更地理，更中国！李德仁院士论地理国情普查和监测的创新
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友情提示：本文共约3241字，包含5个地理国情监测示例，全文阅读大约需要5分钟。干货众多，分析完善，建议收藏仔细阅读。
你了解地理吗？
你了解中国吗？
你知道一二线城市是依据什么划分的吗？上海和深圳，到底哪个更有发展前景？
你知道中国有多少个城市，每年在以几乎可怕的速度向下沉降吗？
你想过为什么小区门口的共享单车午夜多如牛毛，白天所剩无几吗？
如果突降大雨，你要怎样才能找到最安全最快速的回家之路？
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如果你一头雾水，但又对此感兴趣，那么本文可以告诉你，以上问题，我们都可以寄望地理国情普查和监测来解释、解决。
地理国情普查是一项重大的国情国力调查，是掌握地表自然、生态以及人类活动基本情况的基础性工作。
中国第一次中国地理国情普查和重点专题国情监测的成果，已经在为经济社会可持续发展提供服务。如何更好地提供实时、权威、丰富的地理国情监测服务，特别是产出老百姓能看懂的地理国情指标，中国科学院院士、中国工程院院士李德仁在学术论文《论地理国情普查和监测的创新》中给出了富有远见的创造性观点。
该文发表于《武汉大学学报·信息科学版》2018年43卷第1期，可扫描下方二维码获取全文阅读：
李德仁, 马军, 邵振峰. 论地理国情普查和监测的创新[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2018, 43(1): 1-9.
Li Deren, Ma Jun, Shao Zhenfeng. Innovation in the Census and Monitoring of Geographical National Conditions[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2018, 43(1): 1-9
从地理国情普查到重点国情监测
目前，中国已经完成了第一次中国地理国情普查，初步摸清了中国的地理国情家底。在此基础上，中国又启动了重点专题国情监测，根据这些成果资料，读者可以清晰地了解“省会城市可还行，经济新区谁家强”等。
如中国省会城市城区面积分布监测：
2015年中国省会城市城区总面积为10 369.6 km2，占市辖区面积的4.1%；相比2000年增加了3 958.4 km2，是2000年的1.62倍。
又如国家级新区建成区面积监测：
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2015年，中国11个国家级新区中建成区面积最大的三个依次为上海浦东新区、天津滨海新区、重庆两江新区。
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面积较小的为贵州贵安新区、甘肃兰州新区。最小的是陕西西咸新区，为53.69 km2，占新区面积比例为6.10%。
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面积扩展最快的是重庆两江新区；其次是天津滨海新区、甘肃兰州新区、四川天府新区。
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扩展速度较慢的是陕西西咸新区、浙江舟山群岛新区、青岛西海岸新区。
图 1 11个国家级新区基础年份面积和2015年面积及扩展速率图
城市发展如何，个人应当如何选择发展的城市，地理国情监测普查给出的统计结果可以为此提供辅助依据。
地理国情监测普查的新需求
目前，我国基础测绘的成果正在不断累积和完善。但是基础测绘成果和老百姓关心的统计结果之间还存在很大差距。对此，李院士提出， 地理国情普查和监测不等于基础测绘。
地理国情监测是对地表的全要素监测，地理国情监测应当产出老百姓能看懂的地理国情指标，如城市海绵度、绿化度、交通通达度、水资源丰足度、绿色国民生产总值(GDP)、居民幸福指数等。因此，地理国情监测的内容涉及范围广泛，存在完善和创新的新需求。
地理国情普查和监测内容需要创新
地理国情监测的内容包含：
基础地理信息，如国家重要的战略性信息;
地理统计信息，即社会经济统计结果；
地理演化信息，可预测未来发展演化趋势。
地理国情信息虽然来源于地理信息，但它具有特定的空间范围, 覆盖面广、综合性强、动态性等特点，是一定区域内各种地理信息与非地理(人口、经济、社会等)信息的整合与分析的结果。
许多地理国情信息是动态的信息，往往随时间的推移而发生变化。例如，土地利用与土地覆盖情况、城镇化扩张等地理国情方面的信息，均具有明显的时间属性。
地理国情普查和监测，需在以下方面开展创新。
（1）需包含地面沉降和形变。
