地理国情监测系列地方标准研究与应用

王 淼 郭燕宾 杨旭东 秦 飞 余永欣

(1. 北京市测绘设计研究院, 北京 100038; 2. 城市空间信息工程北京市重点实验室, 北京 100038;3. 工匠创新工作室, 北京 100038)

0 引言

标准是经济社会发展的技术支撑，也是国家质量技术基础建设的重要内容，是提升行业自主创新能力的必由之路[1]。2013年2月国务院发文决定于2013—2015年开展第一次全国地理国情普查。北京市于2013年9月印发了《关于开展北京市第一次地理国情普查的通知》(京政发〔2013〕31号)，决定于2014—2016年投入专项资金开展北京市第一次地理国情普查工作，包括了《地理国情信息内容与指标》《地理国情信息外业调查与核查技术规程》《地理国情信息内业采集与编辑整理技术规程》3个地方标准的研究、制定工作，是国内最早开展地理国情地方标准研制的省市。2016年11月，北京市完成地理国情常态化监测立项工作，包括《地理国情信息基本统计技术规程》《地理国情普查成果质量检查与验收标准》和《地理国情信息外业调绘底图制作技术规程》3个地方标准的研究、制定工作。2017年浙江省开展了《城镇建成区调查技术规范》地方标准的研制，2018年广东省启动《地理国情监测技术规程(外业调查)》地方标准的研制，主要是以单个事项的技术规范。

地理国情监测是一项重大国情国力调查[2]。目前，国家发布了《地理国情普查内容与指标》技术文件，但北京作为社会经济发展的领先城市，以及其独特地理环境，需要在国家文件的基础上，对普查的种类和详细程度进行加密和扩充。编制一套适合北京市具体情况的地理国情信息内容与指标是非常必要的。

1 技术内容

(1)构建了满足城市精细化管理的地理国情信息内容与指标体系[3-4]

基于国家三级分类体系，采用线分类法和从属关系原则，增加监测内容、细化分类指标、拓展四级分类体系，分类编码结构采用4～5位十进制数字或字母，分别为按数字和字母顺序排列的一级类、二级类、三级类和四级类码如图1～2所示。

图1 分类编码规则

图2 分类编码实例(行政办公建筑05621)

(2)研究了精简高效的内业采集与编辑整理的方法

结合北京市地理国情普查的现状和实践经验，制定了地理国情信息的数据分层组织、属性定义、内业采集、成果编辑整理、成果质量控制和成果汇交等技术要求，优化了作业流程，创新了技术方法，提高了数据的精度和生产效率，具有较强的实用性和可操作性[5-7],如图3所示。

图3 地理国情普查内业采集与整理流程

(3)一种创新的外业调绘方法

研发了兼容北斗的GNSS高精度外业调绘设备及信息系统，实现高精度定位、内外业一体化作业和流程化管理，为地理国情空间数据的调查与核查以及样本点数据采集等提供工作平台[8-11]，如图4所示。

(4)确定了北京特色的统计单元与指标要求

针对北京市的实际数据情况，确定了基本统计单元、指标、内容、流程和成果形式，规定了基本统计单元、统计内容、统计指标、数据预处理、统计流程、统计配置、统计计算等内容，有效指导北京市地理国情信息基本统计工作的开展。地理国情统计单元具体内容见表1。

表1 地理国情统计单元

(5)明确了精细分类的成果质量检查与验收的技术规范

将地理国情普查成果检验内容按照质量元素、质量子元素、检查项进行了细化，明确了空间参考系、时间精度、逻辑一致性、位置精度、表征质量、完整性等质量元素的具体检查内容、权重分配及成果质量的错漏分类，并注重保持其与相关的国标、行标和地标的一致性，使得本标准更有可操作性。

(6)规范了地理国情普查底图制作方法与内容表达

基于地理国情要素数据、地表覆盖分类数据和必要的专题数据，叠加高分辨率遥感影像据，制作地理国情外业调查工作底图。规定了北京市地理国情信息外业调绘底图的表示内容、编绘技术流程、质量控制等的要求[11]。

2 技术创新点

(1)突破了地理国情监测数据建模理论与方法，构建了满足城市精细化管理的地理国情信息内容与指标体系。项目以适合现代计算机和数据库技术应用和管理为目标，结合线分类法和CRT回归树分类模型，按地理国情信息的要素特征或属性进行科学分类，在国家三级分类体系基础上，按照从属关系，将北京市增加内容纳入分类体系，扩展为四级分类体系，在房屋、用地、交通、水务、生态环境等5个方面进行了扩充和细化，形成了北京市特色的内容与指标体系[8]。

