浅谈地理国情监测

（安徽省铜陵市国土资源局，安徽 铜陵 244000）

1 地理国情的涵义与现状

何谓地理国情，笔者认为，从广义上讲，地理国情泛指一个国家疆域内地理环境的总和，它是大气圈、水圈、生物圈、岩石圈以及生产力布局等自然和人文地理要素的综合表达。从狭义上讲，地理国情是国土面积、地理区划、地表形态、交通网络、江湖分布、土地利用等自然要素的线性描述。地理国情是基本国情的重要组成部分。监测地理国情就是对地理国情进行动态测绘、统计、分析和研究。

据中国统计年鉴数据，自2000年以来，我国在确保18亿耕地“红线”的政策下，可用耕地面积基本维持稳定，但中国科学院利用陆地卫星遥感数据开发的土地利用类型（LUT）数据集显示，2000年前的15年间，中国耕地以每年0.16%速度减少，年减少耕地50万hm2；2001年后年均减少耕地156万hm2，减少速率加快，直接危及粮食安全。我国人均拥有水资源呈逐年下降趋势，水资源人均占用量为2000m3左右，仅为世界平均水平的1/4，按照人均水资源量不足1700m3为用水紧张国家的国际一般标准，预计我国人口增长到16亿时人均水资源量将接近或低于国际标准。森林是四大原材料（木材、钢铁、水泥、塑料）之一，是木材和薪柴的重要来源，又是生态服务（调节气候、净化空气、防风固沙、生物多样性等）的基础，但我国森林覆盖率仅为18.21%，远低于27%的世界森林平均覆盖率，距离“十二五”确定的21.66%森林覆盖率目标还有不少的工作要做。煤炭作为主要能源消耗品，消费量始终大于可供量，随着我国工业化进程的推进,这一逆差有进一步扩大趋势；石油开采可供量与消费量之间尽管相对平衡,但随着我国汽车工业的发展,不可再生的石油资源已经趋于紧张；海洋污染始终没有得到有效改观。

作为人类社会赖以生存和发展的最重要的物质资源正越来越成为影响可持续发展的重要因素，随着人口增加和工业化、城市化进程加快，人类需求与可开发利用之间的矛盾将越来越突出,科学准确地掌握地理国情，在今天显得尤为重要。

2 监测技术支撑

开展地理国情监测要从认识地球开始，地理国情监测的研究对象是人与地球的表层系统，即人地系统。地理国情监测的目标是建立有机统一的人地系统，使人类活动与地球活动趋向自然统一。测绘对实现这一目标有着其它行业无可比拟的优势。

目前，对地观测以3S技术与通信技术的统一为最好的方法之一，3S技术就是遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）技术，是地学研究走向定量化的科学方法。RS技术源于航空摄影测量，是一种利用地物反射或辐射电磁波的原理以识别地物及其存在环境的技术，当前的遥感技术已经发展成为一种多平台、多波段、多分辨率和全天候的对地观测技术，并朝着高分辨率、多光谱分辨率及高时间分辨率的方向发展。目前我国已经形成航宇、航天、航空、地面遥感立体的多平台遥感，500多张陆地卫星照片就能够覆盖全国，从而快速实现地理国情普查、宏观研究生态和资源。GIS源于机助制图，是随着地图学、应用数学及计算机技术的不断发展而逐渐完善起来的一种存储、管理、分析地学信息的新型综合技术。它以空间数据库为平台，以空间分析和地学应用模型为支撑，实现地理国情的模拟与综合分析，为应用提供决策支持。GPS已经被测绘界广泛认知，它由空间星历、地面控制和用户接受机组成，是全球性、全天候和实时性的卫星导航及精密定位系统。

3 监测数据集成

RS、GIS、GPS在空间信息获取、动态管理分析和综合评价应用等方面各有千秋、各具长短，相互间的渗透、集成是必然的过程。将3S技术以及通信技术有机集成起来，构成一个完整、实时、动态的对地观测、综合分析及决策应用的运行系统，将极大地提高人类认识和利用地理国情能力，数据集成的核心目标是实现多时相、多尺度、多类型的多源空间信息在同一坐标参考系下的动态管理、分析和应用。

