地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

殷年

(合肥市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院,安徽合肥 230061)

0 引言

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(下面簡(jiǎn)稱地理國(guó)情數(shù)據(jù))是地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的產(chǎn)品,由地表形態(tài)、地表覆蓋和地理國(guó)情要素等數(shù)據(jù)組成[1],是一種極為重要的基礎(chǔ)信息資源。作為一種精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、定時(shí)更新、內(nèi)容全面的地理信息數(shù)據(jù)源,地理國(guó)情數(shù)據(jù)能夠提供有廣泛深入的行業(yè)應(yīng)用。資源環(huán)境承載力是某一時(shí)間及區(qū)域中,為了維持區(qū)域資源環(huán)境系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展所能承受的人類活動(dòng)的最大能力。資源環(huán)境承載力是描述人類活動(dòng)尤其是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與環(huán)境相協(xié)調(diào)能力的重要指標(biāo),在經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用[2]。總的說(shuō)來(lái),目前我國(guó)資源環(huán)境承載力研究總體處于上升發(fā)展階段[3]。

數(shù)據(jù)源的質(zhì)量與獲取成本是制約資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)質(zhì)量和應(yīng)用的重要因素。許明軍[4]等在調(diào)查西南山區(qū)資源環(huán)境承載能力時(shí)明確指出,限于資料的可得性和數(shù)據(jù)的連續(xù)性,一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還有欠缺,造成研究存在一定局限性。劉凱[5]等在對(duì)城鎮(zhèn)化的資源環(huán)境承載能力研究中提出,評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)源會(huì)影響評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取,很多合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)因?yàn)閿?shù)據(jù)的缺失被廢棄。牛方曲[6]等在西藏資源環(huán)境承載能力研究中指出,更細(xì)尺度的數(shù)據(jù)能夠更好的評(píng)價(jià)資源環(huán)境承載能力。

可見(jiàn),數(shù)據(jù)源是影響資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)效果的重要因素,拓寬數(shù)據(jù)來(lái)源、提高數(shù)據(jù)質(zhì)量是提高資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)質(zhì)量的關(guān)鍵。地理國(guó)情數(shù)據(jù)具有多樣性、準(zhǔn)確性、完整性和及時(shí)性的特點(diǎn),在資源環(huán)境承載能力研究領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要的作用。

由于地理國(guó)情數(shù)據(jù)及產(chǎn)品有其專有定義和體系,與資源環(huán)境承載能力所需數(shù)據(jù)在目標(biāo)、定義、尺度、精度等方面都有所不同,需要將其提取與轉(zhuǎn)化為適用于資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)。這種將已有的規(guī)范化數(shù)據(jù)按需求進(jìn)行提取與轉(zhuǎn)化,輸出成符合另一標(biāo)準(zhǔn)體系要求的數(shù)據(jù)的過(guò)程,稱為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯。本文探討了地理國(guó)情數(shù)據(jù)在資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)源中的作用,并以某地資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)中的地理國(guó)情數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯為例,研究了地理國(guó)情數(shù)據(jù)與資源環(huán)境承載能力之間的轉(zhuǎn)譯方法,形成了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯指標(biāo)體系。

1 地理國(guó)情監(jiān)測(cè)與資源環(huán)境承載能力

1.1 地理國(guó)情數(shù)據(jù)

地理國(guó)情數(shù)據(jù)是從空間角度反映國(guó)家自然、經(jīng)濟(jì)、人文的狀況的數(shù)據(jù),包括了地表形態(tài)、地表覆蓋和地理國(guó)情要素?cái)?shù)據(jù)等數(shù)據(jù)成果庫(kù),還包含了各地專項(xiàng)普查數(shù)據(jù)庫(kù)、專題數(shù)據(jù)庫(kù)、地理國(guó)情統(tǒng)計(jì)分析成果,成果類型十分豐富;同時(shí)地理國(guó)情數(shù)據(jù)具有精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、可靠的特點(diǎn)。地理國(guó)情監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)持續(xù)性的工作,地理國(guó)情數(shù)據(jù)每年持續(xù)更新,具有很強(qiáng)的時(shí)效性?？梢?jiàn),地理國(guó)情數(shù)據(jù)是一種優(yōu)質(zhì)的空間及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)源。

1.2 資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)

資源環(huán)境承載能力尚未形成一套統(tǒng)一的理論與方法體系。不同學(xué)者對(duì)資源環(huán)境承載能力的理解不同,調(diào)查區(qū)域的調(diào)查目標(biāo)、區(qū)域現(xiàn)狀存在差異,可獲取的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的不同都會(huì)影響評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建。雖然資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系多樣,但仍然存在公認(rèn)的基礎(chǔ)評(píng)價(jià)內(nèi)容,如土地資源承載力、水資源承載力、水環(huán)境承載力、大氣環(huán)境承載力等。這些評(píng)價(jià)內(nèi)容在不同應(yīng)用中側(cè)重點(diǎn)會(huì)有所不同,但都需要大量、多樣和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為支撐,這些數(shù)據(jù)不僅限于傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),更包括了具有空間屬性的土地利用數(shù)據(jù)、水資源分布數(shù)據(jù)、林地分布數(shù)據(jù)等。

1.3 兩者之間的關(guān)系

相較于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),地理國(guó)情數(shù)據(jù)真實(shí)可靠、準(zhǔn)確權(quán)威并且動(dòng)態(tài)更新,能夠提供資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)所需要的基本信息。但由于地理國(guó)情數(shù)據(jù)及產(chǎn)品有其專有定義和體系,與資源環(huán)境承載能力基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的目標(biāo)、定義、尺度、精度等都不盡一致,所以需要研究?jī)烧叩臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯方法。只有在經(jīng)過(guò)一系列針對(duì)性的處理后,地理國(guó)情數(shù)據(jù)才能準(zhǔn)確合理地應(yīng)用于資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)。

