吉林省城市国土空间监测技术研究与实践

段 凯，魏 那

（吉林省航测遥感院，长春 130001）

围绕“两统一”职责履行，聚焦自然资源监测网络构建，为国土空间状况、国土空间安全、国土空间开发利用和国土空间治理等提供高质量的数据供给。自然资源监测主要是在自然资源统一调查监测评价框架下，统筹利用卫星遥感、大数据等技术手段，以2021 年度国土变更调查成果为监测对象，掌握各地类面积、范围、分布和变化等情况。地理国情监测工作定位为上述监测内容，监测工作与国土变更调查一体化开展，监测结果满足国土变更调查日常变更、耕地保护、国土空间规划编制及实施监督、用途管制、开发利用、权益管理、生态保护修复、督察执法和林草湿保护等自然资源管理和生态文明建设需要。

按照统一技术要求和工作区域分工，以国家下发的成果数据为底图，利用国家提供的影像成果，收集相关行业现势性为2021 年年底之后的专题资料，POI 数据（基于位置服务的最核心数据）参考历年地理城市监测、基础测绘、数字城市和智慧城市成果，结合影像比对、内业解译、外业核查和空间数据综合分析等方法与手段，细化和补充相关内容，获取自然资源和人文地理要素的类型、面积、范围、分布和变化等情况，主要包括城市土地利用、建设强度和建筑量、公共服务能力、交通便捷、安全韧性和历史文化等内容，同时监测更新水网、路网数据。汇总形成任务区数据集（2022 年），并完成数据两级检查、成果汇交和成果验收等工作。

1 监测范围

监测工作范围：长春（二道区），吉林（丰满区、船营区、蛟河市及桦甸市），15 672 km2，共计5 个县（市、区）。

应用的技术软件如下所述。

影像纠正软件：武汉航天远景科技有限公司Photomatrix-SAT。

影像处理软件：武汉航天远景易拼图、ArcGIS 和Photoshop。

影像精度检查软件：ArcGIS。

数据采集与编辑软件：OneDataPro，ArcGIS10.4。外业软件：地理国情监测内外业一体化系统。

质检软件：2022 年城市国土空间监测成果质量检验系统，城市国土空间监测GCS 检查工具。

2 国土空间监测技术实践

2.1 吉林省城市国土空间监测DOM 制作实践

2022 年10 月开始进行测区的数字正射影像图（DOM）制作生产，至2022 年11 月完成测区数字正射影像61 景，于2022 年12 月上报吉林省测绘产品质量监督检查站验收。

2.2 吉林省城市国土空间监测数据细化与补充及提取，交通和水域网络进行更新，外业调查与核查，生产元数据采集完成情况

2022 年10 月—2022 年12 月完成了监测任务，共计完成5 个县（市、区），长春（二道区），吉林（丰满区、船营区、蛟河市、桦甸市）的城市国土空间监测任务，包括城市国土空间监测数据细化与补充及提取，交通、水域网络进行更新，城市国土空间监测数据生产元数据成果，外业调查与核查成果。

影像资料由吉林省地理信息中心提供。时相为2022 年1 月—2022 年10 月的GF2 影像共50 景、GF7共31 景、BJ2 共3 景，共计84 景。由于优先采用1 m分辨率，时相为2022 年6—7 月的卫星遥感影像数据为主要影像数据源，对于国家下发1 m 分辨率遥感影像数据未覆盖区域，要充分收集时相为2022 年1 m 分辨率或者更高分辨率的影像数据源，综合分析选择时相较新、分辨率更优的影像制作正射影像。经过影像技术人员分析，以技术设计为依据，结合实际情况确定需要纠正及上交影像总计61 景数据，其中GF2 影像37景、GF7 影像21 景、BJ2 影像3 景。

需要收集的专题资料（2021 年1 月1 日之后）包括（但不限于以下内容）：涉及民政、统计、应急、教育、环保、住建、交通、水利、卫生健康和体育等行业，现势性为2021 年1 月1 日之后的专题资料；POI 数据；地籍调查和不动产登记成果；地理国情监测成果；城市大比例尺基础测绘、数字城市、智慧城市等成果。

