基于河南省的土地基礎數(shù)據(jù)融合研究

曲躍偉

摘 要：針對河南省現(xiàn)有土地基礎數(shù)據(jù)種類多、內(nèi)容重復、結構復雜、更新緩慢、管理分散、利用效率低的問題，提出對現(xiàn)有各種數(shù)據(jù)進行分析、整理、融合，以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的集成管理與高效應用。通過對河南省土地基礎數(shù)據(jù)融合的技術路線與方法進行設計，對各項數(shù)據(jù)進行融合，并錄入管理系統(tǒng)，以促進土地基礎數(shù)據(jù)的信息化管理、應用和共享服務水平，為不同業(yè)務數(shù)據(jù)的深層次統(tǒng)計分析奠定基礎。

關鍵詞：土地;基礎數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)融合;集成管理

中圖分類號：P27 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0026-02

0 引言

隨著信息技術在國土資源管理工作中的應用日益深入，河南省國土資源管理各業(yè)務部門形成了大量的專項業(yè)務數(shù)據(jù);這些數(shù)據(jù)由于獲取的方式、時間、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)精度以及格式等的不同，存在各自獨立存儲，專項管理的特點，給日常工作需求以及數(shù)據(jù)管理帶來極大不便。通過數(shù)據(jù)融合將多源的、異構的數(shù)據(jù)，采取一定的算法，將其集成起來，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)化管理、有效共享，以及增值利用顯得十分迫切。

本文通過對河南省土地基礎數(shù)據(jù)進行分析，研究各數(shù)據(jù)基本特點，對融合數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)分層、數(shù)據(jù)精度、數(shù)學基礎等進行設計，采用科學的技術路線，對各種基礎數(shù)據(jù)進行融合，以實現(xiàn)土地基礎數(shù)據(jù)的集成管理、高效應用。

1 數(shù)據(jù)分析整理

由于各土地基礎數(shù)據(jù)依托于不同的業(yè)務應用系統(tǒng)而產(chǎn)生，其數(shù)據(jù)采集的目的與標準的不一致性，使得產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在格式、數(shù)據(jù)標準、存儲形態(tài)等方面存在很大的差異，通過對擬融合的數(shù)據(jù)（包括土地調(diào)查、土地利用規(guī)劃、基本農(nóng)田劃定、耕地后備資源、集體土地確權登記、遙感影像等）根據(jù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)技術規(guī)范和相關的標準，對數(shù)據(jù)進行梳理、分析、歸類，以便于設計不同的融合方法。融合前需根據(jù)各數(shù)據(jù)特征，將融合數(shù)據(jù)的內(nèi)容劃分為空間數(shù)據(jù)和非空間表格數(shù)據(jù)[1]。

空間數(shù)據(jù)融合的主要內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)格式、數(shù)學基礎、要素分層、實體屬性、拓撲關系、數(shù)據(jù)接邊、影像鑲嵌等。

非空間數(shù)據(jù)融合主要是對各種非空間數(shù)據(jù)表格進行融合。

由于各數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時間、生產(chǎn)單位、依據(jù)的標準各不相同，數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，為了保證融合數(shù)據(jù)的質(zhì)量，還應對各項數(shù)據(jù)進行檢查，以確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性;數(shù)據(jù)檢查質(zhì)量要求主要包括以下內(nèi)容。

數(shù)學基礎：要求統(tǒng)一采用2000國家大地坐標系。

矢量數(shù)據(jù)：按照已有空間數(shù)據(jù)標準對各項數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查，包括空間整體性、概念一致性、要素完整性、拓撲一致性、接邊正確性。

柵格數(shù)據(jù)：主要是對柵格時相、分辨率、坐標參考等信息的一致性檢查;非空間數(shù)據(jù)：主要是對數(shù)據(jù)結構一致性、概念一致性、格式一致性進行檢查，保證標準一致。

2 融合技術路線設計

在數(shù)據(jù)融合前應保證各數(shù)據(jù)的術語、要素類型、屬性項或字段名稱概念和語義的一致，融合過程中采用的規(guī)范、規(guī)則及方法應保持一致。融合數(shù)據(jù)庫在總體上應具有概括性和包容性，嚴格按照數(shù)據(jù)庫標準和GIS技術要求，容納原有數(shù)據(jù)庫的全部信息，沒有或盡量減少數(shù)據(jù)冗余，不重不漏[2]。

