基于國土“三調(diào)”數(shù)據(jù)地類屬性及空間拓?fù)洹?+N”銜接方案的研究

楊志軍，許等平，譚緒泉，王森林，楊宛蓉，張 芬，關(guān) 梅，王家福，王建體

（1.山東省國土空間規(guī)劃院，山東濟(jì)南250014；2.國家林業(yè)和草原局林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，中國北京100010；3.濰坊理工學(xué)院，濰坊青州262500；4.山東省自然資源廳自然資源調(diào)查監(jiān)測處，山東濟(jì)南250014）

1 研究背景

2020年1月17日，自然資源部發(fā)布《自然資源調(diào)查監(jiān)測體系構(gòu)建總體方案》，為切實(shí)履行自然資源統(tǒng)一調(diào)查監(jiān)測職責(zé)，確立了基礎(chǔ)調(diào)查與專項(xiàng)調(diào)查統(tǒng)籌謀劃、同步部署、協(xié)同開展的工作思路，明確了以國土三調(diào)為基礎(chǔ)，集成現(xiàn)有森林資源、濕地資源、草原資源等數(shù)據(jù)成果，形成自然資源調(diào)查監(jiān)測“一張底圖”的工作要求。

在該背景下開展國土三調(diào)與森林資源、國土三調(diào)與濕地資源或國土三調(diào)與草地資源的地類屬性及空間拓?fù)洹?+N”銜接方案的研究。

2 圖形地類屬性及空間拓?fù)涞难芯?/h2>

以國土“三調(diào)”數(shù)據(jù)和森林資源管理“一張圖”數(shù)據(jù)為例，制作模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形地類屬性及空間拓?fù)鋬煞矫嫜芯俊?/p>

2.1 圖形地類屬性

2.1.1 三調(diào)土地利用現(xiàn)狀工作分類

（1）根據(jù)第三次全國國土調(diào)查工作分類標(biāo)準(zhǔn)，一級分類13 個，二級分類56 個，見表1。

表1 第三次全國國土調(diào)查分類

（2）為簡化三調(diào)地類模型，選擇有代表性的森林沼澤（0304）、旱地（0103）、果園（0201）、茶園（0202）、其他園地（0204）、喬木林地（0301）、竹林地（0302）、灌木林地（0305）、其他林地（0307）、其他草地（0404）、采礦用地（0602）、農(nóng)村宅基地（0702）、公園與綠地（0810）、公路用地（1003）、坑塘水面（1104）和裸巖石礫地（1207）等16 個二級地類制作三調(diào)地類模擬數(shù)據(jù)模型。三調(diào)地類模型見圖1。

2.1.2 林業(yè)行業(yè)地類分類系統(tǒng)

（1）森林資源管理“一張圖”年度更新地類分類系統(tǒng)，一級分類為林地和非林地2 個，其中林地二級分類8 個，三級分類13 個，見表2。

表2 林業(yè)行業(yè)地類分類系統(tǒng)

（2）為簡化森林資源管理“一張圖”地類模型，選擇有代表性的喬木林（0111）、竹林（0113）、國家特別規(guī)定灌木林（0131）、其他灌木林（0132）、未成林造林地（0141）、苗圃地（0150）、其他無林木林地（0163）、其他宜林地（0173）、林業(yè)輔助生產(chǎn)用地（0180）、耕地（0210）和建設(shè)用地（0250）等11 個三級地類制作“一張圖”地類模擬數(shù)據(jù)模型?！耙粡垐D”地類模型見圖2。

2.2 圖形空間拓?fù)?/h3>

就現(xiàn)有國土三調(diào)、森林資源、濕地資源和草原資源等多種自然資源數(shù)據(jù)，必須確保圖層內(nèi)部及圖層間存在規(guī)定好的圖形拓?fù)潢P(guān)系，才能實(shí)現(xiàn)以國土三調(diào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)“1+N”多種數(shù)據(jù)源的銜接。為簡化問題研究的復(fù)雜性，并能簡明構(gòu)建模擬數(shù)據(jù)，對拓?fù)湟?guī)則做如下要求。孤島、空洞和范圍不一致等情況不考慮。

2.2.1 圖層內(nèi)拓?fù)湟?guī)則 以國土三調(diào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，參與銜接的“1+N”多種數(shù)據(jù)源圖層內(nèi)部必須滿足2個拓?fù)湟?guī)則:一是構(gòu)成圖層全部要素的各個圖形間必須不重疊;二是構(gòu)成圖層全部要素的各個圖形間必須不存在縫隙。

