基于地理國情信息編制自然資源資產(chǎn)負(fù)債表技術(shù)方法研究

蘇東華

（1.自然資源部第三航測遙感院，成都 610100）

黨的十九大報告指出：“建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計”，“堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策”，“實行最嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境保護制度”，“設(shè)立國有自然資源資產(chǎn)管理和自然生態(tài)監(jiān)管機構(gòu)，完善生態(tài)環(huán)境管理制度”。

探索編制自然資源資產(chǎn)負(fù)債表，是中共中央、國務(wù)院推動生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)文明體制改革做出的一項重大的決策部署。我國自然資源資產(chǎn)負(fù)債表主要核算土地資源、林木資源、水資源和礦產(chǎn)資源等自然資源資產(chǎn)的存量、質(zhì)量及其變化情況。近年來，國內(nèi)文獻多數(shù)集中于自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制的理論研究，對自然資源資產(chǎn)負(fù)債表的編制主體、分類標(biāo)準(zhǔn)、核算方法的研究[1-11]。但因?qū)嶋H可參考案例較少，自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制處于試點探索階段，目前，還沒有得到廣泛認(rèn)可的技術(shù)方法及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源。

第一次全國地理國情普查以全國陸地國土范圍內(nèi)的地表自然和人文地理要素為普查對象，首次獲取了多要素、全覆蓋、高精度的全國海量地理國情信息?；A(chǔ)性地理國情監(jiān)測是采用與第一次全國地理國情普查相一致的內(nèi)容體系，對陸地國土范圍地表覆蓋和地理國情要素等進行的常態(tài)化監(jiān)測。地理國情普查和基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測能夠為自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制提供持續(xù)、可靠的數(shù)據(jù)支撐和地理國情信息技術(shù)保障。胡勇等[11]就地理國情普查數(shù)據(jù)在自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制工作中的提出了應(yīng)用建議，但未用具體的案例進行研究討論。

本文以廣安市為研究區(qū)，立足于測繪技術(shù)與自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制工作的技術(shù)結(jié)合點，探索研究基于地理國情信息編制自然資源資產(chǎn)負(fù)債表技術(shù)方法。

1 技術(shù)方法

1.1 技術(shù)路線

根據(jù)自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制制度對自然資源資產(chǎn)負(fù)債表中土地資源、林木資源、水資源和礦產(chǎn)資源等自然資源資產(chǎn)的存量、質(zhì)量、價值及其變化情況的要求[12]，基于地理國情信息的內(nèi)容、指標(biāo)、屬性及數(shù)據(jù)特點等[13-16]，研究分析通過地理國情信息在核算“指標(biāo)”方面所提供的數(shù)據(jù)支撐情況，構(gòu)建基于地理國情信息的自然資源資產(chǎn)負(fù)債表指標(biāo)體系。

根據(jù)核算基于地理國情信息的自然資源資產(chǎn)負(fù)債表指標(biāo)的需求，基于自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制制度對各類自然資源的定義及分類[12]，以及地理國情監(jiān)測內(nèi)容與指標(biāo)中地表覆蓋分類體系[13,15]，建立合理的、實用的自然資源分類與地理國情分類的對應(yīng)關(guān)系。然后基于地理國情信息結(jié)合國土、林業(yè)等行業(yè)專題數(shù)據(jù)制作廣安市自然資源資產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集。

以廣安市自然資源資產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集、多光譜遙感影像、DEM 數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)，對土地、林木及水資源等自然資源資產(chǎn)的數(shù)量、質(zhì)量和價值三類指標(biāo)開展統(tǒng)計核算，編制自然資源資產(chǎn)負(fù)債表。

圖1 技術(shù)路線圖

1.2 指標(biāo)體系

根據(jù)自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制制度要求[12]，自然資源資產(chǎn)負(fù)債表包括土地資源、林木資源、水資源和礦產(chǎn)資源等自然資源資源實物量帳戶共11 張核算表式。

