國(guó)土三調(diào)舉證圖斑和恢復(fù)屬性提取技術(shù)研究

王傳先，劉平利，呂國(guó)娟，張鴻祥，呂國(guó)洋

（1.河南省地質(zhì)科學(xué)研究所 河南省城市地質(zhì)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450001；2.河南省地質(zhì)調(diào)查院 河南省城市地質(zhì)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450001）

目前全國(guó)各地正如火如荼地開展第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查（以下簡(jiǎn)稱三調(diào)）工作。三調(diào)工作具有工期短、任務(wù)重、質(zhì)量要求嚴(yán)等特點(diǎn)。本文通過(guò)研究三調(diào)工作的關(guān)鍵技術(shù)，旨在提供更有效的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方式和技術(shù)手段，進(jìn)而更好、更快、更全面地查清土地利用現(xiàn)狀，掌握真實(shí)的土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)土地資源信息的社會(huì)化服務(wù)，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)土資源管理的需要。為了能給上級(jí)部門提交一套準(zhǔn)確真實(shí)的三調(diào)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)方法非常復(fù)雜繁瑣，需逐圖斑提取判斷，因此找到一套行之有效的數(shù)據(jù)處理方法是整個(gè)三調(diào)工作的關(guān)鍵，特別是外業(yè)舉證圖斑提取方法選擇的正確與否是外業(yè)工作量的決定因素。

1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方法

1.1 圖斑勾繪法

圖斑勾繪法是在只有影像的情況下，直接按照影像特征分割由行政界線和線狀地物構(gòu)成的大圖斑，進(jìn)而形成地類圖斑層的方法。

為了后期能與周邊縣區(qū)順利接邊，采用國(guó)家統(tǒng)一下發(fā)的縣級(jí)行政界線，采用地方下發(fā)的鄉(xiāng)級(jí)村級(jí)行政區(qū)，與縣級(jí)行政區(qū)進(jìn)行疊加和拓?fù)涮幚?；并?duì)鄉(xiāng)級(jí)村級(jí)行政界線切割圖斑、界線走向不合理等現(xiàn)象進(jìn)行標(biāo)記，以待外業(yè)核實(shí)。對(duì)于2016年變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)中的線狀地物，參考國(guó)家下發(fā)影像進(jìn)行面狀化處理；并對(duì)線狀地物不存在但影像特征明顯為道路、溝渠的影像進(jìn)行矢量化處理，勾繪出道路、溝渠的邊界形成面狀，再與行政區(qū)進(jìn)行拓?fù)涮幚?，形成由行政區(qū)和道路、溝渠等線狀地物構(gòu)成的大圖斑。在大圖斑的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確分析判讀影像，沿影像紋理分割線狀地物與行政區(qū)劃分開的大圖斑，形成邊界準(zhǔn)確的地類圖斑；并對(duì)圖斑地類屬性進(jìn)行標(biāo)注。該過(guò)程可借助最新高清影像進(jìn)行地類判讀。對(duì)于內(nèi)業(yè)影像判讀不能準(zhǔn)確認(rèn)定的地類，需進(jìn)行疑問(wèn)圖斑標(biāo)注，作為外業(yè)重點(diǎn)核查對(duì)象；并制作外業(yè)調(diào)查底圖，為后續(xù)外業(yè)調(diào)查做準(zhǔn)備。圖斑分割完成后，需對(duì)圖面進(jìn)行一次整體拓?fù)錂z查。