數(shù)據(jù)融合內(nèi)容可以分為兩個層面，即相同業(yè)務類型數(shù)據(jù)庫融合與不同業(yè)務類型數(shù)據(jù)庫融合[3]。針對此兩種數(shù)據(jù)融合的技術路線如圖1所示。

數(shù)據(jù)融合主要分為兩個階段工作，分別為數(shù)據(jù)融合準備階段與數(shù)據(jù)融合階段。

數(shù)據(jù)準備階段通過研究待融合數(shù)據(jù)的有關文檔材料，分析待融合數(shù)據(jù)的內(nèi)容、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)質(zhì)量等具體情況，對數(shù)據(jù)庫進行檢查和評價;確定融合的要求和方法，并制定數(shù)據(jù)融合的計劃方案，確定數(shù)據(jù)組織方式。

數(shù)據(jù)融合階段是對相同業(yè)務類型數(shù)據(jù)與不同業(yè)務類型數(shù)據(jù)進行融合，最終實現(xiàn)核心數(shù)據(jù)庫的建成。對于不滿足要求的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同融合類型對應的數(shù)據(jù)組織方式，進行融合處理。

3 數(shù)據(jù)融合

3.1 矢量數(shù)據(jù)融合

3.1.1 數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一

矢量數(shù)據(jù)融合前需在數(shù)據(jù)格式上進行統(tǒng)一（shp），對于格式不符合要求的，需將原有的數(shù)據(jù)格式轉換成規(guī)定的格式，轉換后需滿足空間實體無丟失;空間實體位置無偏移;空間實體幾何精度符合要求;空間實體屬性內(nèi)容無缺失。

3.1.2 數(shù)學基礎統(tǒng)一

數(shù)學基礎的一致性是保證融合后數(shù)據(jù)在空間位置上保持一致的關鍵;根據(jù)融合要求，待融合數(shù)據(jù)需將數(shù)學基礎統(tǒng)一轉換為“2000國家大地坐標系”。對于數(shù)學基礎缺失的，需重新定義其數(shù)學基礎;對于數(shù)據(jù)基礎不一致的，需進行統(tǒng)一轉換（包括坐標轉換、高程基準轉換、投影變換等），將各基礎數(shù)據(jù)轉換至相同坐標系。

3.1.3 要素分層

由于不同的數(shù)據(jù)可能存在相同的數(shù)據(jù)圖層，數(shù)據(jù)融合時需對相同內(nèi)容的數(shù)據(jù)層進行取舍，以保證融合后的數(shù)據(jù)中圖層的唯一性。

3.1.4 統(tǒng)一屬性表達

由于不同的基礎數(shù)據(jù)有各自的數(shù)據(jù)結構及字段定義，或參照的標準不同，導致屬性值表達的語義、概念相同的屬性代碼存在不一致的現(xiàn)象。在核心數(shù)據(jù)庫的融合過程中需要對不同圖層的相同屬性表達進行統(tǒng)一，保持全庫的一致。

3.1.5 實體對象調(diào)整

將各要素層按照空間位置關系進行疊加，以某一要素層為基準圖層，按照邏輯一致性要求，將其他各圖層上的實體對象按照“低精度服從高精度”的原則進行相應的調(diào)整，調(diào)整時應保證不同要素層間實體對象的拓撲關系應正確。

3.1.6 拓撲重建

拓撲重建包括數(shù)據(jù)格式轉換后的拓撲重建和實體對象調(diào)整后的拓撲重建，主要目的是在格式轉換后或者實體要素調(diào)整后，保證各要素間邏輯關系正確，滿足后期分析應用需求。

3.1.7 數(shù)據(jù)索引構建

由于融合后數(shù)據(jù)量巨大，為滿足數(shù)據(jù)瀏覽、疊加分析、屬性查詢、空間查詢、統(tǒng)計分析、空間面積量算等需求，需建立不同層級快速索引機制進行數(shù)據(jù)存儲組織;通常以行政轄區(qū)、時間、標識碼等方式為空間數(shù)據(jù)創(chuàng)建索引。

3.1.8 數(shù)據(jù)字典建立

根據(jù)各類數(shù)據(jù)中已有的各類數(shù)據(jù)字典，進行融合及制定融合后數(shù)據(jù)字典，包括：建立元數(shù)據(jù)標準;建立土地利用分類標準;建立土地利用規(guī)劃分類標準;建立核心數(shù)據(jù)庫操作權限類型;建立核心數(shù)據(jù)庫各類數(shù)據(jù)標準;建立數(shù)據(jù)密級;建立各級行政代碼等。

