【手艺】测绘地舆消息手艺正在天然资本查询拜

　　（1。 青海省测绘质量监视查验核心， 青海 西宁 810000；2。 青海省第三地质勘查院， 青海 西宁 810029）［摘 要］天然资本查询拜访工做往往涉及多个行政区域或地舆单位，易发生查询拜访方针、范畴取内容等消息交叉取反复的问题，影响后续决策和规划的制定。为此，本文以多种测绘地舆消息手艺为根本，切磋了天然资本查询拜访的新思。起首，基于测绘地舆消息手艺建立查询拜访数据库；然后，操纵遥感测绘手艺采集天然资本遥感影像，划分影像类别并叠加遥感影像矢量数据取数据库内的栅格数据图层，通过整合多个数据源，供给全面、精确、分歧的天然资本消息视图；最初，基于地舆消息系统（GIS）开辟外业消息采集使用法式，连系全球定位系统（GPS）定位天然资本。尝试成果显示：使用该方式后，各类天然资本遥感影像分类成果的斯皮尔曼（Spearman）相关系数均高于0。95。这申明该方式能够无效阐发天然资本变化环境。分区笼盖面积同尺度分区笼盖面积差别低于0。5 km2。［环节词］测绘地舆消息；遥感影像采集；稀少描述特征；地舆消息系统（GIS）；空间阐发；全球定位系统（GPS）天然资本是人类和成长的根本［1］，其查询拜访取办理是区域生态承载能力阐发的根本，同时也对保障、推进经济社会成长具有严沉计谋意义。因而，开展科学、高效的天然资本查询拜访取办理是扶植生态文明的主要工做［2-3］。肖粤新等［4］正在研究天然资本查询拜访方式过程中，将“互联网+”手艺取人工智能手艺相连系，建立了一体化监测平台。郭丁等［5］正在天然资本查询拜访过程中，采用高分辩率卫星监测手艺采集天然资本消息，通过图像阐发手艺获取天然资本查询拜访成果。陈超级［6］操纵数据融合手艺实现对天然资本的查询拜访，针对河山资本和丛林资本数据进行结合订交，获得兼顾两者图形取属性的融合数据，并针对此中的碎小图斑进行融合。张隆隆等［7］操纵数据驱脱手艺，阐发了天然资本分析查询拜访新思。该研究通过查询拜访、不雅测、监测、评价、预测、区划等办法，解析分歧的要素资本空间款式、布局功能、演变形态以及彼此感化过程，实现区域-要素系统建立、目标分级分类、多源数据沉构以及数据融合，用于天然资本分析查询拜访。虽然上述方式能够完成天然资本查询拜访，可是天然资本查询拜访工做涉及多个地舆单位的数据，若不克不及无效处置多来历数据，会发生查询拜访方针、范畴取内容等消息交叉取反复的问题，形成查询拜访演讲呈现错误取冲突，影响后续决策和规划的制定。针对这一问题，本文连系了测绘地舆消息手艺、遥感测绘手艺、地舆消息系统（geographic information system，GIS）、全球定位系统（global positioning system，GPS）等多种测绘地舆消息手艺，切磋了天然资本查询拜访的新思。测绘地舆消息手艺以其高精度、高效率、高靠得住性的特点，为天然资本查询拜访供给了无力的手艺支持，不只提拔了查询拜访工做的效率，本研究基于测绘地舆消息手艺建立查询拜访数据库，用于储存、办理后续的天然资本消息。数据库次要包含四个次要部门，别离为模子建立、基于遥感测绘手艺的天然资本监测、基于GIS 的业内判别取数据阐发、基于GIS 的外业消息数据采集，如图1所示。采用卫星遥感监测手艺取无人机遥感监测手艺相连系的体例，采集天然资本遥感图像［9］。操纵基于稀少描述特征的遥感图像分类方式识别天然资本遥感图像类别，由此实现分歧类别天然资本监测消息分类的目标。基于稀少描述特征的遥感图像分类方式是一种无效的分类方式。这种方式凡是利用稀少暗示模子对图像进行特征提取和暗示，进而进行分类［10］。通过进修数据集的稀少描述特征，将遥感图像分为分歧的类别，实现对天然资本监测消息分类的目标。这种方式能够从大量的无标签遥感图像中进修获得更具有判别性的特征，提高分类精确度和鲁棒性。正在获取天然资本遥感影像稀少描述特征的过程中，确定天然资本遥感影像内的端元构制字典极为主要。凡是环境下，所利用的端元确定方式包罗从分量阐发以及纯像元指数法等［11］，上述方式正在现实使用过程中均设定遥感影像数据处于凸面体内，由此形成最终成果均存正在必然局限性。