江蘇省林地數(shù)據(jù)庫年度更新方法探析

黃 眾，鄭 剛

(1.江蘇省森林資源監(jiān)測中心，江蘇 南京 210036;2.江蘇省森林資源監(jiān)測中心，江蘇 南京 210036)

林地年度變更調(diào)查是《森林法》賦予林業(yè)行政主管部門的法定職責，是各級政府依法行政的重要舉措，是貫徹落實《全國林地保護利用規(guī)劃綱要(2010-2020年)》的具體措施，是實施林地動態(tài)管理的迫切要求，是實現(xiàn)“以數(shù)字管地”到“以圖管地”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，是開展森林增長指標考核和實現(xiàn)森林資源年度出數(shù)的最佳途徑，是推動林地科學利用的基礎(chǔ)保障。

1 江蘇林地數(shù)據(jù)庫年度更新進展

目前，江蘇省已完成全省林地“一張圖”數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作。開展全省林地年度變更調(diào)查，每年更新江蘇省林地“一張圖”數(shù)據(jù)庫，才能保持“一張圖”的現(xiàn)勢性和時效性，充分發(fā)揮“一張圖”的作用，真正體現(xiàn)“一張圖”價值，才能提升全省林地監(jiān)測服務(wù)能力和支持水平，提高林地管理水平，保障《江蘇省林地保護利用規(guī)劃(2010-2020年)》順利實施。2012年，本省在南京市高淳區(qū)開展了全省林地年度變更調(diào)查試點工作;2013年，又在南京市高淳區(qū)和泗陽縣進行了擴大試點工作。2014年全省各縣(市、區(qū))林地保護利用規(guī)劃數(shù)據(jù)年度變化更新試點工作開始啟動，林地年度變更調(diào)查工作將實現(xiàn)常態(tài)化。

江蘇省林地年度變更調(diào)查，是以列入《江蘇省林地保護利用規(guī)劃(2010-2020)》87個縣(市、區(qū))為變更調(diào)查單位，以當年為變更調(diào)查期，在江蘇省林地“一張圖”數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，各縣級單位收集掌握本年度內(nèi)、該縣級單位內(nèi)植樹造林、森林采伐、規(guī)劃調(diào)整、占用征收林地、毀林開墾和森林災(zāi)害等致林地變化的林業(yè)經(jīng)營管理資料，通過2期高分辨率遙感影像對比判讀區(qū)劃，現(xiàn)地調(diào)查核實等技術(shù)手段，掌握林地范圍、林地保護利用及林地管理屬性等變化情況的調(diào)查分析，實現(xiàn)林地“一張圖”數(shù)據(jù)庫年度更新。

2 林地年度變更流程

林地年度變更調(diào)查工序主要包括資料收集處理、內(nèi)外業(yè)核實調(diào)查及數(shù)據(jù)庫更新等技術(shù)環(huán)節(jié)(見圖1)，其中，數(shù)據(jù)庫更新包括年度林地數(shù)據(jù)庫生成和年度林地變化數(shù)據(jù)庫生成。在2012～2103年試點工作中發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫更新環(huán)節(jié)技術(shù)要求高，難點要點多，步驟方法多樣。

3 數(shù)據(jù)庫更新方法特點和技術(shù)路線

3.1 相關(guān)概念

林地數(shù)據(jù)庫更新是指將林業(yè)經(jīng)營管理資料與遙感判讀區(qū)劃結(jié)果經(jīng)過對比分析和核實調(diào)查后、檢查合格的變化圖斑落實到上期林地數(shù)據(jù)庫上，形成本期林地數(shù)據(jù)庫和本期林地變化數(shù)據(jù)庫的過程。

林地數(shù)據(jù)庫更新屬于年度變更調(diào)查數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理和匯總階段，包括林地圖形更新和林地屬性更新2部分，其最終將生成當年林地數(shù)據(jù)庫，及與上年相比有變化的林地變化數(shù)據(jù)庫。

本期林地數(shù)據(jù)庫是指在原有林地落界“一張圖”數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了“變化原因”、“變化年度”和“林地管理類型”3個字段，共44個字段，作為林地變更調(diào)查圖斑(小班)屬性數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。

圖1 林地年度變更調(diào)查工序流程

本期林地變化數(shù)據(jù)庫是在本期林地數(shù)據(jù)庫屬性字段基礎(chǔ)上，增加“前期地類”、“前期土地權(quán)屬”、“前期林種”、“前期森林類別”、“前期事權(quán)等級”和“前期工程類別”6個字段，共50個字段，用于各類林地面積變化、公益林地面積變化、商品林地面積變化、林地與非林地動態(tài)轉(zhuǎn)移、林地變化原因、林地保護等級變化原因等統(tǒng)計和分析。

3.2本省采用的主要方法

林地數(shù)據(jù)庫更新技術(shù)涉及到地理空間信息技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)。根據(jù)國家林業(yè)局林地年度變更調(diào)查技術(shù)方案和試行的操作細則，在本省前期試點工作中，主要采用2種方法即疊加分析法和直接勾繪法進行試點運用。