3.1.9 元數(shù)據(jù)維護

數(shù)據(jù)融合匯總后，需要對元數(shù)據(jù)進行重新生成和重新編制目錄等。確保元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的關聯(lián)的準確性;在數(shù)據(jù)經(jīng)歷重要處理時追加或更新相關元數(shù)據(jù)信息。

3.2 柵格數(shù)據(jù)融合

柵格數(shù)據(jù)融合即是對歷年的各種比例尺的遙感監(jiān)測影像數(shù)據(jù)進行融合。

3.2.1 柵格數(shù)據(jù)檢查

由于遙感影像數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)類型、影像分辨率等的不同，融合前需要先行對柵格數(shù)據(jù)進行檢查。主要對數(shù)據(jù)完整性和一致性進行檢查。保證遙感數(shù)據(jù)全覆蓋，數(shù)據(jù)內(nèi)容完整，格式一致。

3.2.2 柵格數(shù)據(jù)融合

影像數(shù)據(jù)融合的主要工作是對少數(shù)非IMG格式的影像進行格式轉換，以及對同一轄區(qū)不同批次的影像進行鑲嵌處理。對影像格式轉換，要求轉換后DOM數(shù)據(jù)的顏色不失真，分辨率不降低。對影像鑲嵌要求鑲嵌后地理范圍全覆蓋;鑲嵌接邊處無明顯的色調(diào)突變現(xiàn)象，且相鄰圖幅接邊地物要素應保持無縫拼接;鑲嵌重疊帶不出現(xiàn)模糊或重影;鑲嵌后整體影像反差適中，色調(diào)均勻，紋理清晰。

3.2.3 柵格數(shù)據(jù)維護

柵格數(shù)據(jù)融合后通過系統(tǒng)對所有影像重新構建金字塔，統(tǒng)一賦空間參考。

3.3 非空間數(shù)據(jù)融合

非空間數(shù)據(jù)融合主要是對一些表格等文檔資料數(shù)據(jù)的整合;包括各項數(shù)據(jù)是否完整，各項數(shù)據(jù)結構與相應的標準是否一致，數(shù)據(jù)格式與相關要求和標準是否一致，數(shù)據(jù)內(nèi)容與空間數(shù)據(jù)匯總內(nèi)容是否保持一致等;其處理方法為：（1）不符合標準要求的數(shù)據(jù)結構，修改非空間表格數(shù)據(jù)結構，與標準保持一致;（2）不完整的非空間表格數(shù)據(jù)，添加相應的數(shù)據(jù);（3）不正確的非空間表格數(shù)據(jù)，按照相關標準重新計算統(tǒng)計;（4）格式不一致的非空間數(shù)據(jù)，按照規(guī)定格式進行格式轉換。

4 融合入庫

通過對全省土地基礎數(shù)據(jù)的融合，剔除重復及冗余數(shù)據(jù)，重新構建拓撲關系，統(tǒng)一空間坐標信息，全面融合各專項業(yè)務數(shù)據(jù)，利用管理系統(tǒng)的入庫工具將融合后的數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，通過對入庫的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)完整性、圖層完整性、數(shù)學基礎、要素個數(shù)、數(shù)據(jù)瀏覽顯示及運行情況等進行檢核無誤后，形成具有基礎地理信息、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、土地權屬數(shù)據(jù)、基本農(nóng)田數(shù)據(jù)、土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)、耕地后備資源數(shù)據(jù)、土地確權數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)為一體的土地基礎數(shù)據(jù);通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對融合后的數(shù)據(jù)進行集成管理，以實現(xiàn)多業(yè)務數(shù)據(jù)的集成分析[4]。

5 結語

土地基礎數(shù)據(jù)產(chǎn)生的多源化、數(shù)據(jù)管理的多平臺化以及應用需求的專業(yè)化，造就了現(xiàn)有不同業(yè)務類型數(shù)據(jù)的獲取方式、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)格式以及數(shù)學基礎等的差異化，該差異化造成各種數(shù)據(jù)的重復獲取、重復投入，并且同一數(shù)據(jù)的質(zhì)量也存在差異，且給數(shù)據(jù)在管理分析應用上帶來極大的制約，通過對其進行融合，建立土地基礎數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)各業(yè)務數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一分析，不但充分發(fā)揮現(xiàn)有數(shù)據(jù)的社會效用，也便于在不用業(yè)務數(shù)據(jù)之間進行深度分析，為國土資源管理工作提供更全面、更有深度、更有意義的數(shù)據(jù)成果，服務于社會經(jīng)濟發(fā)展。

參考文獻

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