劉東江

（遼寧省地理國情監(jiān)測中心，遼寧 沈陽110034）

大伙房水庫承擔著遼寧省撫順、沈陽、鞍山等七個城市合計2300多萬人的生活用水任務。保護好居民用水水源是維護社會穩(wěn)定，保護生態(tài)文明建設，推進遼寧經濟發(fā)展規(guī)劃建設的大事。需要制定切實可行的水源保護措施，禁止保護區(qū)內各種違法活動，保證大伙房水源供水質量安全，保護人民的生活質量。

根據(jù)地理國情普查成果應用及地理國情監(jiān)測工作“邊普查、邊監(jiān)測、邊應用”的精神，為了進一步推動地理國情監(jiān)測工作，在我省地理國情普查過程中，收集分析我省地理國情普查數(shù)據(jù)、基礎地理信息數(shù)據(jù)，及多源、多時相遙感影像數(shù)據(jù)，結合省政府對大伙房水源地安全保護的具體要求，同時結合遼寧省國土資源礦產資源開發(fā)管理部門及相關單位對大伙房水源地保護區(qū)內礦產開發(fā)、地表覆蓋分類情況、礦區(qū)復墾情況等監(jiān)測，建立比較完善的大伙房水源地礦產資源監(jiān)測系統(tǒng)平臺。以方便于水源地保護區(qū)地表覆蓋、礦產資源統(tǒng)計與分析，避免和減少礦區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞造成的水源污染。設計方案按照先易后難、分類整治、優(yōu)化開采的原則，逐步推進礦山的綜合治理工作。大伙房水源地礦產資源監(jiān)測系統(tǒng)的建立，是以任務區(qū)域內的地理國情普查數(shù)據(jù)為基礎，基于地表覆蓋要素的幾何特征和地理實體對象，完成耕地、林地、房屋建筑、構筑物、人工堆掘地、裸露地表、道路、水域等十大類地表覆蓋要素統(tǒng)計與匯總。通過對兩年的地表覆蓋數(shù)據(jù)對比研究分析，獲取十大類地表覆蓋要素的變化情況數(shù)據(jù)。通過利用兩期正射影像數(shù)據(jù)、地理國情數(shù)據(jù)、地表覆蓋數(shù)據(jù)、三維場景數(shù)據(jù)、專題地圖和文檔報告、統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，建立三維監(jiān)測平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)多期數(shù)據(jù)的三維展示，使監(jiān)測成果得以更直觀、更簡潔方式呈現(xiàn)給讀者，擴大了地理國情普查成果應用范圍。

一、設計流程

1.收集、分析、整理數(shù)據(jù)資料

根據(jù)地理國情普查內容與指標要求，建立地表覆蓋分類要素與任務區(qū)水源地礦產資源監(jiān)測要素之間的一一對應關系，從地理國情普查成果中提取監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立任務區(qū)礦產資源監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

2.坐標系及格式轉換

通過對坐標系及數(shù)據(jù)格式轉換、數(shù)據(jù)拼接及糾正、數(shù)據(jù)矢量化等方法對正射影像數(shù)據(jù)、地理國情數(shù)據(jù)、保護區(qū)專題數(shù)據(jù)加工編輯整理，使其滿足監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的建庫要求。

3.建立數(shù)據(jù)庫

通過街景工廠軟件平臺，利用傾斜攝影數(shù)據(jù)、DEM成果數(shù)據(jù)、DOM成果數(shù)據(jù)制作成高仿真三維場景；再將編輯整理好地理國情普查成果數(shù)據(jù)進行信息提取供外業(yè)檢查核查，確定項目監(jiān)測指標和數(shù)據(jù)分類，制作監(jiān)測數(shù)據(jù)，并建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。開發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)并進行調試，入庫監(jiān)測數(shù)據(jù)，用于對監(jiān)測區(qū)域的統(tǒng)計分析。