2.2.2 圖層間拓?fù)湟?guī)則以國土三調(diào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，參與銜接的“1+N”多種數(shù)據(jù)源圖層間必須滿足2 個拓?fù)湟?guī)則，一是各圖層最外圍界線完全一致，二是各圖層圖形間嚴(yán)格保持一對一或一對多的對應(yīng)關(guān)系（因?yàn)橐匀{(diào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，銜接后模型不存在多對一或多對多的對應(yīng)關(guān)系）。

2.3 構(gòu)建模型

2.3.1 地類模型圖以現(xiàn)有國土“三調(diào)”數(shù)據(jù)和森林資源管理“一張圖”數(shù)據(jù)為例，構(gòu)建地類模型圖層見圖1、2，圖形分子式為“小班號—地類”

圖1 三調(diào)地類模型

2.3.2 屬性結(jié)構(gòu)表最大限度簡化所構(gòu)建的地類模型圖層數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)屬性表，僅包含縣、鄉(xiāng)、村、小班號、地類和面積等6 個字段。三調(diào)和“一張圖”地類模型圖層數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)屬性表見表3 表4。

表3 三調(diào)地類模型圖層數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)屬性

表4 “一張圖”地類模型圖層數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)屬性

2.3.3 三調(diào)地類模型圖共有16 塊圖形，每塊圖形一種地類，共涉及16 個地類，每塊圖形面積為1，總面積為16，且圖形拓?fù)湟?guī)則滿足不重疊無縫隙；“一張圖”地類模型圖共有15 個圖形，共涉及11 個地類，圖形面積有2、1.5、1 和0.5 四種，總面積為16，且圖形拓?fù)湟?guī)則滿足不重疊無縫隙；三調(diào)地類模型圖層與“一張圖”地類模型圖層最外圍界線完全一致，但銜接前兩圖層圖形間存在多對多、一對一、一對多或多對一的關(guān)系。

2.4 銜接處理

圖2 “一張圖”地類模型

從上面所構(gòu)建模型看，以三調(diào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，三調(diào)地類模型與“一張圖”地類模型兩圖層圖形間存在多對一和多對多的關(guān)系，因此不能進(jìn)行屬性銜接，所以首先需要進(jìn)行圖形銜接處理，使兩圖層圖形間只存在一對一和一對多對應(yīng)關(guān)系。

2.4.1 圖形銜接：首先對兩圖層圖形間多對一和多對多的關(guān)系進(jìn)行處理，比如“01-0304 和05-0301”與01-0111 為多對一關(guān)系，“04-0202 和08-0305”與“05-0131 和06-0132”為多對多關(guān)系。以三調(diào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對“一張圖”地類模型進(jìn)行圖形銜接處理，處理結(jié)果如圖3。

圖3 圖形銜接處理結(jié)果

經(jīng)過處理后“一張圖”地類模型與三調(diào)地類模型圖層圖形間滿足“一對一或一對多”的拓?fù)潢P(guān)系，在此條件下進(jìn)行屬性銜接。

2.4.2 屬性銜接：地類屬性銜接涉及影像判讀和現(xiàn)場地類認(rèn)定，在此不贅述。屬性銜接后圖形狀態(tài)及其數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)屬性表如圖4 和表5。

圖4 屬性銜接處理結(jié)果

表5 “一張圖”地類模型銜接后數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)屬性

2.5 銜接結(jié)果查詢

2.5.1 三調(diào)地類模型查詢統(tǒng)計(jì)

根據(jù)構(gòu)建的三調(diào)地類模型進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，共有16 塊圖形，每塊圖形一種地類，共涉及16 個二級地類，分別為森林沼澤（0304）、旱地（0103）、果園（0201）、茶園（0202）、其他園地（0204）、喬木林地（0301）、竹林地（0302）、灌木林地（0305）、其他林地（0307）、其他草地（0404）、采礦用地（0602）、農(nóng)村宅基地（0702）、公園與綠地（0810）、公路用地（1003）、坑塘水面（1104）和裸巖石礫地（1207），每一地類面積為1。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)涉及11 個一級地類，面積分別為：濕地面積為1，耕地面積為1，種植園用地面積為3，林地面積為4，草地面積為1，工礦用地面積為1，住宅用地面積為1，公共管理與公共服務(wù)用地面積為1，交通運(yùn)輸用地面積為1，水域及水利設(shè)施用地面積為1，其他用地面積為1，總面積為16。

2.5.2 “一張圖”地類模型查詢統(tǒng)計(jì)

