关于地理国情普查地表覆盖分类主要技术问题的探讨

闫 蕊

（山西省测绘地理信息院，山西 太原 030002）

0.引言

地理国情普查是一项重大的基本国情国力调查，其目的是查清全国自然和人文地理要素的现状和空间分布情况，为开展常态化地理国情监测奠定基础。地理国情普查数据主要包括地表覆盖分类数据和地理国情要素两类数据，其中地表覆盖是最重要、最基本的部分。

地表覆盖是随着对地观测技术的发展而产生的一个概念，其内涵与土地利用相关，但又不完全相同。地表覆盖是指自然营造物和人工建造物所覆盖的地表多种要素的综合体，包括耕地、林地、园地、草地、河流、湖泊及各类建筑物，主要描述地表的自然属性，具有特定的时间和空间特征。地表覆盖分类就是对地表覆盖按其所具有的生物及物理特征进行分类，而土地利用分类是侧重与土地的社会属性。[1]

笔者以山西省第一次地理国情普查过程中出现的典型案例为基础，结合地表覆盖分类的内容、采集方法、影像识别等，对地表覆盖分类和数据采集中的主要技术问题，如，最小图斑指标、地表覆盖综合、狭长地物采集等进行了探讨，解决了在地表覆盖分类解译中应注意的问题并提出了相应的解决方案。

1.地表覆盖分类基本原则及采集方法

1.1 地表覆盖分类基本原则

（1）根据地表覆盖物的可辨识自然特征为分类依据。由于地表覆盖分类的基本依据是地表覆盖物的物理特征，而不是土地分类中侧重的社会属性，因此从分类解译的角度讲，可以称之为“所见即所得”。

（2）“自然优先”原则。植被及裸露地表，如，林地、草地，通过室内影像判读甚至到实地核查都难以区分的人工和自然的类型，一般采用“自然优先”的原则。

（3）“就近就大”原则。地表覆盖分类一般采用“就近就大”原则，即以面积占绝对优势的类型为主。

（4）狭长覆盖类型归类。连片区域内耕地、池塘等图斑之间的小路、林带等狭长条带，如果看度和面积指标达不到采集分类指标的，可以就近归并到相邻的地表覆盖类型中。

（5）“预见性”原则。对于正在发生变化而且变化周期较短的地表覆盖类型，如，即将完工的建筑工地，可以按照预见性原则进行归类或进行特殊的标记。

（6）“约束关系”原则：部分地表覆盖与地理国情要素之间存在一定的约束关系，如，水体要素和水面、道路要素和路面等，应保证地理要素位于对应的图斑之内。

1.2 地表覆盖数据采集方法

地表覆盖分类数据是以土地表面覆盖物的自然属性为主要依据分类提取的数据。采集方法是利用高分辨率的影像资料，遵循“应采尽采”的原则，按照地理国情普查内容与指标规定的耕地、园地、林地、草地、房屋建筑（区）、道路、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸露地表、水域等要素进行分类提取，对达到规定要求的要素进行采集，形成包含各要素类别、位置、面积等信息的完整的地表覆盖数据。

地表覆盖分类数据可采用计算机自动分类与人工判读相结合的方法。对于地表覆盖类型复杂、破碎的地区，以人工解译为主；地表覆盖类型简单、成片地区，可采用自动分类结合实地核实的方法。地表覆盖分类数据采集前，为了分类的正确性和一致性，可对所有正射影像进行分析，采集样本作为分类的参考资料；同时，提取1∶10000（城市地区的1∶500～1∶2000）基础数据中的植被、居民地、河流、面状地貌等数据，作为辅助解译的数据源。通过影像识别与判读，对分类不正确的对象进行实地核实。

2.地表覆盖分类的主要技术问题及解决方案

2.1 最小图斑指标问题

如某任务区地表覆盖分类数据采集中，由于达到分类指标的构筑物、湖泊、水库、坑塘等较少，保留了未达到指标的图斑。这样就出现了最小图斑指标如何把握的问题，对此应遵循以下原则：

