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遥感技术 统计调查之翼

作者: 张群 王艳艳 罗勇 摘自:《数据杂志社》

  

 

  2006年9月,北京市统计局、国家统计局北京调查总队联合21世纪空间技术应用股份有限公司开展了对遥感技术在统计中的应用研究,结合北京农业的特点和 “北京一号”小卫星的资源优势,探索农业统计的新方法、新手段,目标是建立适合北京农业统计的遥感统计业务化运行系统,最终实现几个基本农业统计指标的遥感测量,并将遥感业务拓展到生态资源等其它领域。

 

  遥感技术的进步,给统计工作的应用创造了条件
  长期以来,利用遥感技术进行地面信息的提取、农作物面积监测、农作物估产等方面在国内外早已开展并取得了一定的成果和经验。1971年—1977年,美国的“大面积农作物估产实验(Large Area Crop Inventory and Experiment)”项目,是最早的农情遥感监测工作,成为农情遥感监测的里程碑。其随后开展的“农业和资源的空间遥感调查”计划更是发展了更加成熟的农作物遥感监测方法。同时,欧盟、埃及、俄罗斯、加拿大和日本等国均在农作物的遥感监测方面进行了有益的探索和实践,取得了可喜的进展。我国应用遥感技术进行粮食作物估产始于20世纪80年代,1985年国家气象局建立了11省市冬小麦气象遥感估产系统,开创了国内以气象卫星为主的大面积遥感估产和面积测量的先例;“八五”期间,国家重点支持了“重点产粮区主要农作物遥感估产”项目,主要开展水稻、小麦、玉米等典型农作物面积测量和估产研究;中国科学院于1997 年将“中国资源环境遥感信息系统及农情速报”作为院“九五”重大和特别支持项目。“十五”期间,在科技部的支持下,国内高校、科研单位与产业部门合作开始尝试建立业务系统,如:海量野外样方支持下的农作物遥感测量技术系统(北京师范大学和国家统计局)、中科院遥感所中国农情遥感速报系统(中科院和国家粮食局)等。

 

  北京在遥感技术的统计应用上迈出可喜一步

  遥感技术在农业领域的应用已经经过了前人有益的探索,具备了一定的基础和经验,对于北京的农业统计而言,我们站在前人的肩膀上,利用北京在遥感数据资源上的优势,用遥感技术手段替代传统的逐级上报的统计制度,使遥感技术在实际统计工作应用上迈出可喜一步。
  基于遥感技术的可行性、遥感数据的可获取性以及北京农业统计的实际需求,我们确定了冬小麦面积、玉米面积、农业设施面积、冬小麦和玉米估产及生态资源等6个遥感统计专题,对于每个专题,分别从遥感测量技术、地面抽样调查规范、遥感统计业务流程设计等方面进行了研究和实践。
  2006年,我们利用已有的研究成果对北京市冬小麦面积进行了遥感测量,通过人机交互解译的方法,将冬小麦的空间分布信息分配到了地块,从而实现了村级起报,满足了北京农业统计的需求。通过实地验证,此次遥感测量达到了令人满意的结果,与上报的统计数据比较,起到了相互验证的作用。而我们的目标是要实行统计遥感为主、地面验证为辅的运行模式,替代传统的层层上报的农业统计方法。

 

