自然資源資產(chǎn)離任審計中差異圖斑提取技術研究

董安國,陳年松

(江蘇省測繪工程院，江蘇 南京 210013)

1 研究任務的提出

中國共產(chǎn)黨第十八屆三中全會審議通過《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》，提出了“對領導干部實行自然資源資產(chǎn)離任審計，建立生態(tài)環(huán)境損害責任終身追究制”的時代命題[1]。開展領導干部自然資源資產(chǎn)離任審計，是黨中央、國務院加快推進生態(tài)文明建設的一項重大決策部署。然而，審計部門開展這項審計工作面臨著自然資源資產(chǎn)基礎數(shù)據(jù)獲取、變化評估、領導干部績效評價等諸多難題[2]。尤其是在基礎數(shù)據(jù)獲取方面，由于自然資源審計范圍面廣，不同的自然資源資產(chǎn)分別由不同的政府職能部門管轄，自然資源管理分散、信息破碎、標準不一，信息基礎薄弱，信息提取難度大。近年來，測繪地理信息部門著手推進全國土地調(diào)查、地理國情普查和監(jiān)測等工作，獲取了大量地形、水系、交通、地表覆蓋等要素的基礎信息，并對其進行了動態(tài)化、定量化、空間化的監(jiān)測和變化統(tǒng)計分析[3]。土地調(diào)查、地理國情數(shù)據(jù)內(nèi)容與自然資源資產(chǎn)審計范圍高度重合。以此作為數(shù)據(jù)基礎，開展自然資源資產(chǎn)監(jiān)測工作，能夠為領導干部自然資源資產(chǎn)離任審計提供全面、系統(tǒng)、真實的自然資源基礎信息和相關信息提取分析技術的支撐。

自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢在于克服了政府部門間數(shù)據(jù)資源的開放度、關聯(lián)度、共享度，資源數(shù)據(jù)以及互相關聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，使未來統(tǒng)一監(jiān)管機構的主要工作內(nèi)容從公共事務服務向公共數(shù)據(jù)服務轉變[4]。在領導干部自然資源資產(chǎn)離任審計的工作中，大數(shù)據(jù)手段使得審計人員突破了原本審計抽樣的審計模式，對自然資源資產(chǎn)進行總體審計，可以避免審計抽樣的風險并且發(fā)現(xiàn)抽樣審計所不能發(fā)現(xiàn)的問題。通過歷年自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)之間的交叉比對，可以輔助發(fā)現(xiàn)典型的違規(guī)情況。在自然資源離任審計的工作中，可以利用自然資源大數(shù)據(jù)的差異信息提取技術來解決以下問題。

2 研究要解決的具體問題

2.1 基本農(nóng)田非法占用問題(國土資源資產(chǎn))

利用國土部門的基本農(nóng)田范圍與地表覆蓋進行空間疊置分析，提取基本農(nóng)田內(nèi)的建設類用地，扣除經(jīng)過合法審批部分，進一步對比遙感影像及外業(yè)核查，最終確定基本農(nóng)田內(nèi)非法占用問題。

2.2 湖庫變化情況問題(水資源資產(chǎn))

利用不同時間點的地理國情、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，比對湖庫水量、面積變化情況；利用不同時間點的地理國情、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，分析湖庫外擴一公里范圍內(nèi)的土地覆蓋情況，重點關注新增開發(fā)建設情況。

3 圍填海情況(海洋資源資產(chǎn))

利用不同時間點的疑似違法用地圖斑，以疑點最大化的原則，結合圍海造田地類，重新界定邊界范圍，并統(tǒng)計總面積。

2.4 公益林非法占用問題(森林資源資產(chǎn))

利用地表覆蓋數(shù)據(jù)與林業(yè)部門公益林數(shù)據(jù)進行空間疊置分析，提取了公益林內(nèi)非林地圖斑，對于建設用地類圖斑扣除經(jīng)合法審批部分，進一步對比遙感影像及外業(yè)核查，最終確定公益林非法占用問題。

2.5 違規(guī)開采礦產(chǎn)問題(礦產(chǎn)資源資產(chǎn))

利用露天采掘場與公益林數(shù)據(jù)進行疊置分析，提取了露天裁決場范圍內(nèi)的公益林圖斑，作為疑似違規(guī)開采圖斑；將礦產(chǎn)資源規(guī)劃禁采取范圍與露天采掘場進行疊置分析，發(fā)現(xiàn)位于禁采區(qū)內(nèi)的露天采掘場情況。

3 差異圖斑提取的設計和實現(xiàn)

差異圖斑提取是利用不同時點的自然資源資產(chǎn)地理實體,通過疊加比較分析提取變化數(shù)據(jù)的過程，其本質(zhì)是基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的目標匹配并從中發(fā)現(xiàn)區(qū)別并生成基本單元數(shù)據(jù)?；締卧腥魏我粋€對象發(fā)生變化,視為基本單元發(fā)生變化?？臻g目標在匹配時，可以采用地理信息表達中的語義、幾何、屬性以及拓撲等關系進行。