根據(jù)構(gòu)建的“一張圖”地類模型，銜接前（圖2）和銜接后（圖4）分別進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)。

（1）“一張圖”地類模型銜接前查詢統(tǒng)計(jì)：共有15塊圖形，涉及11 個三級地類，面積分別為：喬木林（0111）面積為3.5，竹林（0113）面積為1.5，國家特別規(guī)定灌木林（0131）面積為1.5，其他灌木林（0132）面積為0.5，未成林造林地（0141）面積為0.5，苗圃地（0150）面積為0.5，其他無林木林地（0163）面積2，其他宜林地（0173）面積為2，林業(yè)輔助生產(chǎn)用地（0180）面積為1，耕地（0210）面積為2，建設(shè)用地（0250）面積為1。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)涉及9 個二級地類，面積分別為：有林地面積為5，灌木林地面積為2，未成林地面積為0.5，苗圃地面積為0.5，無立木林地面積為2，宜林地面積為2，林業(yè)輔助生產(chǎn)用地面積為1，耕地面積為2，建設(shè)用地面積為1，總面積為16。

（2）“一張圖”地類模型銜接后查詢統(tǒng)計(jì)：共有20 塊圖形，其各類統(tǒng)計(jì)面積與銜接前完全一致。由此說明，銜接后原有圖斑細(xì)化為更多的圖斑，但銜接前后數(shù)據(jù)查詢完全一致。

2.5.3 三調(diào)地類模型與“一張圖”地類模型對應(yīng)查詢統(tǒng)計(jì)

（1）三調(diào)地類模型與“一張圖”地類模型銜接前，由于不滿足拓?fù)湟?guī)則，無法進(jìn)行對應(yīng)查詢統(tǒng)計(jì)。

（2）三調(diào)地類模型與“一張圖”地類模型銜接后，由于滿足一對一或一對多的拓?fù)湟?guī)則，可以進(jìn)行對應(yīng)查詢統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表6：

表6 地類銜接后面積統(tǒng)計(jì)表

（3）以三調(diào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按三調(diào)地類因子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由“地類銜接后面積統(tǒng)計(jì)表”可以看出三調(diào)地類與“一張圖”地類間差別，比如茶園，三調(diào)屬于種植園用地，而“一張圖”屬于林地，為國家特別規(guī)定灌木林，且參與森林覆蓋率計(jì)算；比如三調(diào)灌木林地，對應(yīng)“一張圖”地類可能分解為國家特別規(guī)定灌木林和其他灌木林；比如三調(diào)其他林地，對應(yīng)“一張圖”地類可能分解為未成林造林地和苗圃地；比如三調(diào)公園綠地，對應(yīng)“一張圖”地類可能分解為建設(shè)用地和竹林，其中竹林參與森林覆蓋率計(jì)算；比如三調(diào)公路用地，對應(yīng)“一張圖”地類可能分解為喬木林和喬木林，其中喬木林參與森林覆蓋率計(jì)算。以上差別原因本文不做論述。

3 “1+N”銜接方案

3.1 以國土“三調(diào)”數(shù)據(jù)和森林資源管理“一張圖”數(shù)據(jù)為例

通過以上模型構(gòu)建，在滿足前文設(shè)定拓?fù)湟?guī)則條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)國土三調(diào)與“一張圖”地類屬性銜接。

3.2 國土三調(diào)與多種自然資源數(shù)據(jù)的銜接

國土三調(diào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，與濕地資源或草地資源等多種自然資源數(shù)據(jù)“1+N”地類屬性銜接，在滿足前文設(shè)定拓?fù)湟?guī)則條件下同樣能夠?qū)崿F(xiàn)。

4 結(jié)論

通過地類屬性為關(guān)鍵因子構(gòu)建模型，以三調(diào)數(shù)據(jù)與森林資源數(shù)據(jù)為銜接研究對象，以此推廣到三調(diào)數(shù)據(jù)與其他多種自然資源數(shù)據(jù)的銜接，在滿足一定拓?fù)湟?guī)則條件下，以地類屬性為紐帶，能夠?qū)崿F(xiàn)，基礎(chǔ)調(diào)查與專項(xiàng)調(diào)查統(tǒng)籌謀劃、同步部署、協(xié)同開展的工作思路，能夠構(gòu)建，以國土三調(diào)為基礎(chǔ)，集成現(xiàn)有森林資源、濕地資源、草原資源等數(shù)據(jù)成果，形成“一張底圖”的自然資源統(tǒng)一調(diào)查監(jiān)測體系。