“多規(guī)合一”中空間規(guī)劃底圖編制技術(shù)

蘭新，王群

(1.湖北省長江數(shù)說信息咨詢有限公司，湖北 武漢 430071； 2.襄陽市測繪研究院，湖北 襄陽 441000)

1 引 言

根據(jù)《市縣經(jīng)濟社會發(fā)展總體規(guī)劃技術(shù)規(guī)范與編制導則》中空間規(guī)劃工作底圖編制技術(shù)規(guī)程[1]，按照三類空間定義，將地理國情普查數(shù)據(jù)進行重新歸類，形成農(nóng)業(yè)區(qū)、生態(tài)區(qū)、城鎮(zhèn)區(qū)現(xiàn)狀地表覆蓋歸類數(shù)據(jù)。

地理國情普查內(nèi)容分為12個一級類，58個二級類、135個三級類。地表覆蓋分類信息反映地表自然營造物和人工建造物的自然屬性或狀況。地表覆蓋不同于土地利用，一般不側(cè)重于土地的社會屬性(人類對土地的利用方式和目的意圖)等。地表覆蓋通常采用規(guī)則格網(wǎng)形式的場模型(也稱作域模型)進行描述。

由于數(shù)據(jù)采集和分類標準的限制，由此生產(chǎn)的地表覆蓋歸類數(shù)據(jù)不能很好地反映土地利用情況，不能成為嚴格意義上的現(xiàn)狀地表。特別是在房屋、水系和基礎設施等圖斑的劃分中存在不明確、難以劃分的情況，需要人工進行大量的比對工作，且可能還會與其他部門的分類產(chǎn)生沖突，影響最終的應用。而土地利用數(shù)據(jù)是嚴格按照管理需要和分類的要求，對土地利用類型進行歸納和分類。《土地利用現(xiàn)狀分類》國家標準采用一級、二級兩個層次的分類體系，共分12個一級類、57個二級類。一是區(qū)分“類型”和“區(qū)域”，按照類型的唯一性進行劃分，不依“區(qū)域”確定“類型”；二是按照土地用途、經(jīng)營特點、利用方式和覆蓋特征四個主要指標進行分類，一級類主要按土地用途，二級類按經(jīng)營特點、利用方式和覆蓋特征進行續(xù)分，所采用的指標具有唯一性；三是體現(xiàn)城鄉(xiāng)一體化原則，按照統(tǒng)一的指標，城鄉(xiāng)土地同時劃分，實現(xiàn)了土地分類的“全覆蓋”。

如何將兩類數(shù)據(jù)的優(yōu)點進行結(jié)合，生產(chǎn)既與現(xiàn)狀相符又適當考慮用途的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，顯得尤為重要。綜合后的成果將能得到更有廣的接受度，也便于與空間規(guī)劃三區(qū)的劃分銜接。

2 工作思路

本文以對某地區(qū)10 km2范圍的地理國情普查數(shù)據(jù)和國土數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一來說明生產(chǎn)現(xiàn)狀一張圖的具體實現(xiàn)方式。

圖1是空間規(guī)劃底圖編制的總體技術(shù)流程：

圖1 現(xiàn)狀一張圖生產(chǎn)總體技術(shù)流程圖

(1)資料收集

根據(jù)生產(chǎn)需要向規(guī)劃部門收集最新的地理國情普查數(shù)據(jù)(以下簡稱“國情數(shù)據(jù)”)，向國土部門收集最新的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)(以下簡稱“國土數(shù)據(jù)”)，向測繪部門收集最新的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和基礎測繪成果數(shù)據(jù)，并收集與數(shù)據(jù)生產(chǎn)相關的技術(shù)規(guī)程、法律法規(guī)和政策文件。

收集到數(shù)據(jù)后，首先進行字段梳理。其中國情數(shù)據(jù)成果保留FEATID(唯一標識碼)、CC(地理國情信息分類碼)字段，并增加GP_GHDM(國普規(guī)劃代碼)字段，國土數(shù)據(jù)保留DLBM(地類編碼)、DLMC(地類名稱)字段，并增加GT_GHDM(國土規(guī)劃代碼)字段。然后進行拓撲正確性和屬性完整性檢查。

(2)數(shù)據(jù)統(tǒng)一

對收集到的數(shù)據(jù)成果進行格式轉(zhuǎn)換和坐標系統(tǒng)統(tǒng)一等工作。將矢量數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一為shapefile格式，將坐標系統(tǒng)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為CGCS2000大地坐標系，高斯-克呂格投影。

(3)編碼賦值

空間用地分類代碼的分類標準能夠與土地利用規(guī)劃、國情普查地表覆蓋分類數(shù)據(jù)對接，并能最大限度地與現(xiàn)行各類規(guī)劃，尤其是空間規(guī)劃協(xié)調(diào)。

