遙感影像數(shù)據(jù)在自然資源管理應(yīng)用中的問(wèn)題探討
——以祁連山國(guó)家公園肅南縣境范圍為例

張 琳，胡云云，閔志強(qiáng)，饒日光

(國(guó)家林業(yè)和草原局西北調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，西安 710048)

國(guó)家部門間土地利用類型交叉重疊一直是土地管理面臨的難題之一。2018年我國(guó)進(jìn)行的最新機(jī)構(gòu)改革新設(shè)自然資源部，目的是統(tǒng)籌自然資源開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)，建立空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施，履行全民所有各類自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)[1]。自然資源部整合了此前8個(gè)部門的規(guī)劃和調(diào)查職能，充分體現(xiàn)了“山水林田湖草”是一個(gè)生命共同體的重要原則。今后，以主體功能區(qū)規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃和土地利用規(guī)劃等與自然資源相關(guān)的各類規(guī)劃將進(jìn)行全面統(tǒng)籌，實(shí)現(xiàn)“多規(guī)合一”，逐步過(guò)渡到“一張藍(lán)圖干到底”的新階段。但無(wú)論主體功能區(qū)規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃還是土地利用規(guī)劃，都需要以土地資源調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，因此，理順土地調(diào)查與管理體制機(jī)制，建立統(tǒng)一的自然資源調(diào)查體系和管理體系，著力解決長(zhǎng)期以來(lái)因調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)不一致、調(diào)查方法不統(tǒng)一等造成的資源數(shù)據(jù)相矛盾問(wèn)題，是真正做到“多規(guī)合一”的重要前提。本文以祁連山國(guó)家公園甘肅省肅南縣境范圍地類交叉重疊問(wèn)題為實(shí)例，探索解決空間“打架”的技術(shù)途徑，剖析空間“打架”的原因，并據(jù)此提出以解決空間打架為目標(biāo)的新時(shí)期土地調(diào)查與管理對(duì)策。

1 研究區(qū)土地資源概況

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)自于國(guó)土部門第二次國(guó)土調(diào)查年度更新數(shù)據(jù)、林業(yè)部門林地“一張圖”年度更新數(shù)據(jù)和測(cè)繪部門地理國(guó)情數(shù)據(jù)。

1.2 研究區(qū)土地資源基本情況

南裕縣位于甘肅省張掖市，地處河西走廊中部、祁連山北麓，東西長(zhǎng)650 km，南北寬120～200 km，總面積2.38×104 km2，其中劃入擬建祁連山國(guó)家公園面積1.248×104km2，占全縣國(guó)土總面積的52.4%[2]。劃入擬建祁連山國(guó)家公園前，國(guó)土部門數(shù)據(jù)為全縣林地面積22.82×104hm2，草地面積88.70×104hm2；林業(yè)部門數(shù)據(jù)為林地面積28.64×104hm2，草地面積56.53×104hm2，國(guó)土部門與林業(yè)部門在林地、草原土地面積方面存在較大的數(shù)據(jù)交叉等問(wèn)題。

2 地類交叉重疊的處理方法

以第三次全國(guó)土地調(diào)查地類劃分標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，采用融合國(guó)土、林業(yè)數(shù)據(jù)，把地理國(guó)情數(shù)據(jù)作為第三方參考數(shù)據(jù)，并利用遙感判讀和現(xiàn)地驗(yàn)證等方法，解決研究區(qū)行業(yè)部門間地類交叉重疊、數(shù)據(jù)重復(fù)問(wèn)題。

2.1 內(nèi)業(yè)分析與處理

疊加第二次土地資源調(diào)查矢量圖和林地“一張圖”，以ArcGIS軟件為平臺(tái)，使用Identity一致性工具，通過(guò)空間疊加分析，找出地類交叉重疊的斑塊[3-6]。從“研究區(qū)地類交叉重疊轉(zhuǎn)移矩陣”可以看出，研究區(qū)地類交叉重疊問(wèn)題相當(dāng)突出，其中林地與草地、草地與其它土地交叉重疊最為嚴(yán)重。

表1 研究區(qū)地類交叉重疊轉(zhuǎn)移矩陣 單位：hm2

注：其它包括交通運(yùn)輸用地、水域及水里設(shè)施用地、建設(shè)用地、未利用地等，下同。

為了科學(xué)界定交叉、重疊地塊的土地類型，并盡可能減少外業(yè)工作量，降低工作成本，采取以地理國(guó)情數(shù)據(jù)為第三方數(shù)據(jù)參照，結(jié)合高分辨率遙感影像判讀，對(duì)交叉、重疊的斑塊逐塊進(jìn)行判別。如林地和草地交叉重疊的判別，若地理國(guó)情數(shù)據(jù)和遙感影像判讀均為林地者則判為林地，若為草地者則判為草地，其它的斑塊標(biāo)記為待定地類。