4.數(shù)據(jù)生產流程

（1）收集各個監(jiān)測時段的數(shù)據(jù)資料：各個監(jiān)測時段數(shù)據(jù)資料包括：地理國情數(shù)據(jù)，大伙房保護區(qū)專業(yè)數(shù)據(jù)，航空攝影數(shù)據(jù)，傾斜攝影數(shù)據(jù)，三維模型數(shù)據(jù)；

（2）數(shù)據(jù)資料整合處理：數(shù)據(jù)資料整合處理內容包括:坐標系轉換，數(shù)據(jù)格式轉換，數(shù)據(jù)拼接，幾何糾正，矢量化，剪裁；

（3）三維場景制作：三維場景制作：基于街景工廠軟件平臺及開發(fā)模塊，利用傾斜攝影數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)，制作實景三維場景模型；

（4）信息提取與核查：信息提取與核查：建立監(jiān)測數(shù)據(jù)分類，制作監(jiān)測數(shù)據(jù)，進行外業(yè)調查與核查，最后建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

二、作業(yè)方法

1.正射影像數(shù)據(jù)處理

對收集到數(shù)據(jù)源中的分幅數(shù)字正射影像成果進行坐標轉換，將原1980西安坐標系下的分幅數(shù)字正射影像成果，坐標轉換到2000國家大地坐標系下分幅數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)成果，然后再對轉換后的分幅數(shù)字正射影像成果數(shù)據(jù)進行整理、拼接、裁切，生成比例尺為1:1萬，分辨率為0.5米的分幅數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)成果，數(shù)據(jù)成果的格式為*.TIF格式。

2.三維模型精細化處理

基于2013年地理國情普查DEM數(shù)據(jù)成果，利用三維測圖工具編輯滿足精細化DEM成果要求的格網點。對于復雜特殊地區(qū)，利用分辨率為0.2米的數(shù)字影像，采用選取復雜區(qū)域特征點、特征線的方法，重新構建TIN生成DEM，以滿足精細化DEM精度設計要求。最后再對任務區(qū)內精細化DEM成果數(shù)據(jù)和地理國情普查DEM數(shù)據(jù)接邊整理驗證，使兩套數(shù)據(jù)中同名點的高程值相同。

3.制作監(jiān)測數(shù)據(jù)

（1）內業(yè)數(shù)據(jù)采集、整合

基于2013年地理國情普查成果正射影像數(shù)據(jù)、地表覆蓋數(shù)據(jù)、地理國情數(shù)據(jù)及現(xiàn)勢性強的相關專題數(shù)據(jù)資料，分析、提取、編輯任務區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)，制作2013年大伙房保護區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

基于已經制作好的2013年監(jiān)測數(shù)據(jù)集、2008年數(shù)字正射影像成果，及相關的國土二調矢量數(shù)據(jù)資料，分析、提取、編輯任務區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)，制作2008年大伙房保護區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（2）制作外業(yè)核查底圖

利用已經制作完成的2008年和2013年兩年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對兩期地表覆蓋數(shù)據(jù)矛盾處進行特殊標記。依據(jù)地理國情普查項目底圖制作技術規(guī)定，制作外業(yè)調查核查底圖，并對調查核查底圖進行圖廓整飾，注出圖幅名稱、比例尺、調繪者、檢查者、及相關日期等內容。

（3）外業(yè)核查監(jiān)測數(shù)據(jù)

利用已經做好的外業(yè)調查核查底圖，對2008年和2013年兩期監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實地核查，包括經內業(yè)判讀修改編輯后的地表覆蓋分類數(shù)據(jù)、重要地理國情分類要素的外業(yè)調查核查。對2013年任務區(qū)內的尾礦庫、露天采石場、礦山復墾圖斑變化處，應對該圖斑實地情況進行多方位拍攝照片取證，同時對變化圖斑進行描述說明。對經內業(yè)人員判讀采集后遺漏的圖斑要素，調繪者依照調查核查底圖，參照實地情況進行標注說明，同時進行補繪。