  遥感技术给北京统计带来新机遇

  遥感业务化运行后,将给农业统计带来怎样的机遇呢?
  第一,能够降低统计成本,提高统计工作效率。用遥感的方法进行地面信息的提取,主要是在形成了一定的操作流程和规范后,利用遥感数据在室内进行操作,虽然遥感数据的获取需要一定的成本,而且为了确保信息提取的准确性也需要一定的野外工作量,但是,与大量消耗人力、物力、财力的统计调查相比,遥感的方法不仅有效防止了人为干预,还节省了开支,降低了成本,同时,对于北京来说,由于“北京一号”小卫星的独特优势,遥感数据的获取成本也大大降低。
  第二,能够提高统计科技含量,转变统计生产方式。随着传感器技术的进步和航空航天事业的发展,遥感技术越来越广泛地被应用于农业、地理、地质、海洋、水文、气象环境监测、地球资源勘探、军事侦察等多种领域,在客观性、空间性、咨询确认等方面显示出优势。
  用遥感的方法提取地面信息通常是利用遥感数据,采用某种方法,按照一定的标准化、规范化的操作流程生成所需信息,因而在数据资源、方法上都具有较强的客观性;遥感信息最为显著的优势就是其具有空间性,即遥感数据是具有空间坐标的,而通过遥感方法提取的地面信息也都是具有空间位置属性的,而从农业统计的角度来说,各种农作物在空间上的分布情况也会一目了然,给人以更加直观的感受,越来越多的遥感数据可供人们获取并及时更新,这为保证我们对于地面信息的动态监测提供了数据基础。  
  第三,能够拓展统计业务范围,提高统计服务质量。遥感数据是对地面整体状况的反映,在遥感提取方法科学合理的前提下,可以获取多元的地面数据。尤其以人们较为关注的生态资源为例,通过遥感可以获取森林、草地、农作物、湿地等多种生态资源的数量,并且可以在一定程度上反映其质量,这对于拓展统计业务、提高统计服务的质量都将具有重要的意义。遥感在城市扩展、动土工程建设等监测方面也都具有广泛的应用前景,这些对于拓展我们统计业务范围、为政府和公众提供多元化的参考数据提供了新的契机。同时,遥感还为统计数据的发布和展示提供了更加直观、新颖的平台,变枯燥的数字为形象的空间图形、图片,在提高统计服务质量的同时也树立了科学统计的新形象。

 
  实现遥感统计的业务化运行还面临着挑战

  毋庸置疑,遥感技术应用于农业统计是可行的,是有经验可以借鉴的,并且随着遥感技术的不断发展,遥感方法的不断更新,遥感测量的精度也将不断提高。问题的关键是,要真正地实现业务化运行,建立一个流程规范、精度保证、稳定运行的系统平台,并实现对部分业务的替代,我们还面临着挑战,需要攻破一系列的难关。
  第一,遥感测量的最佳时相与统计制度尤其是统计表上报时间存在着矛盾。遥感并不是一门孤立存在的学科,根据遥感监测对象的不同,它需要结合地理学、生态学、植物生理学、气象学等多学科理论知识,同时,对于植被而言,植被的物候特征对于遥感信息的提取精度具有举足轻重的作用,因为植被的物候特征是确定遥感最佳时相(即遥感数据的获取时间)的重要依据。
  对于农业统计而言,以冬小麦播种面积的上报时间为例,统计制度要求每年11月底上报冬小麦面积,而此时并非提取冬小麦面积的最佳时期,只能进行冬小麦面积的初步提取,而初步提取结果容易造成漏判,影响结果精度;次年3-4月是冬小麦特征最明显时期,能够开展小麦面积的精确提取,但数据上报时间已过。因此,如何解决遥感最佳时相和统计上报时间的矛盾是我们要进一步研究和解决的一个问题。
  第二,受气象等因素制约,在一定程度上存在着所需遥感数据无法满足系统正常运行需求的风险。卫星具有重访周期,即卫星在经过一个区域上空后,需要经过一定的时期才能再次经过该区域,因此,遥感数据并不是随时都能获取的,而如果时机掌握不好,则往往会错失良机,无法获取最佳时相的遥感数据;另外,遥感数据质量受气象因素影响较大,尤其是夏季云雨较多,对遥感影像的质量造成干扰,使人们无法正常进行提取,这也对系统运行的数据基础构成了风险。因此,在遥感数据不能满足系统运行需求的情况下如何确保统计工作任务的完成以及统计数据的精度、建立起一套应急机制,是我们实现业务化运行所必须解决的问题。

 

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