2.2 外業(yè)調(diào)查核實(shí)與地類確認(rèn)

在內(nèi)業(yè)分析和處理基礎(chǔ)上，采用外業(yè)采集系統(tǒng)(平板電腦)、無(wú)人機(jī)及調(diào)查底圖等手段重點(diǎn)對(duì)內(nèi)業(yè)標(biāo)記為待定地類斑塊進(jìn)行外業(yè)調(diào)查核實(shí)，判斷并確定該斑塊為林地或草地的唯一地類，并對(duì)覆蓋度30%～39%的灌木林地單獨(dú)標(biāo)注[7]。

經(jīng)內(nèi)業(yè)分析處理、外業(yè)核實(shí)調(diào)查等程序?qū)徊?、重疊地類處理，得到南裕縣林地、草地?cái)?shù)據(jù)(表2)，并最終由當(dāng)?shù)卣M織國(guó)土、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、牧業(yè)等相關(guān)部門確認(rèn)，其中覆蓋度30%～39%的灌木林73 734 hm2，經(jīng)相關(guān)部門共同確認(rèn)，全部劃為草地。

表2 研究區(qū)最終確認(rèn)的各類土地面積單位：hm2

3 結(jié)果分析

3.1 不同類型調(diào)查的結(jié)果分析

從表3看出，本次調(diào)查并確認(rèn)的土地面積與第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)、林地“一張圖”數(shù)據(jù)有一定的差別，其中與國(guó)土數(shù)據(jù)相比較，林地、耕地、其他用地面積分別增加18 944，666，186 904 hm2，草地面積減少206 514 hm2；與林地“一張圖”數(shù)據(jù)比較，草地面積增加115 263 hm2，林地、耕地、其他用地面積分別減少39 244，239，75 780 hm2。

表3 研究區(qū)各類調(diào)查結(jié)果差異情況對(duì)比表 單位：hm2

通過(guò)圖面對(duì)比和現(xiàn)地核對(duì)，分析發(fā)現(xiàn)造成各地類面積差別的原因主要有2個(gè)：第二次土地調(diào)查中草地區(qū)劃面積過(guò)大，將一些蓋度大于40%的灌木林甚至喬木林、一些地表基本裸露無(wú)植被覆蓋的土地、一些地處偏遠(yuǎn)山溝中的耕地劃入了草地，因此，盡管本次將覆蓋度30%～39%的灌木林按照土地分類標(biāo)準(zhǔn)全部確認(rèn)為草地，但將錯(cuò)劃入草地的土地劃出后，不同地類的面積數(shù)據(jù)都相應(yīng)發(fā)生了變更；林地“一張圖”是以森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查成果為基礎(chǔ)經(jīng)過(guò)年度更新的數(shù)據(jù)，且做過(guò)地面調(diào)查核實(shí)，與地面實(shí)際覆蓋狀況接近程度較高，但林地“一張圖”數(shù)據(jù)將覆蓋度30%以下灌叢劃入林地，致使本來(lái)若按照林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將覆蓋度30%～39%灌木林劃為林地可得出相對(duì)較接近的結(jié)果差別變得更大。總體來(lái)說(shuō)，地類交叉重疊原因，除了不同部門土地分類標(biāo)準(zhǔn)中灌木林認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)不一外，更重要的是調(diào)查過(guò)程造成的[8]。