地面沉降是一种严重的灾害，会危及到城市基础设施的安全。中国有超过50个城市发生地面沉降。图 2示意了2003-2010年间北京市地面沉降的时空演化过程，可以明显看出地面沉降量呈现逐年增大的趋势，这项研究采用了2003-2010年间获取的Envisat ASAR影像。
图 2 北京市累积地面沉降量的时空演化过程
(2)需包含地表透水性
不透水面的面积大小、空间分布等指标是构建“海绵型”生态城市的技术支撑，如图 3所示，中国的城市内涝灾害已越来越严重。
图 3 1 中国城市内涝次数和最大积水时间统计
当前，中国在开展海绵城市的建设，天然的地表应该是类似于海绵体一样，具有透水性和涵养水分的能力，当城市硬质路面、建筑物顶部等不透水层面积过大时，就破坏了这种透水性和涵养水分的能力。图 4为基于资源三号卫星遥感影像提取的武汉市不透水面分布图。
如果不透水层的面积占到总面积的75%以上，55%的降水需要靠地表径流来排，不透水层变化从根本上改变降水再分配。
(3) 需增加人文地理和社会经济信息
第一次中国地理国情普查并未涉及社会经济类要素。地理国情监测除了获取自然地理、人文地理国情信息之外，还必须把握社会经济发展和人类活动在地理空间上的规律，实现对区域内地理现象的现状和时空演变进行准确的表达和预测分析。
2
地理国情普查和监测技术需要创新
（1）自然地理国情监测充分利用1：5万和1：1万数据等测绘成果
不同的地理国情信息具有不同的变化规律，诸如地貌、水域等自然地理要素，在较短时间内不会发生明显变化，演变的周期较长，这部分国情的监测，可充分利用1：5万和1：1万数据等测绘成果。
(2) 通过行业共享和转换获得人文地理和社会经济地理国情
人文地理和社会经济地理，从不同于自然地理的角度，反映了一个区域的人文现象和社会经济现象，例如人口和房屋间在不同时段的关联和分布规律，对经济分布，甚至火灾等自然灾害的应急救援，都十分重要。图 5为武汉市白天/夜晚人口空间分布情况。
白天
夜晚
（3）通过众源大数据和对地观测传感网来更新各类地理国情
2016年7月6日，武汉市遭遇极端天气，发生洪涝灾害，城市社会管理平台通过众源数据生成城市灾害环境下渍水点分布图，作为基本市情发布到网上，为市民出行等活动提供参考。
基于众源数据的洪涝市情发布
(4)基于对地观测传感网的地理国情更新
通过这些措施，我们就能通过地理国情监测的成果回答开篇时提出的那些问题，从而更了解地理，更了解中国。
3
地理国情普查和监测成果
表达形式需要创新
（1）地理国情的分类需要上升到本体
如图所示，林业用地中的宜林地可能和草原分类中的草山草坡属于同一地块，林业用地中的疏林地和灌木林地可能同草原分类中的林间草地属于同一地块。
此时需要构建一个共享本体，能兼容和转换不同领域的专题信息，确保国情信息和行业专题信息的一致性。
（2）矢量和栅格一体化表达
地理国情中的点和线类国情信息适合矢量表达，面状地理国情信息适合栅格表达。由于统计单元的不同，各种地理国情数据存在不一致、不匹配问题。当同级行政区划单元面积相差较大时，这种统计方式很难反映社会经济发展状况与自然人文要素之间的关系。
地理网格单元是对现有行政区划参照系和其他专用定位系统的补充，将地理格网应用到地理国情监测中，可有效解决地理国情数据的不一致、不匹配问题。
以中国天津市武清区为例，利用行政区划单元和多级规则地理网格作为统计单元得到的森林覆盖率分布专题图。多级规则地理网格是通过GeoSOT划分方法得到的，第14级栅格网格对应4 km×4 km。与行政区划矢量统计单元统计结果对比，栅格网格能够更加精细、准确地反映森林覆盖在地理空间上的分布情况。
（3）要面向用户需求发布通用指数
比如经济发展指数(如绿色GDP)、人类发展指数、生态文明系数(如交通通达度、水资源丰足度、教育普及度、居民幸福指数)等。
由此，本文主要讲述了：
一
点成果：
第一次中国地理国情普查，实际上是初步摸清了中国的地理国情家底。在此基础上启动的重点专题国情监测，如对重点城市的国情监测等，能更好地服务城市的发展。
二
个不等于：
地理国情监测不等于基础测绘，地理国情信息不等于地理信息
三
方面创新：
地理国情普查和监测内容、技术、成果表达形式需要创新。（具体可参看文中北京市累积地面沉降量的时空演化过程、基于资源三号卫星遥感影像提取的武汉市不透水面分布图、武汉市白天/夜晚人口空间分布专题图、基于众源数据的洪涝市情发布、基于行政区划和多级网格统计的天津市武清区森林覆盖率分布情况等例子）
开展地理国情普查和监测，利国利民，是时代发展的需要！未来的地理国情普查和监测，需要在内容、技术和成果表达形式等方面，有更多的创新。
来源：《武汉大学学报·信息科学版》（版权归原作者及刊载媒体所有）
原文制作：王晓醉 原文审核：张淑娟
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编辑 / 孙丰家 审核 / 刘雪
指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129）