3 基础生产资料

使用自然资源部统一下发任务区范围内的2021 年度国土变更调查成果数据，其中地类图斑层（DLTB）作为空间信息细化与补充的底图数据。前期下发的省级2021年度国土变更数据库中包含推土区和拆除未尽区图层。

3.1 2020 年地理国情监测水域网络数据集、交通网络数据集数据

使用自然资源部统一下发任务区范围内2020 年地理国情监测水域网络数据集、交通网络数据集数据，作为水网、路网监测更新的基础数据。

3.2 2021 年地理国情监测数据

使用自然资源部统一下发任务区范围内的2021年地理国情监测数据，从省级监测图斑数据成果层（LCPA）、耕地监测成果数据层（LCCA）中提取建筑物（区） 类型图斑（类型代码0510~0550，详见CH/T 9029—2019），连同城市要素监测成果可作为空间信息细化与补充的参考依据。

4 调绘核查实践

外业调查与核查的主要工作是对内业分类与信息提取工作中无法确定边界和属性的地理要素实体、实地相较于影像发生了变化的区域以及无法准确确定类型的图斑，同时核查内业判定图斑的正确性，采用在调查底图上标绘的形式，开展实地核实确认和更新。

外业完成外业调查与核查工作后，整理作业成果，及时将外业调查与核查得到的信息反馈至内业，便于内业根据外业反馈信息修改相关数据。外业调查与核查工作全面结束后，外业协助内业共同完成数据的编辑和检查工作。

5 质量控制情况标准制定研究

5.1 监测成果的数学基础、文件与结构

质量检测坐标系统是否符合要求，高程基准是否符合要求。检查属性项定义是否符合要求，检查数据集（层）定义是否符合要求，数据文件格式是否符合要求，检查数据文件是否缺失，数据无法读出，数据文件名称是否符合要求，是否存在图斑缝隙，是否存在图斑重叠，位置相邻且属性一致的不连续图斑错误。检查图斑边界与正射影像套合超限差错误，图斑几何位置接边超限差错误。检查分类正确性，正射影像、外调资料、实地照片等资料比对检查、细化及补充的正确性、完整性检查；细化及补充未按要求分到子类，分类码为空，填写不规范，接边错误遗漏，存在多余图斑等。要求几何图形异常错误，如小图斑出现的不合理面、面边界不合理的硬折等。检查新增属性与相关属性的逻辑一致性处理情况。检查图斑位置及类型的编辑修改情况。

5.2 国土空间监测要素数据成果

坐标系是否符合要求、高程基准是否符合要求。影像数据、基础地理信息数据、行业专题资料等数据源的使用是否符合要求。属性项定义是否符合要求、数据集（层）定义是否符合要求、数据文件格式是否符合要求、数据文件是否缺失、数据无法读出、数据文件名称是否符合要求。要素不重合的错误、要素重复的错误，要素未相接（错误的悬挂点）要素不连续（错误的伪节点），要素未闭合的错误，要素未打断的错误。检查与正射影像数据成果套合位置超限差的要求，与地类数据套合明显不合理，接边要求几何位置接边超限差。与正射影像，外调资料，行业专题资料等对比检查细化及补充的正确性。检查属性值错漏，属性填写是否正确。要素多余、要素遗漏。要素几何类型点、线、面表达错误。要素几何图形异常的错误。如极小的不合理面或极短的不合理线、折刺、回头线、粘连、自相交、抖动等。要素的取舍，图形概括，要素关系，要素方向。检查地类要素与要素数据空间位置和属性逻辑关系的正确性。检查属性默认值填写的正确性。坐标系统，高程基准，各参数是否符合要求。属性项定义，数据集（层）定义，文件格式，文件是否缺失，数据可读性，文件命名，要素重合性，要素连续性。图形范围正确性。要素合理性（包括非本层要素，即要素放错层）。拍摄的照片应地物清晰、主体明确、明暗适中，拍摄的照片与主体无关或质量欠佳的照片应在整理时删除。拍摄的照片应尽可能水平，保持正常姿态，避免照片信息失真。

