息。连通分析,基于数字线划数据,可进行连通分析,判断任意2个给定目标之间的连通性。
1.2基于三维数据的空间分析
连通分析,基于三维数字高程数据进行任意给定目标之间的连通性分析。通视分析,判断任意空间目标之间是否通视。光照分析,获取任意空间目标任意时间的光照信息。淹没分析,获取任意高度的洪水淹没信息[3]。
2数据表达技术
地理国情监测数据的表达可根据数据类型的不同而选择适用的表达技术。如地理统计数据可选择表格、饼图、直方图等多种形式进行表达,而对于地理要素的位置、分布、范围等,则选择传统的地图制图表达技术。地图制图表达技术按照严格的数学法则和科学的制图表达方法,利用形象生动的地图符号、色彩及视觉变量表示法等多种手段,选用单张图、系列地图或地图集的形式进行表达,从而反映自然和人文地理要素的空间分布、组合、联系与制约关系。它具有静态性,不能有效反映具有时间特性的连续变化的地理环境。尽管如此,传统的纸质地图在地理空间数据的可视化表达方面仍有不可取代的作用,因为它具有便于携带、易于展示的特点,并且适合人们传统的视觉读图习惯。充分利用多媒体技术、可视化技术和三维动态技术等先进的技术手段,可表达动态的、时空变化、多维和多时相的地理国情监测数据。三维动态技术主要借助数字高程模型数据来对地理数据的空间位置和关系进行还原,通过不同期地理国情监测数据的比对,加深对地理对象演变的直观了解。虚拟现实技术是空间数据可视化的一种重要技术手段,是采用计算机技术生成一个具有逼真的视觉、听觉、触觉和味觉效果的感官世界,用户可以直接用人的技能和智慧对这个生成的虚拟实体进行观察和操作。另外,利用虚拟现实技术还可以建立分布式虚拟现实系统,利用虚拟现实建模语言(VRML)可在因特网上传播地球信息,从而使人们走进视听效果逼真的虚拟世界。
3结语
地理国情监测具有覆盖面广、综合性强、内容丰富等特点,因此,应综合利用现代高新测绘地理信息技术,充分发挥各项技术的特点和优势,针对不同的监测目标和对象,选择适用的监测技术和监测周期,按计划、分步骤对重要的自然、人文等地理要素,如地形地貌、植被覆盖、交通网络等进行动态和定量化、空间化的监测,及时为政府、企业和社会公众等提供客观、准确、可靠的地理国情信息服务,以提高科学决策、科学发展的水平和能力。
参考文献:
[1]冯钟葵,张洪群,王万玉等.遥感卫星数据获取与处理关键技术概述[J].遥感信息,2008(4):91-97,75
[2]石丽娜,赵旭东,韩发.遥感技术在环境监测中的应用和发展前景[J].贵州农业科学,2010,38(1):175-178
[3]侯建国,张勤,杨成生.InSAR技术及其在地质灾害中的应用[J].测绘与空间地理信息,2007,30(6):28-30,35
[4]现代测绘基准体系在区域性测绘中应注意的问题[J].蔡周平.科技创新导报.2011(13)