(1)疊加分析法。利用GIS專業(yè)軟件將檢查合格后紙質(zhì)圖上的變化圖斑進行圖形矢量化和屬性數(shù)據(jù)錄入，生成林地變化數(shù)據(jù)包，并與上一期林地數(shù)據(jù)庫進行計算機自動疊加分析，將疊加后的圖斑分成新增林地圖斑、分割圖斑、繼承圖斑和滅失圖斑4種情況(見圖2)。根據(jù)不同情況，采用不同更新方法，更新前期林地數(shù)據(jù)庫，形成本年度林地數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上提取本年度林地變化數(shù)據(jù)庫，進行林地變化統(tǒng)計分析。

(2)直接勾繪法。利用GIS專業(yè)軟件，對照檢查合格后紙質(zhì)圖上的變化圖斑圖形和屬性數(shù)據(jù)，采用遍歷的方法，直接對上期林地數(shù)據(jù)庫編輯，進行變化圖斑的圖形和屬性的直接入庫，生成本期林地數(shù)據(jù)庫，然后通過軟件屬性選擇功能，提取本年度林地變化數(shù)據(jù)庫。

圖2 變化圖斑類型

3.3 特點

(1)疊加分析法的優(yōu)點:能夠充分利用計算自動裁剪功能，實現(xiàn)變化斑塊圖形和屬性直接入庫，滿足大批量數(shù)據(jù)的自動化處理，減少了變化斑塊入庫工作量，降低了操作步驟的冗余，同時其裁剪操作步驟簡單，便于縣級單位技術(shù)人員操作。但其存在以下缺點:疊加分析后，將產(chǎn)生新增林地圖斑、分割圖斑、繼承圖斑和滅失圖斑4種情況，不同類型斑塊的小班編號、屬性因子更新、面積平差等更新方法差別大，縣級技術(shù)人員具體操作時，容易混淆概念，錯誤率高;由于是計算機自動疊加，容易產(chǎn)生大量的小班碎片和“雙眼皮”現(xiàn)象(如圖3a，b)，需要大量時間進行圖形數(shù)據(jù)后處理，無形中增加了工作量;容易產(chǎn)生諸如縫隙和重疊等細微的拓撲錯誤。

(2)直接勾繪法特點:對照紙質(zhì)圖上的變化圖斑，直接在前期數(shù)據(jù)庫上操作，手動處理每一個變化圖斑數(shù)據(jù)，無需生成林地變化數(shù)據(jù)包，保證了每個小班圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的錄入正確率。但是其前提條件為在紙質(zhì)圖上勾繪的變化圖斑塊圖形和屬性必須準確無誤，否則容易反復操作前期數(shù)據(jù)庫，人為增加錯誤率;由于需要遍歷處理每個小班，工作量較大，容易造成誤平移小班現(xiàn)象(如圖3c)，人為產(chǎn)生小班重疊和縫隙;同時，由于變化斑塊僅在紙質(zhì)圖上勾繪，其圖像數(shù)據(jù)未事先數(shù)字化，導致后期每次核對數(shù)據(jù)時，需要翻閱紙質(zhì)數(shù)據(jù)，給工作帶來不便。

圖3 錯誤類型

3.4 數(shù)據(jù)庫更新技術(shù)路線

結(jié)合2012年和2013年變更試點工作實際，在綜合利用以上2種方法的基礎(chǔ)上，提出江蘇省林地年度變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫更新6個步驟(見圖4)。

圖4 林地數(shù)據(jù)庫更新技術(shù)路線

(1)變化小班數(shù)字化。包括圖形數(shù)據(jù)矢量化和屬性數(shù)據(jù)的錄入。外業(yè)核實調(diào)查時，圖斑的圖形和屬性數(shù)據(jù)主要以紙質(zhì)形式存在。因此，需要將外業(yè)核實合格后的紙質(zhì)圖上小班數(shù)據(jù)(結(jié)合前期遙感判讀矢量數(shù)據(jù))進行圖形矢量化和屬性數(shù)據(jù)錄入。

為了提高效率及操作實用性，圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)錄入可以分開分人進行，通過唯一ID進行圖形和屬性數(shù)據(jù)后期匹配。屬性數(shù)據(jù)錄入時，可以采用Excel軟件，降低操作難度。

(2)圖形數(shù)據(jù)入庫。以步驟(1)生成的變化圖形數(shù)據(jù)為參照，結(jié)合疊加分析法和直接勾繪法，對不同小班分別采用不同方法，實現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)半自動半手工方法入庫。這樣既能提高工作效率，又能保證工作精度。

(3)屬性字段標準化。按照林地數(shù)據(jù)庫字段名稱和字段代碼要求，對步驟(1)錄入的屬性數(shù)據(jù)進行字段名稱和字段值的標準化處理。

(4)屬性數(shù)據(jù)入庫。將步驟(3)生成的標準化屬性數(shù)據(jù)通過唯一ID值連接復制到步驟(2)生成的圖形數(shù)據(jù)庫中，生成初步的林地數(shù)據(jù)庫。

(5)生成本期林地數(shù)據(jù)庫。對步驟(4)生成的初步林地數(shù)據(jù)庫進行面積平差、邊界處理、拓撲關(guān)系檢查和屬性檢查，生成最終的本期林地數(shù)據(jù)庫。

(6)提取本期林地變化數(shù)據(jù)庫。本期林地數(shù)據(jù)庫完成后，提取發(fā)生變化的圖斑，形成本期變化林地數(shù)據(jù)庫，進行相關(guān)統(tǒng)計分析。