為了能夠在現(xiàn)有的測繪技術(shù)及數(shù)據(jù)儲備條件下，更好地支撐自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制，本文基于地理國情信息的內(nèi)容、指標(biāo)、屬性及數(shù)據(jù)特點等，結(jié)合DEM、遙感影像、氣象數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)等專題資料，采用GIS、定量遙感、生態(tài)服務(wù)價值評估等方法，構(gòu)建基于地理國情信息的自然資源資產(chǎn)負(fù)債表指標(biāo)體系，包括自然資源資產(chǎn)數(shù)量、質(zhì)量和價值等3 個方面的核算內(nèi)容。具體內(nèi)容如表1 所示。

表1 基于地理國情信息的自然資源資產(chǎn)負(fù)債表指標(biāo)體系

1.3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)制作

根據(jù)自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制制度要求[12]對各類自然資源的定義與分類以及地理國情地表覆蓋分類體系與指標(biāo)，研究構(gòu)建自然資源資產(chǎn)負(fù)債表自然資源一級分類與地理國情二級分類之間的對應(yīng)關(guān)系，如表2所示。然后將2015 年地理國情普查矢量數(shù)據(jù)、2017 年地理國情監(jiān)測矢量數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為2015 年、2017 年自然資源資產(chǎn)統(tǒng)計初始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。結(jié)合2015 年、2017 年地理國情正射影像數(shù)據(jù)，參考國土數(shù)據(jù)、林業(yè)數(shù)據(jù)等行業(yè)專題資料；采用人機交互方式制作生成2015 年、2017 年自然資源資產(chǎn)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，對兩期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行比較分析，提取變化數(shù)據(jù)，形成廣安市自然資源資產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集。

表2 自然資源分類體系與地理國情二級分類對應(yīng)關(guān)系

1.4 指標(biāo)核算

基于自然資源資產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集、多光譜遙感影像、人口數(shù)據(jù)等專題資料，計算基于地理國情信息的自然資源資產(chǎn)負(fù)債表指標(biāo)體系（表1）中的各項指標(biāo)。

1）面積：基于自然資源資產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集中兩期土地資源、林木資源、水資源分類數(shù)據(jù)，計算各類自然資源CGCS2000 橢球面積。

2）耕地坡度分級：首先利用DEM 數(shù)據(jù)，借助ArcGIS 相關(guān)工具生成坡度帶數(shù)據(jù)；然后基于自然資源資產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集中耕地矢量范圍對耕地進行坡度分級，將耕地坡度分為3 個等級：平耕地（0°～6°）、緩坡耕地（6°～25°）、陡坡耕地（25°以上）；最后分別計算3 個級別的耕地面積。由于水田基本不存在坡度，此處耕地特指旱地。

3）植被凈初級生產(chǎn)力NPP。植被凈初級生產(chǎn)力NPP 指植物在單位時間和單位面積上所產(chǎn)生的有機干物質(zhì)總量，是生物地球化學(xué)碳循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和生態(tài)系統(tǒng)功能狀況的重要指標(biāo)。可以用來評價草地的整體質(zhì)量狀況。本文在朱文泉等[17]研究基礎(chǔ)上基于CASA模型估算植被凈初級生產(chǎn)力NPP。

4）草地覆蓋度。草地覆蓋度是指觀測區(qū)域內(nèi)草地垂直投影面積占地表面積的百分比，是刻畫草地數(shù)量的重要參數(shù)。本項目基于多光譜遙感影像，利用歸一化植被指數(shù)（NDVI）和像元二分模型反演草地覆蓋度。反演過程如下：

從國情數(shù)據(jù)中提取草地矢量范圍，在ENVI 中制作掩膜文件，統(tǒng)計NDVI 最大值和最小值，最后計算植被覆蓋度，公式如下：

式中，NDVIsoil為無植被像元的NDVI 值；NDVIveg為完全被綠色植被覆蓋的像元的NDVI 值。

5）森林覆蓋率。森林覆蓋率是指森林面積占土地總面積的比率，是反映一個國家（或地區(qū)）森林資源和林地占有的實際水平的重要指標(biāo)。其計算公式如下：

森林覆蓋率=（喬木林地面積+ 竹林地面積+

特殊灌木林地面積）/土地總面積×100%

6）林木綠化率。林木綠化率是衡量一個行政區(qū)域林木綠化狀況的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，其計算公式如下：