利用CRT回归树分类模型、线分类法和地理国情信息分类代码的编码方法，主要方法步骤如下：①判断分类对象是否为自然和人工地物；②判断分类对象有无植被、是否为实体；③判断分类对象的栽培程度(人工为主/自然生长为主)、人工程度(人工建造为自主/自然形成为主)；④判断分类对象的植被类型(草/木)、形态、区域；⑤综合判断分类对象的形态特征、覆盖度、分布区域等特点确定地物类型。此方法在北京市地理国情常态化监测项目工作中得到了应用验证，有效地避免了跨一级类错误的发生，提高了地表覆盖分类数据成果的正确性，同时也提高了工作效率。

(2)构建了全流程、多种类、立体化的城市地理国情监测数据快速获取、自动化处理、模块化质检、快速可视化的城市监测技术体系。在高分辨率遥感影像城市典型要素提取、城市地表信息快速变化精细检测和地理国情信息自动化制图等关键技术有突破，大幅提升了城市地理国情监测信息解译、变化发现和成果服务的精度和效率，城市监测技术达到国际先进水平。构建的地理国情信息的采集、处理、存储、质检、分析、管理与应用等一整套监测技术、方法、软件，可为其他省市开展地理国情监测提供借鉴和参考[12]。

(3)提出了北京特色的统计分析单元与计算方法，并研发了统计分析与评估系列软件。

针对北京市的实际数据情况，独特的地理特征，特殊的政治地位、社会经济发展水平和政府管理服务需求，提出了北京特色的统计分析单元与计算方法。基本统计单元在国家要求的规则地理网格单元、行政区划单元、高程带、坡度带和地貌单元的基础上，扩充了主体功能区、规划管理单元(三城一区、核心区、城市副中心、老城区、浅山区、南城地区、新城)、环路(实心环路、空心环路)等具有北京特色的统计单元。

提出了大区域栅格数字高程模型的地表表面面积计算、公共设施辐射覆盖程度、城市职居空间匹配指数、城市无障碍设施布局等城市综合辅助决策分析模型方法，建立了城市建设、城市宜居、城市更新、城市治理等城市评估指标体系。

(4)构建了城市地理国情社会化应用的软件体系、产品体系和应用模式。建立了按需监测、定期评估、动态调整的城市地理国情动态监测方法，研发了包含13个软件系统的地理国情信息平台，提出了10种监测成果的地理国情产品体系，提出了6种应用层面的地理国情服务模式，创建并实现了“年—半年—季—月—周—日”的城市地理国情动态监测模式，建立了多尺度、多时序、多源异构的地理国情时空数据库和云服务系统，形成了城市地理国情信息一张图。

(5)明确了精细分类的成果质量检查与验收的技术规范。将地理国情信息成果检验内容按照质量元素、质量子元素、检查项进行了细化，明确了空间参考系、时间精度、逻辑一致性、位置精度、表征质量、完整性等质量元素的具体检查内容、权重分配及成果质量的错漏分类，并注重保持其与相关的国标、行标和地标的一致性，使得本标准更有可操作性。

3 结束语

项目制定了基于北京市、服务于特大城市的地理国情监测的技术体系，并研发了覆盖地理国情信息的获取、采集处理、质检、分析、管理与应用等软件体系，提高了工作效率；提出了创新的外业调绘方法和系统；提出了北京特色的统计分析单元与计算方法，并研发了统计分析与评估系列软件；准确快速解译地理国情普查对象地类分类代码的判定方法和理论研究；研究了精简高效的地理国情数据快速获取与处理的方法和工艺流程。在广泛调查研究，认真总结实践经验，总结现有城市规划、地理国情普查、地理国情监测、监管部门的管理要求、流程，广泛征求意见，综合部分在近几年发展起来的新技术、新方法。编制适合北京市具体特点的地理国情监测系列标准，保证其实用性、针对性、先进性和可操作性，对地理国情监测的开展具有指导和促进作用。

随着国务院组成部门调整的完成，自然资源的管理职能已合并于自然资源部，自然资源调查与监测的含义更加明确，对于全流程自然资源管理而言，调查是本底，监测是常态。地理国情系列标准的研究与应用显得尤其重要，本项目立足于北京市，具有地方特色，以服务特大城市为目的，在北京市地理国情监测工作中得以应用，也可应用于同类型城市中，但在一般城市和地区的地理国情监测的应用和推广中存在一定的局限性；同时随着自然资源统一调查监测评价的要求，不同自然资源调查监测的内容、指标和要求等需要进一步的融合，适应新时代背景下的自然资源调查监测标准体系要求。