实现3S集成是有基础的，RS、GPS是空间数据获取的两种不同方式，GIS是管理和分析空间数据的综合技术手段，GPS的应用可改善RS的空间定位精度，为RS数据实时进入GIS提供可能。描述RS、GPS位置特征的是空间位置关系（x，y）、经纬度坐标（λ、φ），这两者之间只要经过简单的数据转换就可以实现。对GIS而言，仅从管理分析的角度，可将地理国情点位置数据简单理解为一种多元信息的集合。GPS与RS的集成，核心是遥感传感器与GPS、激光测高及激光断面扫描技术的集成，以实现信息获取的智能化。GPS和GIS的集成，核心是利用设在地面的参考点与高空GPS接收机进行载波相位差分测量和自动空三测量，建成各种比例尺的空间数据库。GIS和RS的集成，核心是将不同信息源的数据类型在同一坐标系用户环境之中，实现多源数据的动态管理和空间分析操作向信息化过渡。

3S技术集成，一是数据层面的集成，二是平台层面的集成，三是功能层面的集成。数据层面的集成是通过数据的传递来建立两两技术系统间的联系，此时的平台处于分离状态，数据的传递需要通过网络和人工干预。平台层面的集成是在一个统一的平台中分模块实现两两技术系统的功能，各模块共用同一用户界面和统一数据库，彼此保持相对的独立性。功能层面的集成是一种面向任务的集成方式，要求平台统一、数据系统统一、界面统一，面向应用设计菜单。

4 当前监测任务

当前，国家正在大力开展主体功能区建设，将国土空间分为优先开发、重点开发、限制开发和禁止开发四大类。测绘部门利用长期积累的基础地理信息和现代测绘技术手段，为主体功能区的建设和事关国计民生的重大地理要素进行监测，记录并描述建设过程中产生的地表变化现象，对重大工程、重要项目的实施效果进行科学评估，应该成为地理国情监测的重要内容。开展地理国情监测，需要重视基础研究和基础建设，建议开展以下工作：

一是地理专家系统建设。由影像库和图形库建立起信息模型，属性库和地理知识库建立起编码模型。信息模型和编码模型共同组成综合数据库，地理专家通过调用综合数据库中的数据，进行地理逻辑推理，并不断输入逻辑，得出地理结论。通过图形图像、表格文字等提供给用户界面。

二是数据源整合建设。国家及各省、市、县基础测绘投资已运转良好。国家在1954年北京坐标系、1980西安坐标系基础上，建成了一批SLR（卫星激光测距）、VLBI（甚长基线干涉测量）站和GPS跟踪站，建设了中国地壳运动观测网；在高程基准方面，建成了以1985高程基准的20余万公里的一、二等水准网，正在建设2000国家重力基本网。1∶1万及更大比例尺地形图数据量大。但是，仅有测绘基础数据远远不够，仍然需要整合其他部门如海洋、地震、水利、城建、矿产、农业等信息，尤其是直接关系国计民生的信息，进行数据整合集成，综合分析，动态更新，提供利用。

三是研究投资政策。财力是开展地理国情监测不可或缺的支撑。完全联邦政府投资的美国模式，商业运作的英国模式，政府投资、税收分担解决资金的加拿大模式，都是成型的模式。鉴于我国基础测绘已经形成国家计划、国家投资、使用者缴费的运作模式，我国开展地理国情监测可以参照加拿大模式，适度增大使用者缴费额度，也可以采用集资、融资或从市场中吸纳资金的多元化投资方式，减轻国家财政投资负担，同时制定地理信息采集和使用许可制度。

四是安全保密建设。地理国情涉及国家权益，有的甚至涉及国家安全，要制定地理国情在采集、传输以及使用过程中安全保密措施。在保密上，对不同尺度、不同分辨率、不同要素的信息制定不同密级、使用范围以及应采取的保密技术措施，如加密、密钥管理、解密、公开等政策；在安全上，除防止人为毁坏、窃取外，特别在计算机网络环境下，需要提防计算机病毒、黑客侵入。

[1]蒋建军，黄家柱.遥感技术应用[M].南京：江苏教育出版社，2010.

[2]冯学智，王界臣，等.“3S”技术与集成[M].北京：商务印书馆，2007.

[3]马蔼乃.地理科学和地理信息科学论[M].武汉：武汉出版社，2000.