林木綠化率=（喬木林地面積+竹林地面積+灌木

林地面積+四旁樹占地面積）/土地總面積×100%

7）森林郁閉度。郁閉度是指森林中喬木樹冠在陽光直射下在地面的總投影面積與此林地總面積的比。郁閉度是反映森林結(jié)構(gòu)和森林環(huán)境的重要因子，其計算方法與草地覆蓋度計算方法相同。

8）生態(tài)服務(wù)價值ESV。生態(tài)服務(wù)價值核算是基于單位面積價值當(dāng)量的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估模型，本文基于謝高地等[18-19]的研究基于Constaza 模型結(jié)合地理國情信息快速核算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。

9）葉綠素a（chla）和有色可溶性有機物（CDOM）。

葉綠素a（chla）和有色可溶性有機物（CDOM）均為水體富營養(yǎng)化評價的重要指標(biāo)，CDOM 在440 nm處的吸收系數(shù)通常被用作CDOM 濃度的光學(xué)替代物。這兩種指標(biāo)都可以通過基于遙感影像表面反射率數(shù)據(jù)采用波段組合回歸模型進行反演。

式中，band1、band3、band4 為landsat8 波段1、3、4對應(yīng)的反射率數(shù)據(jù)。

1.5 編制負(fù)債表

基于地理國情信息制作的自然資源資產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集（包括自然資源資產(chǎn)現(xiàn)狀及變化數(shù)據(jù)），根據(jù)自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制制度要求[12]，按照自然資源資產(chǎn)存量及變動表樣表（表3）以及自然資源資產(chǎn)質(zhì)量、價值及變動表樣表（表4）的格式，將各類自然資源的核算指標(biāo)（表1）對應(yīng)的統(tǒng)計數(shù)值填寫至對應(yīng)項中。

表3 自然資源資產(chǎn)存量及變動表樣表

表4 自然資源資產(chǎn)質(zhì)量、價值及變動表樣表

2 結(jié)果及分析

2.1 土地資源資產(chǎn)負(fù)債表

廣安市土地資源資產(chǎn)共分為耕地、園地、林地、草地、交通運輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地和城鎮(zhèn)村及工礦用地八大類別?；谧匀毁Y源資產(chǎn)現(xiàn)狀及變化統(tǒng)計結(jié)果，統(tǒng)計分析各類土地資源類型的數(shù)量和質(zhì)量方面的核算指標(biāo)，制作了廣安市土地資源資產(chǎn)負(fù)債表：表5 土地資源資產(chǎn)存量及變動表和表6土地資源資產(chǎn)質(zhì)量、價值及變動表。

通過統(tǒng)計分析，2015～2017 年監(jiān)測期內(nèi)，新增的土地資源類型中，草地面積最大，為1 911.77 hm2；其次，城鎮(zhèn)村及工礦用地新增面積為1 798.98 hm2。

廣安市耕地類型以緩坡耕地為主；草地凈初級生產(chǎn)力總量、草地覆蓋度有所增加，說明廣安市草地質(zhì)量狀況良好。

表5 土地資源資產(chǎn)存量及變動表/hm2

表6 土地資源資產(chǎn)質(zhì)量、價值及變動表

2.2 林木資源資產(chǎn)負(fù)債表

廣安市的林木資源主要分為：喬木林、竹林、特殊灌木林、其他林木四大類別。基于自然資源資產(chǎn)現(xiàn)狀及變化統(tǒng)計結(jié)果，統(tǒng)計分析各類林地資源的數(shù)量、質(zhì)量和價值方面的核算指標(biāo)，制作了林木資源資產(chǎn)負(fù)債表：表7 為林地資源資產(chǎn)存量及變動表，表8 為林地資源資產(chǎn)質(zhì)量、價值存量及變動表。