在自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)中，地理實體圖斑并不是孤立存在的，而是相互依賴、相互影響。例如,某一研究區(qū)域內(nèi)的面狀地理實體發(fā)生變更時,它的變更行為有可能是圖形變更或?qū)傩宰兏?與它關聯(lián)的線狀對象、點狀對象、面狀對象狀態(tài)并沒有發(fā)生變化,為了表示研究區(qū)域變化的完整性,通常也需要記錄相關的點對象、線對象和面對象,這些對象的變更行為屬于無變化[5]。針對不同類型的專題圖層，其變化類型可概括為屬性變更、圖形變更、新增、滅失和無變化5種類型(如表1所示)[6]。

依據(jù)上述規(guī)則，自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)的差異圖斑提取可設計為邏輯一致性、屬性一致性和圖形一致性3部分(如表2所示)[7]。

表1變更行為類型
Table1Change behavior type

序號變更行為類型編碼描述1屬性變更(Attribute-Change)0對象變更前后圖形保持不變,屬性發(fā)生變化。2圖形變更(Geometry-Change)1對象圖形在變更前后發(fā)生變化。3新增(New)2不存在的對象經(jīng)過變更生成新對象。4滅失(Delete)3存在的對象變更后消失。5無變化(No-Change)4存在的對象圖形、屬性在變更前后都沒有發(fā)生變化。

表2差異圖斑比對內(nèi)容
Table2Content of difference patches comparison

序號差異類型差異項目比對內(nèi)容1邏輯一致性數(shù)學基礎符合性比對平面坐標系是否采用“國家2000坐標系”,高程系統(tǒng)是否采用“1985國家高程基準”。圖層完整性比對圖層在數(shù)量上是否完整。2屬性一致性結構符合性比對圖層名稱、圖層中的屬性字段的數(shù)量、名稱、類型、長度、小數(shù)位數(shù)是否一致。值符合性比對屬性字段的值是否一致。3圖形一致性拓撲關系符合性比對圖層間同一圖形的拓撲關系是否一致。形狀相似度符合性比對圖層間同一圖形的形狀相似度情況。面積相似度符合性比對圖層間同一圖形的面積之差是否在限差內(nèi)。

依據(jù)上述原則，我們設計自然資源資產(chǎn)差異圖斑的提取流程。首先將需要提取差異圖斑信息的圖層A、B進行邏輯一致性處理，糾正到同一個坐標系；第二步，進行幾何比對，提取出幾何不一致的圖斑，導入差異圖斑數(shù)據(jù)集；第三步，進行屬性比對，在幾何一致的圖斑中提取出屬性不一致的圖斑，導入差異圖斑數(shù)據(jù)集，從而完成差異圖斑提取。提取流程如圖1所示。

圖1 差異圖斑的提取流程圖Fig.1 Flow chart for extracting difference patches

本文使用FME軟件做差異圖斑的提取工作。FME(全稱Feature Manipulate Engine)是一套將不同GIS數(shù)據(jù)模型和要素進行整合與同構化的產(chǎn)品，可用于讀寫存儲和轉換各種空間數(shù)據(jù)。利用FME軟件的相關轉換器，可以實現(xiàn)差異圖斑的幾何比對和屬性比對，本文利用FME構建出不同時間節(jié)點上的兩個自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)圖層的差異圖斑提取模型，可實現(xiàn)一鍵式提取。

4 差異圖斑提取的成果

本文以基本農(nóng)田非法占用中的新增建設用地為例，以2015年、2016年兩個時段的數(shù)據(jù)輸入模型進行運算，提取自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)的差異圖斑成果，并統(tǒng)計結果(如表3所示)。

表3新增建設用地變更行為統(tǒng)計表
Table3Statistical table of change behavior of newconstruction land

變更行為類型編碼數(shù)量/處屬性變更01547圖形變更1873新增2654滅失3732無變化42423

在GIS系統(tǒng)中雙屏對比2015、2016年兩年新增建設用地變更的情況，可以看到某塊變更的圖斑(如圖2所示),該圖斑2015年、2016年的地塊形狀發(fā)生了顯著的變化。

圖2 新增建設用地變更Fig.2 New construction land change

可以看到某塊新增的圖斑(如圖3所示)：2015年不存在該建設用地圖斑，2016年新增了一塊建設用地圖斑。

圖3 新增建設用地增加Fig.3 Increase in new construction land

5 結束語

本文匯總了歷年監(jiān)測得到的自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)，結合相關部門的專題信息，進行數(shù)據(jù)比對分析，形成一整套完善的差異圖斑提取的技術流程。該研究對于拓展自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)潛在應用領域，促進多源數(shù)據(jù)聯(lián)合監(jiān)測，提高資源監(jiān)測精度、效率和可靠性具有實際意義。

我們要利用大數(shù)據(jù)提高自然資源資產(chǎn)監(jiān)測的主動性、準確性和有效性；通過提高大數(shù)據(jù)自動化處理水平、倡導優(yōu)化多源地理信息數(shù)據(jù)處理算法、研建同源地理信息數(shù)據(jù)批處理計算模型等方法，形成一套行之有效的業(yè)務化數(shù)據(jù)整合—分析—展示系統(tǒng)，推動測繪地理信息服務水平的提升，不斷強化自然資源資產(chǎn)管理制度建設，加快推進生態(tài)文明建設。