空間用地分類體系劃分為三級，包括一級地類、二級地類和三級地類。一級地類包括農(nóng)用地、建設用地和其他土地。二級地類包括耕地、園地、林地、牧草地、其他農(nóng)用地、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點用地、采礦用地、其他獨立建設用地、交通水利用地、其他建設用地、水域、自然保留地，共13類。三級地類在二級地類基礎上進行細分，部分二級地類由于已滿足空間規(guī)劃編制需要，不再細分三級地類，這種情況下，三級地類與二級地類同名。

本次生產(chǎn)以空間用地分類代碼為基礎，分別制定地理國情用地分類代碼、土地利用分類代碼與空間用地分類代碼的對照表。并通過python腳本工具在ArcGIS平臺上進行編碼賦值操作。

(4)疊加分析

在ArcGIS平臺上通過軟件自帶的模型構(gòu)建器進行國情數(shù)據(jù)、國土數(shù)據(jù)的疊加分析，每個圖斑將獲得兩套分類代碼。

(5)差異分析

以空間用地分類代碼為標準進行圖斑類型的差異比較，并根據(jù)最新的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和基礎測繪成果進行差異類型的分析。

(6)差異統(tǒng)一

通過對差異類型的分析，制定差異統(tǒng)一對照表，通過ArcGIS腳本工具獲取每個圖斑的最終分類代碼，實現(xiàn)差異統(tǒng)一。

3 關鍵技術(shù)環(huán)節(jié)

3.1 編制對照表

以空間用地分類代碼為基礎，分別制定其與國情數(shù)據(jù)、國土數(shù)據(jù)和林業(yè)小班的編碼對照表。

3.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是在預處理的基礎上進一步細化。國土數(shù)據(jù)和林業(yè)小班數(shù)據(jù)可以與空間用地分類代碼形成一對一的關系，而國情數(shù)據(jù)則不能，需要進行進一步的處理。具體流程如圖2所示：

圖2差異處理技術(shù)流程圖

地理國情地表覆蓋分類數(shù)據(jù)中沒有對道路、房屋和水系進行分類存放，需要進行單獨的處理，具體處理方式如下：

(1)道路數(shù)據(jù)處理

對國情普查中的道路數(shù)據(jù)暫時賦予編碼1。將國情普查數(shù)據(jù)中與LCTL(城市道路)相重疊的圖斑賦值為2520，其余圖斑賦值為1520。

(2)房屋數(shù)據(jù)處理

對國情普查中的房屋數(shù)據(jù)暫時賦予編碼2。通過屬性將房屋數(shù)據(jù)單獨導出，與國土數(shù)據(jù)中的房屋類型進行疊加分析，獲取國情中房屋數(shù)據(jù)與對應位置的土地利用圖斑代碼，并賦值。對與土地利用數(shù)據(jù)中房屋數(shù)據(jù)沒有交集的圖斑，統(tǒng)一賦值為2200。通過空間連接操作，將原始LCRA(地表覆蓋分類數(shù)據(jù))文件中的房屋數(shù)據(jù)賦予空間規(guī)劃代碼的值。具體方法如圖3所示：

圖3 “房屋圖層”差異處理方法

(3)水系數(shù)據(jù)處理

對國情普查中的水系數(shù)據(jù)暫時賦予編碼3。將地理國情地表覆蓋歸類數(shù)據(jù)與國情要素數(shù)據(jù)HYDA(水域(面))進行疊加操作，通過空間連接獲取水系圖斑具體的地物代碼類別。由于HYDA(水域(面))中采集的河流、溝渠、水庫和坑塘等的面積，采集范圍線與地表覆蓋歸類有所區(qū)別，故進行空間連接后，部分面積達不到國情要素采集指標的不能獲得相應的CC(地理國情信息分類碼)碼值，通過分析，此部分的圖斑主要是面積較小的坑塘，故統(tǒng)一賦值為1032(坑塘)。

通過以上處理后，使得地理國情數(shù)據(jù)中的每個圖斑均獲得對應的空間用地分類代碼，可以與國土數(shù)據(jù)進行疊加分析。

3.3 疊加分析

使用ArcGIS軟件，加載數(shù)據(jù)進行疊加分析。本項目采用ArcGIS中自帶的模型構(gòu)建器工具，通過拖入相應工具，進行流程化處理。如圖4所示，先將國情普查數(shù)據(jù)和國土數(shù)據(jù)進行疊加，得到具有兩套編碼的數(shù)據(jù)成果。然后對數(shù)據(jù)提取面積大于 400 m2，且空間分類代碼不同的差異圖斑，經(jīng)過字段標準化處理，得到最終的差異圖斑數(shù)據(jù)，并輸出差異統(tǒng)計表。疊加后，每個圖斑就擁有了國情和國土的兩套編碼了。