表7 林地資源資產(chǎn)存量及變動表/hm2

表8 林地資源資產(chǎn)質(zhì)量、價值存量及變動表

通過統(tǒng)計分析，監(jiān)測期內(nèi)，新增的林地資源類型中喬木林面積最大，其中，喬木林轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出變化較大。廣安市林地資源總面積，2015 年為189 902.17 hm2，2017 年為189 311.8 hm2，基本未發(fā)生變化。廣安市林地資源主要以喬木林為主，構(gòu)成比超過72%。廣安市林覆蓋率、林木綠化率、森林郁閉度無明顯變化；林木凈初級生產(chǎn)力總量有所增加，說明廣安市林木質(zhì)量狀況有所改善；林木資源生態(tài)服務(wù)價值生態(tài)服務(wù)價值略有增加，說明監(jiān)測期內(nèi)廣安市生態(tài)系統(tǒng)保護良好。

2.3 水資源資產(chǎn)負(fù)債表

通過對廣安市2015 年、2017 年水資源的存量和變化量進行統(tǒng)計分析，基于自然資源資產(chǎn)現(xiàn)狀及變化統(tǒng)計結(jié)果，制作了水資源資產(chǎn)負(fù)債表（表9 水資源資產(chǎn)存量及變動表和表10 水資源資產(chǎn)質(zhì)量、價值及變動表）。

表9 水資源資產(chǎn)存量及變動表/hm2

表10 水資源資產(chǎn)質(zhì)量、價值及變動表

經(jīng)分析，廣安市2015 年水資源總面積為21 189.75 hm2，2017 年水資源總面積為22 370.49 hm2，監(jiān)測期內(nèi)無顯著變化。廣安市大型水庫葉綠素a 含量有所上升，有色可溶性有機物含量有所減少，說明水體富營養(yǎng)化程度有所增加，浮游藻類植物大量繁殖。

3 結(jié) 語

本文研究了基于地理國情信息編制自然資源資產(chǎn)負(fù)債表的技術(shù)方法，結(jié)合多光譜遙感影像及其他行業(yè)資料，采用數(shù)值統(tǒng)計與空間分布格局相結(jié)合的方式編制2015-2017 年廣安市自然資源資產(chǎn)負(fù)債表，主要研究結(jié)論如下：

地理國情信息可用于面積統(tǒng)計與空間分布分析。地理國情矢量數(shù)據(jù)作為制作自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在統(tǒng)計自然資源資產(chǎn)面積和空間分布上有極大優(yōu)勢，可以直觀地反映上述兩項指標(biāo)。但是，由于基礎(chǔ)性地理國情分類體系與自然資源資產(chǎn)負(fù)債表分類體系不完全一致，部分定義并不相同，導(dǎo)致最終的統(tǒng)計結(jié)果并不完全準(zhǔn)確。

多光譜遙感影像數(shù)據(jù)，可用于部分質(zhì)量和價值指標(biāo)核算。作為定量遙感的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，多光譜遙感影像可用于反演植被凈初級生產(chǎn)力、森林郁閉度、草地覆蓋度及水質(zhì)參數(shù)等指標(biāo)。但是，多光譜遙感影像也存在分辨率較低、目標(biāo)不能準(zhǔn)確識別、現(xiàn)勢性不好、易受傳感器和氣象條件影響等諸多不足，造成遙感影像定量反演結(jié)果不準(zhǔn)確。

負(fù)債表的編制，需要多部門專業(yè)數(shù)據(jù)支持。由于專業(yè)資料收集較困難，本文僅采用了地理國情信息和少量的國土、林業(yè)、水域方面的專題資料，造成部分指標(biāo)的核算結(jié)果與行業(yè)部門數(shù)據(jù)不一致，統(tǒng)計結(jié)果存在異議。

本文在部分質(zhì)量、價值指標(biāo)的核算方法上，嘗試采用了定量遙感反演技術(shù)。該技術(shù)尚不成熟，在目標(biāo)精準(zhǔn)識別、質(zhì)量判定方面還有不足之處。