而稀少描述模子则不存正在这一设定，该模子通过进修的方式所建立的字典原子能够更为靠得住地确定天然资本遥感影像像元的谱特征，通过字典精确地描述像元［12］。XU别离为天然资本遥感影像数据集和字典，通过U能够精确确定像元的谱特征，而且操纵U内所包含的原子可以或许对分歧像元xi进行稀少线）所描述的优化问题可代替字典进修问题。O∈Rn × P 和UJ 别离暗示系数矩阵和原子； 描述的是沉构误差； 描述的是稀少赏罚函数，通过可以或许描述天然资本遥感影像数据沉构同稀少性间的相关性［13］。UO变化的现象，则可确定上述问题不为凸优化问题［14］。一般前提下，可拔取迭代的计较体例对式（1）进行求解，具体步调描述如下。U，可按照稀少描述道理，将天然资本遥感影像内的像元X描述为字典U内原子的稀少线）正在素质上可理解为一个凸1 -正则化最小平方问题。通过求解式（2）所确定的)为一个稀少向量，也就是仅包含较少不为0的元素。考虑到天然资本遥感影像内不异类别像元的光谱曲线布局分歧度较高，因而基于字典确定的系数分歧度同样较高。由此可定义)是天然资本遥感影像内像元的另一种描述体例，即字典U的稀少描述特征。将所得天然资本遥感图像稀少描述特征输入深度进修收集内，通过进修输出成果，无效识别天然资本遥感影像类别，将天然资本遥感影像划分为地盘资本、水资本、矿产资本、丛林草地资本、耕地资本等分歧类别［15］。确定分歧类此外天然资本遥感影像后，操纵测绘地舆消息手艺中的GIS 手艺，将天然资本遥感影像矢量数据同天然资本数据库内的若干个栅格数据图层叠加正在一路，将若干个栅格数据图层的数据属性叠加正在天然资本遥感影像上［16］，正在此根本上，阐发各类天然资本的数量变化，并对天然资本平安款式进行空间阐发等，由此生成天然资本查询拜访演讲。天然资本类型的空间变化Sj 所描述的是区域范畴内天然资本类此外空间发生变化，对于天然资本类型面积的数量变化不发生影响［17］，公式为j别离暗示第j类天然资本空间变化前后的面积；Wjj暗示发生变化的面积［18］。数量变化Qj 描述的是分歧类别天然资本的面积正在转入、转出互抵后的变化，公式为为达到天然资本空间精确划分的目标，需先辈行天然资本数据的精细空间化处置［19］。此过程中，连系GIS手艺，参考所研究区域的现实地形地貌和土壤、水质污染等性，并将其做为评估目标，对研究区域内的天然资本性实施全体评估，以保障所获取的数据的无效性，基于GIS的天然资本空间可视化模子要素如图2 所示，此中针对非常的天然资本数据实施批改或断根处置。正在此根本上，对天然资本进行评价，别离包含地盘资本、水资本、丛林资本、大气资本等，具体评价如下。为污染区域面积；yd为污染物含量。按照上述评价权沉，操纵式（10）确定各类天然资本评估目标性品级，公式为暗示天然资本空间某一目标i的指数；Zi暗示天然资本空间某一目标i的目标权沉。各类评估目标均将其性品级划分为4个品级，即=1，2，3，4，此中i=1 时，暗示不；i=2时，暗示轻度；i=3 时，暗示中度；i=4 时，暗示沉度。同时，按照分歧性品级由高至低赋值，并操纵等权叠加的体例全体评估天然资本空间内的性。根据评估成果标识表记标帜分歧度数据多处空间，同时将全数性且相邻的数据成果毗连正在一路，生成尺度天然资本空间布局，达到天然资本数据精确空间化处置的目标，并正在此根本上建立天然资本空间阻力面，毗连全数阻力数据值最低的点［20］，建立完整的天然资本空间廊道，由此获取初始天然资本空间的生态平安款式。y暗示肆意天然资本空间内所包含的组里面数量和天然资本空间廊道数量，由此生成全域天然资本空间收集。正在此根本上，按照生态园区、生态用地（耕地、丛林、草地等）以及非生态用地（扶植用地取矿产等）的类别实施分区处置。针对后两品种别，选用全体评估模式，将评估成果做为根据实施分区，公式为式中，K别离暗示天然资本空间内的水资本和土壤资本环境；CV别离暗示天然资本空间内被植被笼盖区域的面积和所采用的水土连结办法。基于式（11）可以或许确定天然资本空间内分歧区域的全体评估成果A的值同天然资本生态品级之间呈反比例相关，品级较高就将其归类至生态用地分区内，品级较低就将其归类至非生态用地分区内。