最小图斑指标应严格执行国家标准。在确保分类结果正确的前提下，地表覆盖最小图斑实地面积指标下浮一般控制在30%以内，即小于最小采集指标70%的图斑需就近就大归并。对于难以归并或归并明显不合理小于采集指标70%的图斑，可以保留。保留的小图斑数量应控制在一定范围内，一个县级普查任务区或1∶10000 标准图幅范围内，对于每个类别，面积小于最小采集指标70%的图斑数量一般不应超过该类图斑总数的10%。

2.2 自动解译的问题

如某县城地表覆盖采集采用了自动解译功能，解译了部分道路（如图1 所示）。通过实践及现有的技术成熟度，城市范围的地表覆盖数据应采用人工解译的方法进行采集。

2.3 河流和水库的关系问题

甘庄河流入木瓜河三水库（如图2 所示），影像上难以设别，且影像不支持水利普查的成果（图中红线为水利普查数据）。

解决此类问题时应遵从以下原则：

（1）建议实地核查，如实地核查无法判读，则参照（2）（3）执行；

（2）水库下游如有“甘庄河”流出，说明该段为河流中段，依据基础测绘成果或者水利普查数据绘出，并且要进行河流流经地物的合理化处理；

（3）如“甘庄河”为基础地理信息数据中有的干涸河，且影像上能看到明显主河道或水流痕迹，则保留（达不到采集指标、且不起贯穿连通上下游作用的河流除外）；基础地理信息数据中存在该河流，但影像上能看不到明显主河道或水流痕迹，可删除（起连通上下游作用的河流除外）；若基础地理信息数据中无某河流，但影像上能看到明显主河道或水流痕迹，且达到采集指标的需采集。[3]

图1 城区道路自动解译

图2 河流和水库

2.4 地类综合过大的问题

垃圾堆放物（如图3 所示）内有植被，且地类综合过大。从卫星影像上判断，此地类位于公路和居民区中间，可能是长期堆放瓦砾、碎砖、混凝土或碎石块等各类建筑垃圾的区域。该地类综合过大，堆放物上覆盖的植被应进行细分。若植被覆盖度较低，但所在区域仍可利用的，可归入其他堆放物；若植被覆盖度较高，按植被类型归类；如果所在区域不可再利用，可归入垃圾堆放物。内业无法判断的以外业核查为准。

房屋建筑工地（如图4 所示）内部综合程度过大。从影像判断该地类包含了房屋建筑区、房屋建筑工地、硬化地表、草地，建议细分硬化地表和房屋建筑区，如实地确认有未施工区域的连片单一植被类型且大于1600m2，还应当分出相应植被类型。

图3 垃圾堆放物

图4 房屋建筑工地

2.5 树木全部遮盖房屋的问题

对树木完全遮盖房屋的情形，如果达到分类指标（400m2）的应按林地采集；如果是部分遮盖房屋，则房屋应该完整绘出。

2.6 狭长地物采集的问题

如某任务区有大量的梯田，且许多梯田修建在坡度较大区域，由于影像拍摄的倾角问题和部分梯田的荒废，大块的梯田形成了不同地表覆盖类型条带状间隔的情形（如图5 所示）。条带状地表覆盖区域宽度一般大于5m，小于10m，如按照采集要求，依条带状地物处理进行采集，工作量极大，能否对这类条带状地物采集宽度做适当扩大。

图5 狭长地物（梯田）

图6 铁路及站台

关于狭长地物的采集指标，《山西省第一次地理国情实施方案》中明确要求执行国家标准；上述案例有的梯田坎有植被覆盖，有的可能是阴影，不能统一作为植被覆盖，应区别对待；山西省以山地、丘陵为主，梯田多呈阶梯状分布，梯田坎的投影宽度大于5m 的很少，单纯从影像上看，还要考虑摄影时的倾斜角，倾斜角较大的影像造成的是视觉上感觉较宽，类似情况应需要实地核查。