3.2 本次調(diào)查結(jié)果的合理性分析

為了分析研究區(qū)林地、草地分布特征，驗(yàn)證本次調(diào)查結(jié)果的合理性，在ARCGIS中使用聚類和異常值分析模塊進(jìn)行了空間分析[9-10]。方法是使用反距離權(quán)重插值(Inverse Distance Weighted，IDW)并對(duì)空間權(quán)重執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化；每個(gè)權(quán)重都除以行的和(所有相鄰要素的權(quán)重和)，得到莫蘭指數(shù)(Moran'sI)，其中Moran'sI>0時(shí)，其值越大，空間正相關(guān)性越明顯；Moran'sI<0時(shí)其值越小，空間差異性越大；Moran'sI=0時(shí)空間呈隨機(jī)性。剔除空間隨機(jī)分布數(shù)據(jù)后，根據(jù)莫蘭指數(shù)將本次調(diào)查結(jié)果分為喬林地聚集、草地聚集、林地有草地零星分布、草地中有林地零星分布和其它5個(gè)類型；林地聚集面積164 788 hm2，草地聚集面積460 019 hm2，林地有草地零星分布面積99 938 hm2，草地中有林地零星分布面積30 912 hm2，其它零星分布的林地、草地面積172 031 hm2；林地、草地集中區(qū)劃的面積分別占各自總面積的66.7%和67.6%，總體上反應(yīng)了林地、草地分區(qū)集中管理的要求。為便于管理，除其它零星分布的林地、草地外，林地中有草地零星分布、草地中有林地零星分布的面積還應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行地類調(diào)整。

4 新時(shí)期土地調(diào)查與管理思考

為統(tǒng)一行使自然資源開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)監(jiān)管職責(zé)，統(tǒng)籌水林田地湖草系統(tǒng)治理，需要?jiǎng)?chuàng)新土地調(diào)查和管理理念，破除部門之間各種利益至酷，逐步建立新的自然資源調(diào)查體系，科學(xué)劃定管理邊界。

4.1 完善自然資源調(diào)查制度

本次調(diào)查，在確認(rèn)地類過(guò)程中，各部門認(rèn)同對(duì)地類交叉重疊的調(diào)查處理結(jié)果，但在確定地類時(shí)爭(zhēng)論仍然很大，一個(gè)重要原因是各部門都在守護(hù)各自的“數(shù)據(jù)”及其帶來(lái)的利益。新時(shí)期應(yīng)破除部門之間的利益藩籬，為統(tǒng)籌自然資源管理掃清障礙；統(tǒng)一全國(guó)土地分類標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)有土地調(diào)查體系基礎(chǔ)上，整合森林、草原、濕地、水利等各類調(diào)查體系，建立科學(xué)的自然資源調(diào)查體系，使自然資源調(diào)查成果在滿足國(guó)土空間規(guī)劃、國(guó)土空間用途管制、確權(quán)登記、宏觀調(diào)控等需求的同時(shí)為自然資源管理服務(wù)；標(biāo)準(zhǔn)的研究制定中，既要考慮地上覆蓋狀況，也要兼顧不同屬性土地管理的需要[11]；加強(qiáng)土地調(diào)查地面核實(shí)工作，特別是對(duì)僅靠遙感判讀很難準(zhǔn)確區(qū)分的依據(jù)覆蓋程度劃分的地類(如郁閉度、覆蓋度)和一些漸變地類(如未成林地)[12]，更要進(jìn)行地類的地面核實(shí)。

4.2 按主導(dǎo)地類分區(qū)管理林地和草地

自然資源有其自身演變、發(fā)展規(guī)律。很多區(qū)域林地中有草地插花，草地也有林地插花，這本身就增加了調(diào)查和管理的難度。同時(shí)，按照覆蓋程度劃分的地類隨著時(shí)間的推移，地表植被或地面覆蓋物可能發(fā)生變化，也給土地管理帶來(lái)問(wèn)題。建議在林地、草地管理中，應(yīng)依據(jù)主導(dǎo)地類劃分土地類型并制定管理利用辦法，有零星草地分布的林地區(qū)域采取以林業(yè)為主導(dǎo)的土地管理與利用辦

法，有零星林地分布的草地區(qū)域采取草原主導(dǎo)的土土地管理與利用辦法，明確管理邊界，利于統(tǒng)籌林草管理、監(jiān)督和考核評(píng)價(jià)。

4.3 破除部門之間的利益之爭(zhēng)

從解決本研究區(qū)地類交叉重疊問(wèn)題過(guò)程來(lái)看，各類與土地相關(guān)的調(diào)查都有一定基礎(chǔ)，且各有側(cè)重點(diǎn)，如土地調(diào)查側(cè)重耕地和建設(shè)用地、林業(yè)調(diào)查側(cè)重林地、水利調(diào)查側(cè)重水域及水利設(shè)施用地等，加之目前各部門都有地理國(guó)情調(diào)查數(shù)據(jù)，且遙感影像分辨率逐年提高，解決地類交叉重疊問(wèn)題一般不存在技術(shù)障礙，關(guān)鍵要進(jìn)一步統(tǒng)一思想認(rèn)識(shí)，在解決好土地分類標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，著力解決部門之間的利益之爭(zhēng)，理清土地管理界限。