6 成果质量综述

6.1 测量成果质量情况

6.1.1 数字正射影像成果

对完成的61 景正射影像进行了100%二级检查，检查项包括：数据文件正确性检查、数学精度正确性检查、影像信息正确性检查、影像接边正确性检查、正射影像质量检查、元数据文件正确性检查等。

6.1.2 空间信息细化数据成果

空间信息细化数据成果包括：城镇住宅用地、科教文卫用地、公用设施用地、特殊用地、交通运输用地、其他等，作业采集时均按要求标准进行作业。采集数据坐标系统符合要求，高程基准和投影各参数符合要求，原数据使用正确，数据完整没有遗漏。对长春市二道区、九台区（卡伦街道、东湖街道和龙嘉堡镇），吉林市船营区、丰满区、蛟河市和桦甸市共计6 个市（区）的监测数据成果进行了100%的二级检查。

6.1.3 交通和水域网络数据成果

交通和水域网络数据是指除以地理实体（或地理对象、地理要素）形式采集的道路、水域、构筑物以及地理单元数据，这些数据只能以矢量方式表示。这些数据空间参考系符合要求，逻辑一致性符合要求，与交通厅下发的资料保持一致性，数据完整没有遗漏。对长春市二道区、九台区（卡伦街道、东湖街道和龙嘉堡镇），吉林市船营区、丰满区、蛟河市和桦甸市共计6 个市（区）的监测数据成果进行了100%的二级检查。

6.1.4 生产元数据成果

对长春市二道区、九台区（卡伦街道、东湖街道和龙嘉堡镇），吉林市船营区、丰满区、蛟河市和桦甸市共计6 个市（区）的监测元数据成果进行了100%的二级检查。

6.1.5 实地照片成果

对长春市二道区、九台区（卡伦街道、东湖街道和龙嘉堡镇），吉林市船营区、丰满区、蛟河市和桦甸市共计6 个市（区）的监测实地照片成果进行了100%的二级检查。本次外业核查满足规范要求，有效地保障了作业要求及成果质量，使用作业方法正确，调查及核查成果精度良好、生产组织合理有效、提交各项资料齐全，符合本项目技术设计书的要求。

6.2 整景正射影像成果

整景正射影像成果数据内容由整景数字正射影像文件、记录影像投影信息的投影信息文件和元数据文件3 部分组成。其中，整景数字正射影像文件包括正射纠正后的真彩色融合影像、多波段融合影像和多波段非融合影像3 种类型。①真彩色融合影像是指利用全色波段和多光谱波段中的可见光波段采用真彩色合成方案融合，为增强目视效果经过适度增强处理形成的数字正射影像成果。②多波段融合影像是原始影像经过正射处理后，将多光谱波段与全色波段进行融合并保留原始影像光谱特征的数字正射影像成果。③多波段非融合影像是原始影像只经过正射处理，不进行融合和增强处理，保留原始影像光谱特征和像素位的数字正射影像成果。

3 种类型整景数字正射影像文件中，利用已有正射影像成果的，汇交时原类型不变，新生产的正射影像成果应汇交真彩色融合影像。

整景数字正射影像成果的文件命名应清晰反映该数据对应的数据源类型、波段组合类型、时间和轨道信息等内容。影像文件和对应的元数据文件的文件命名规则如下：

文件名=数据源标识符+轨道号(或订单号)+影像数据获取时间+波段标识符+文件名后缀。

如果整景纠正的全色波段和多光谱影像的元数据分别填写时，全色影像和多光谱影像的元数据文件名和对应的影像文件的文件名保持一致，后缀名为*.xml。

例如：SP525623420210424P.img 表示2021 年4 月24 日获取的轨道号为256234 的SPOT5 全色波段影像。

6.3 监测数据成果

监测任务形成的数据成果分别存储在城市空间信息数据集(CtyDataset)、交通网络数据集(TraDataset)和水域网络数据集(HydDataset)3 个数据集的37 个数据层中，见表1。

表1 监测数据层名称及各层要素