2.7 铁路范围的确定

当多条铁路和站台位于一个地方（如图6 所示），铁路范围的确定就是一个关键技术问题。从地表覆盖的角度，铁路指被火车行车轨道及路基覆盖的地表，包括无植被覆盖、经硬化的路堤、路堑的范围；站台够指标要进行单独区分。

2.8 高架铁路、高架路的采集问题

高架铁路、高架路分别按有轨道路路面、无轨道路路面分类；当大型桥梁穿越河流、峡谷时，地表覆盖依据桥梁下真实的地表，如，水域、植被等进行分类；立交桥、匝道按照无轨道路路面分类。关于桥梁跨越的问题，应注意跨越的对象，跨越山谷（与地面高差较大）的、大型河流的（江、海、黄河等），桥不按路面表示；平地跨越的一般按路面表示。

2.9 林地二、三级类的分类问题

由于通行受阻、理解差异、判别条件复杂、可识别程度较低，以及归并尺度把握不当等原因，造成山地或高山地区域的林地二、三级类混分或难以区分（如图7 所示）。类似问题应本着以下原则进行合理归并。

图7 林地二、三级分类

（1）充分利用可利用的专题资料进行辅助判读，必要时进行外业调查。同时，应注意任务区的地域特征和植被生长的区域特点；

（2）借助更新的影像（如高分系列、资源三号等影像）进行分类；

（3）避免出现跨多幅图的大图斑，尽可能通过细分提高分类的准确性；

（4）分类图斑的边线可依据影像概略绘出；

（5）分类结果的佐证材料要充分（实地拍照、采集样本、说明性资料等）。由于通行受阻，承担单位外调和质监部门外检均不能到达的区域，要保证影像支持其分类结果。

2.10 季节性变化的问题

某任务区大部分为山区（如图8 所示），草地分布比较广泛，对于草地的覆盖度难以具体界定，而且随季节变化草地的覆盖度也存在一定变化，外业核查难度较大，此类草地的CC 码该如何填写。

图8 季节性覆盖图斑

对于季节性变化的图斑，要依据影像进行采集。对于草地覆盖度准确认定问题，尤其是高、中覆盖度区分确实存在一定的难度，一般情况下，可根据以下两点来进行判断：

（1）对于有样本照片或者核查照片，且从照片上可以比较清晰地认定草地具体类型的，应结合影像，将这些地类以及影像特征高度相似的一些地类，进行比较准确的归类；

（2）对于没有样本，或者实地无法到达的区域，也要根据样本和影像进行比较来判断图斑类型，如果确实难以判定的，按照“就中不就高”的原则，可以归类为中覆盖草地。

同时要注意不允许样本和对应地类出现不符合的情况；避免出现大面积图斑的分类错误，必要时可依据影像差异分割比较大的图斑；确实不能处理的大面积图斑，可以赋TAG码为“4”，在时点核准时重点核查。[2]

3.结束语

综上所述，关于地理国情普查地表覆盖分类主要技术问题如下：

（1）充分利用现有资料（1∶10000、1∶50000 基础地理信息数据和专题资料）进行国情要素数据采集，同时，应加强外业核查以及过程质量检查的力度。

（2）加大地表覆盖“大图斑”分类精度的核查力度，严防该类错漏直接导致不良区域面积超过限值，而导致成果不合格。

（3）收集来的所有资料要仔细甄别利用，要“用尽、用透”，严禁出现“收集来的资料有而成果里没有”这样的错误。

（4）加强要素完整性协同检查，避免出现类似“有水库而没堤坝”“覆盖和要素矛盾”等错误。

（5）避免“耕地”和“草地”一级类的错分，尤其是大面积的图斑。比如，影像上耕地特征明显，而划分为草地的，要有足够的“证据材料”来印证。

（6）解译样本的典型性和代表性对地表覆盖分类解译起着重要的作用。利用具有对照关系的地面照片和遥感影像为主的解译样本数据,可以为地表覆盖分类提供支持。