4.制作高仿真三維模型

（1）獲取傾斜攝影數(shù)據(jù)

項目采用RCD30傾斜相機對任務區(qū)域進行航攝，利用DGPS技術及RCD30自帶軟件影像后處理功能，獲取精度滿足項目要求的傾斜影像數(shù)據(jù)成果。

（2）制作三維模型

基于街景工廠軟件系統(tǒng)平臺，利用已經獲取的傾斜攝影數(shù)據(jù)成果，制作三維模型。

通過資料收集整理、影像勻色勻光處理、設定三維模型建模圖框、設定初始參數(shù)、建立工程、建立工程、導入數(shù)據(jù)、提取同名點、空三加密、空三加密、點云提取和建模、模型打包輸出、模型修補、模型投影或高程轉換、質量驗證等技術方法，獲得地面分辨率優(yōu)于0.09米、精度高、模型紋理清晰、色彩飽和度好、符合相關精度要求的高仿真三維模型。

5.平臺展示

基于任務區(qū)生態(tài)治理變化多時相類型數(shù)據(jù)，利用GIS軟件平臺及我們對GIS進行二次開發(fā)的模塊，采用二維矢量數(shù)據(jù)與實景三維模塊一體化信息展示技術，實現(xiàn)多時相、多方位數(shù)據(jù)一體化瀏覽，數(shù)據(jù)統(tǒng)計對比分析，高仿真三維實景瀏覽，全面展示監(jiān)測區(qū)域內的生態(tài)環(huán)境治理變化，實現(xiàn)對保護區(qū)生態(tài)環(huán)境變化的動態(tài)監(jiān)測。

6.監(jiān)測分析

通過對比分析2008年、2013年地理國情普查成果，分析統(tǒng)計大伙房水庫兩級保護區(qū)內地表覆蓋要素、國情要素增減情況，特別是礦產開發(fā)或疑似礦產開發(fā)的地表裸露區(qū)域地表覆蓋增減情況。通過三維實景觀察其周邊地勢、地貌特征。對于由礦產開發(fā)造成的二次污染的河流、溝渠進行統(tǒng)計，分析其對大伙房水庫的生態(tài)影響，形成分析報告。

三、結語

通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在2008年至2013年期間，大伙房水源地保護區(qū)內尾礦庫分布范圍和數(shù)量逐年變化和增加。對尾礦庫不斷增加開采，會照成潰壩、洪水漫頂、邊坡破壞、尾礦漿泄漏、水質污染等嚴重隱患。通過兩期影像對比疊加結果，發(fā)現(xiàn)部分礦區(qū)存在邊開采、邊復墾情況。礦區(qū)復墾趨勢從地表覆蓋類型看，保護區(qū)監(jiān)測范圍內林地為主要地類，草地次之，其它地類均占比較小。

本次監(jiān)測成果，可為礦山管理、環(huán)境保護等相關行業(yè)應用提供準確、翔實的基礎數(shù)據(jù)，保證人們對大伙房水源水的生活用水安全。同時還獲取了保護區(qū)范圍內的地形地貌變化、交通路網發(fā)展、地表覆蓋演變、水系變遷等信息數(shù)據(jù)，使政府在重要工程實施、生態(tài)移民、環(huán)境保護、資源開發(fā)、災害防治等方面的規(guī)劃、監(jiān)督和協(xié)調工作有據(jù)可依。

利用傾斜攝影及GIS技術，實現(xiàn)大伙房水源地保護區(qū)范圍實景三維再現(xiàn)，利用全國第一次地理國情普查成果地表覆蓋和主要國情要素信息，通過三維平臺進行多年份監(jiān)測，直觀的表達了統(tǒng)計分析的監(jiān)測成果，對水源辦的業(yè)務管理具有重要意義。