由此实现天然资本空间的精准分区。2 实例验证本文研究测绘地舆消息手艺正在天然资本查询拜访中的使用方式，为验证本文方式的现实使用机能，以某省为研究对象，采用本文方式对研究对象内的天然资本进行查询拜访，尝试成果如下。研究对象位于我国北部边陲，横跨东北、华北和西北地域，东向曲线 hm 以上，南北标的目的最大跨度正在1 700 hm 摆布，区域范畴内全体面积正在118 万hm2以上。研究对象的地形次要为高原，海拔均值正在1 000 m 以上。区域范畴内山脉、高原、丘陵、平原、戈壁、河道和湖泊等地貌类型配合形成了丰硕多样的地形地貌。研究对象的地舆特征还包罗其丰硕的天然资本。例如，草原面积居全国前列，林区的木材蓄积量也较大。此外，还具有很多出名的湖泊等。正在天气方面，研究对象属于温带性季风天气。总体来说，夏日气温正在25 ℃摆布，冬季则较为干冷，部地域的最低气温可低于-20 ℃，而东部林区则可能低于-50 ℃。此外，还具有降水量分布不均特征，降水次要集中正在夏日，而冬季则较为干燥。采用本文方式中的卫星遥感监测手艺取无人机遥感监测数据采集研究对象区域范畴内的天然资本遥感影像（部门影像见图3），采用本文方式对所采集的遥感影像进行分类处置。各类别天然资本遥感影像分类成果阐发过程中，以斯皮尔曼相关系数（Spearman 相关系数）、全体精度为评价目标进行尝试验证。斯皮尔曼相关系数也被称为斯皮尔曼品级相关系数或受限斯皮尔曼系数，次要用于权衡两个变量的依赖性。斯皮尔曼相关系数的绝对值越接近1，申明两个变量的相关性越高；当系数等于0时，暗示两个变量之间没有相关性。所得成果如表1所示。阐发表1 可知，本文方式划分天然资本遥感影像类别时，各类天然资本遥感影像分类成果的Spearman 相关系数均高于0。95，而分类成果的全体精度则均正在97%以上。分析可知，本文方式对天然资本遥感影像的分类具有较高精度。由表2获得，正在研究时间内，研究对象区域范畴内的各类天然资本全体变化面积从大至小别离为：扶植用地资本＞草地资本＞水资本＞矿产资本＞丛林资本＞耕地资本。而正在各类资本中，空间转移变化最大和最小的别离是扶植用地和耕地资本，数量变化最大和最小的别离是水资本和耕地资本。以上阐发成果申明本文方式可以或许无效阐发研究对象范畴内天然资本变化环境。本文以性为尺度对天然资本进行全体评估。正在基于GIS软件建立的天然资本空间可视化模子内将研究对象划分为7 个区域，对比本文方式评估成果取专家对研究对象各区域范畴内天然资本的性评估成果，以此验证本文方式评估成果的精确性，成果如表3所示。表3中，★为本文方式的阐发成果，●为专家分析评估成果。阐发表3 可知，本文方式评估成果中，1 号区域取6 号区域为中度，4 号区域、5 号区域取7 号区域为轻度，2 号区域取3 号区域为不。本文方式评估成果取专家评估成果分歧，申明本文方式可以或许精确评估研究对象天然资本的性，可以或许为研究对象生态平安款式的精确分区供给根本。采用本文方式将研究对象天然资本空间划为天然区、开辟区、开辟区、前提开辟区取优先开辟区。确定以上五个区域划分的现实笼盖面积，并取尺度分区笼盖面积相对比，由此验证本文方式的分区机能，成果如表4所示。阐发表4 获得，采用本文方式对研究对象天然资本空间进行区域划分后，各区域笼盖面积同尺度分区笼盖面积差别不高于0。5 km2，由此申明本文方式正在现实使用过程中可以或许实现天然资本空间的精确区域划分。测绘地舆消息手艺能够快速获取地舆空间数据，对天然资本的分布、数量、质量等进行全面、系统的阐发。本文研究测绘地舆消息手艺正在天然资本查询拜访中的使用，分析使用了遥感手艺、地舆消息系统、全球定位系统等多种先辈手艺手段，实现了区域范畴内分歧类别天然资本的切确监测和阐发，但愿本研究可以或许为天然资本办理决策供给科学根据。霍景焕，刘志友。 测绘地舆消息手艺正在天然资本查询拜访中的使用［J］。 测绘，2024，38（12）：1645-1651。霍景焕（1984—），女，河南南阳人，大学本科，工程师，处置天然资本相关质检工做。E-mail。