2 轉(zhuǎn)譯方法

2.1 轉(zhuǎn)譯內(nèi)容

在資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)體系中,由地表覆蓋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯可得到的基本農(nóng)田、一般農(nóng)用地等地表狀態(tài)數(shù)據(jù),由路網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯可得到的交通便捷性評(píng)價(jià)因子,由行政區(qū)劃數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)譯得到的城市氛圍評(píng)價(jià)數(shù)據(jù),由DEM 數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)譯得到的坡度坡向數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯流程

如圖1所示,本文提出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯流程主要包括數(shù)據(jù)輸入、構(gòu)建轉(zhuǎn)化指標(biāo)體系、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)提取轉(zhuǎn)化和數(shù)據(jù)輸出。

構(gòu)建數(shù)據(jù)提取轉(zhuǎn)化指標(biāo)體系指根據(jù)目標(biāo)地區(qū)承載力評(píng)價(jià)的具體要求,分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)所需指標(biāo),并與已有地理國(guó)情數(shù)據(jù)建立聯(lián)系,并確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯方法;數(shù)據(jù)預(yù)處理包括坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、工作范圍確定和單位統(tǒng)一等內(nèi)容;經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)提取與轉(zhuǎn)化將空間屬性信息轉(zhuǎn)換為資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)的可用信息。最后輸出數(shù)據(jù)作為資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

環(huán)境承載力評(píng)價(jià)采用了開(kāi)發(fā)適宜性這一指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)某個(gè)區(qū)域是否適合開(kāi)發(fā)利用。所謂開(kāi)發(fā)適宜性,是指某個(gè)區(qū)域的某一項(xiàng)影響因子是否有利于土地的開(kāi)發(fā)利用,這個(gè)影響因子越不適合開(kāi)發(fā),開(kāi)發(fā)適宜性賦值越小,反正越大。例如基本農(nóng)田區(qū)域不允許進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用,因此定義為強(qiáng)限制性因子,所在區(qū)域的適宜性賦值應(yīng)為0,意味完全不適宜開(kāi)發(fā);一般農(nóng)用地區(qū)域較不適宜被再次開(kāi)放利用,因此定義為較強(qiáng)限制性因子,需要根據(jù)農(nóng)用地種類進(jìn)行適宜性賦值。

表1所示是經(jīng)過(guò)模糊判斷矩陣得到的建設(shè)開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重,其中基本農(nóng)田、一般農(nóng)用地、交通便捷性、城市氛圍和坡度5類由地理國(guó)情數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯得到[7]。數(shù)據(jù)源包括地理國(guó)情調(diào)查得到的永久基本農(nóng)田專題數(shù)據(jù)、地表覆蓋數(shù)據(jù)和DEM 數(shù)據(jù)。

表1 建設(shè)開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)各指標(biāo)權(quán)重Tab.1 Index weights for construction and development suitability evaluation

2.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯指標(biāo)體系

本文主要實(shí)現(xiàn)了基本農(nóng)田分類提取、一般農(nóng)用地分類提取、交通條件分析、城市氛圍、坡度區(qū)提取五項(xiàng)由地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)向資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)的轉(zhuǎn)譯指標(biāo)構(gòu)建。表2中列舉了地理國(guó)情數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)譯指標(biāo)體系,以及輸出適用于資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)使用的柵格數(shù)據(jù)的方法。

表2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯指標(biāo)體系Tab.2 Data translation system

3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯與建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果

依照提出的轉(zhuǎn)譯流程與方法,本文實(shí)現(xiàn)了由地理國(guó)情數(shù)據(jù)向資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)譯。轉(zhuǎn)譯得到了基本農(nóng)田、一般農(nóng)用地、交通便捷性、城市氛圍和坡度,轉(zhuǎn)譯結(jié)果為柵格圖層,方便進(jìn)一步的指標(biāo)計(jì)算。

適宜性評(píng)價(jià)的計(jì)算公式[7]如式(1)所示:

公式中:E為單位適宜性最終得分;j為強(qiáng)限制性因子代碼;k為較強(qiáng)限制性因子代碼;Fj為第j個(gè)強(qiáng)限制性因子的適宜性分類賦值;fk為第k個(gè)較強(qiáng)限制性因子的適宜性分類賦值;Wk為第k 個(gè)適宜性因子的權(quán)重;m 為強(qiáng)限制性因子個(gè)數(shù);n為較強(qiáng)限制性因子個(gè)數(shù)。

根據(jù)計(jì)算得分,將建設(shè)開(kāi)發(fā)適宜性劃分為事宜建設(shè)用地和特別不適宜建設(shè)用地,以某地地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例,其建設(shè)適宜性結(jié)果如圖2所示。

圖2 建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.2 Result of construction suitability

4 結(jié)語(yǔ)

本文將地理國(guó)情數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)了資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)。以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為例,給出了地理國(guó)情數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯為資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)源的思路與方法,并通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證了方法的正確性與可靠性。本文僅僅實(shí)現(xiàn)了特定的轉(zhuǎn)譯方法,其普適性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。地理國(guó)情數(shù)據(jù)作為一種精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的空間數(shù)據(jù),有廣泛的應(yīng)用空間,期望通過(guò)本研究能夠?yàn)橥卣沟乩韲?guó)情數(shù)據(jù)的應(yīng)用深度與廣度,以及拓寬資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)來(lái)源提供一定的參考。