圖4國情數(shù)據(jù)與國土數(shù)據(jù)疊加分析圖

3.4 差異分析

對疊加后的數(shù)據(jù)進行分析。以共同的空間規(guī)劃用地代碼作為一致性判定準則，分析各個圖斑在兩套數(shù)據(jù)中編碼的異同情況。由于進行聯(lián)合處理后，部分圖斑面積很小，主要是由于界線不同造成的差異，在進行差異分析時先設定一個閾值，對閾值以上的圖斑進行差異分析。

3.5 差異統(tǒng)一

本次差異統(tǒng)一的主要工作是要完成編碼規(guī)則統(tǒng)一、圖斑屬性統(tǒng)一和圖斑邊界統(tǒng)一。具體確定的原則如下：

(1)以空間用地分類代碼作為最終圖斑編碼；

(2)圖斑屬性的確定要結(jié)合土地利用調(diào)查和國情數(shù)據(jù)，并參考最新的影像資料成果或現(xiàn)場核查情況；

(3)在屬性一致的前提下，以國情數(shù)據(jù)的圖斑邊界為準，在屬性認定存在差異時，以影像進行邊界的重新勾繪。

根據(jù)以上原則，在ArcGIS平臺上進行差異的統(tǒng)一工作。根據(jù)差異分析結(jié)果，制定編碼統(tǒng)一規(guī)則，并通過python腳本工具，獲取每個圖斑的最終規(guī)劃代碼值。同時也保留了圖斑在原始數(shù)據(jù)中的分類編碼值。

至此完成了編碼的統(tǒng)一工作，每個圖斑均獲得了唯一的空間規(guī)劃代碼值。此時以地理國情數(shù)據(jù)為基礎，通過圖斑唯一標識碼搜索其被分割的零散圖斑，按照就大原則，將各分離圖斑均賦予面積最大的圖斑屬性。再將此時成果與地理國情數(shù)據(jù)進行空間連接，將圖斑的空間代碼值、國情GHDM(規(guī)劃代碼)、土地GHDM(規(guī)劃代碼)值進行掛接，實現(xiàn)圖斑的邊界統(tǒng)一。

3.6 數(shù)據(jù)規(guī)整

完成統(tǒng)一后，對數(shù)據(jù)進行拓撲檢查、屬性檢查以及重點地物屬性檢查，并按照技術(shù)規(guī)程要求進行字段的規(guī)范化處理，生產(chǎn)出現(xiàn)狀一張圖數(shù)據(jù)，成果展示如圖5所示：

圖5 現(xiàn)狀一張圖成果展示

4 主要技術(shù)手段

在數(shù)據(jù)生產(chǎn)中，充分利用ArcGIS自帶的工具、地理處理包等，通過腳本工具實現(xiàn)流程化處理，將制定的規(guī)則通過工具來具體實現(xiàn)。本次生產(chǎn)中主要用到的有ArcGIS中的模型構(gòu)建器和ArcPy地理處理包。

4.1 ArcGIS模型構(gòu)建器

ArcGIS模型構(gòu)建器是數(shù)據(jù)建模工具，為設計和實現(xiàn)ArcGIS中各種數(shù)據(jù)處理提供了一個圖形化的建模環(huán)境。模型構(gòu)建器以流程圖的形式表示，這個流程是由工具和數(shù)據(jù)組成。

ModelBuilder可以把分析和準備數(shù)據(jù)過程所用到的所有分析工具和數(shù)據(jù)通過流程化結(jié)合在一起，每次更新操作都可以保存，并且重新運行。此外模型可以直接生成腳本語言，與腳本語言結(jié)合起來，建立模型。能最大限度地重用，減少重復性的勞動。

在進行差異疊加分析、差異分析時，主要采用ArcGIS模型構(gòu)建器來完成的。

4.2 python與ArcPy

python是一種跨平臺的開源腳本語言，具有功能強大和簡單易學的特點。ArcPy是一個在ArcGIS下以ArcGIS Scripting模塊為基礎并繼承了其功能的站點包。它為以使用高效的方式通過python執(zhí)行地理數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)管理和地圖自動化創(chuàng)建基礎。通過ArcPy能方便簡單地使用ArcGIS自帶的數(shù)據(jù)處理工具，簡化編程難度，同時更符合數(shù)據(jù)生產(chǎn)作業(yè)人員的習慣。

在進行圖斑屬性賦值、差異統(tǒng)一時，主要用python編寫的腳本工具，通過調(diào)用ArcPy中的相關函數(shù)來實現(xiàn)的。

5 問題與展望

本項目生產(chǎn)中只考慮了主要的兩類數(shù)據(jù)，將來還可以將其他數(shù)據(jù)一起進行疊加分析處理，制定統(tǒng)一規(guī)則。處理的結(jié)果現(xiàn)勢性取決于所使用的數(shù)據(jù)，最終成果還必須經(jīng)過影像比對和現(xiàn)場核查，以提高數(shù)據(jù)準確性。此外，數(shù)據(jù)處理流程目前還是分模塊進行，今后可考慮建立統(tǒng)一流程，一體化處理，提高處理效率和可復制性。