1.2 原圖修圖法

相對(duì)于上述方法，也可直接在2016年變更調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。

首先，直接逐圖斑修改圖斑邊界和地類屬性。對(duì)于2016年變更調(diào)查圖斑與國(guó)家下發(fā)的最新影像普遍不套合的情況，三調(diào)數(shù)據(jù)必須嚴(yán)格套合國(guó)家下發(fā)的最新影像，圖斑邊界修改、合并、分割等存在大量工作。對(duì)于圖斑邊界修改過(guò)大的，需單獨(dú)成圖斑，作為外業(yè)舉證的備選圖斑。若整個(gè)地類發(fā)生變化，為了便于后期其他屬性標(biāo)注，需在保留原有地類屬性字段的情況下新增現(xiàn)有地類屬性。其他屬性包括城鎮(zhèn)村屬性、恢復(fù)屬性、種植屬性、圖斑細(xì)化屬性等，上述圖斑作為外業(yè)舉證的備選圖斑。未發(fā)生變化的可直接繼承原有屬性。然后，對(duì)地類圖斑和行政區(qū)進(jìn)行拓?fù)涮幚?；將線狀地物面狀化，并與地類圖斑進(jìn)行拓?fù)涮幚恚コ鏍罨a(chǎn)生的碎小圖斑；修改地類圖斑邊界等。最后，對(duì)圖面進(jìn)行拓?fù)涮幚恚▓D斑與圖斑之間的拓?fù)潢P(guān)系以及圖斑與行政區(qū)之間的拓?fù)潢P(guān)系。由于行政區(qū)與圖斑的原始數(shù)據(jù)來(lái)源不同，拓?fù)錂z查后存在大量的細(xì)縫或狹窄邊疊蓋，拓?fù)湫薷墓ぷ髁烤薮蟆＞€狀地物面狀化后裁剪原有地類圖斑也會(huì)產(chǎn)生大量碎小圖斑。

2 方法比較

圖斑勾繪法和原圖修圖法是目前了解到的主要的三調(diào)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方法。本文將對(duì)這兩種方法進(jìn)行比較。

1）圖斑勾繪法的作圖速度比原圖修圖法慢，但原圖修圖法是在原有圖形的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，容易遺漏圖斑和忽略大量圖斑邊界的修改，且圖斑邊界受原有圖斑邊界的信息干擾，很難表達(dá)繪圖人員的真實(shí)意愿，從而繼承了原有地類圖斑的邊界。

2）圖斑勾繪法是直接分割大圖斑的方法，因此圖斑與圖斑、圖斑與行政區(qū)之間的拓?fù)潢P(guān)系在分割后問(wèn)題不會(huì)太大；然而原圖修圖法由于所采用的原始數(shù)據(jù)來(lái)源不同，疊加后的拓?fù)潢P(guān)系存在大量的細(xì)縫和窄邊疊加，給內(nèi)業(yè)處理人員帶來(lái)了相當(dāng)大的工作量。

3）圖斑勾繪法使內(nèi)業(yè)繪圖人員對(duì)每個(gè)圖斑地類的思考程度更加充分，逐圖斑的勾繪保證了邊界的準(zhǔn)確性和對(duì)地類認(rèn)識(shí)的確定性。原圖修圖法則很容易讓繪圖人員產(chǎn)生慣性思維，對(duì)地類的判定依賴原有數(shù)據(jù)，不能發(fā)揮繪圖人員的主觀能動(dòng)性。由于兩種方法對(duì)地類圖斑認(rèn)識(shí)的確定性不同，影響了提取舉證圖斑和重點(diǎn)調(diào)查圖斑的正確率，導(dǎo)致對(duì)數(shù)據(jù)的修改不徹底，從而造成舉證路線重復(fù)，甚至返工情況。

4）在疑問(wèn)圖斑的確定過(guò)程中，由于工作方式不同，對(duì)疑問(wèn)圖斑的認(rèn)定也存在差異。原圖修圖法仍易受原有數(shù)據(jù)的干擾，出現(xiàn)地類認(rèn)定錯(cuò)誤或本來(lái)影像不能認(rèn)定地類因?yàn)橛辛死蠑?shù)據(jù)，無(wú)形中以老數(shù)據(jù)認(rèn)定了地類的情況，對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。

綜上所述，本文選取圖斑勾繪法得到的數(shù)據(jù)作為外業(yè)舉證圖斑和恢復(fù)屬性提取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，能在很大程度上保證工作質(zhì)量，避免返工，為下一步的野外工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 外業(yè)調(diào)查舉證圖斑提取方法

由于三調(diào)是以2016年變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)進(jìn)行的，因此大量的地類屬性均來(lái)源于2016年變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)。在保證地類識(shí)別準(zhǔn)確的情況下，兩次數(shù)據(jù)疊加分析的準(zhǔn)確性將直接決定三調(diào)外業(yè)工作量的大小。

疊加分析是利用ArcGIS軟件對(duì)2016年變更調(diào)查數(shù)據(jù)和三調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行相交處理，處理后2016年變更調(diào)查數(shù)據(jù)屬性將添加到三調(diào)數(shù)據(jù)的屬性中。兩套數(shù)據(jù)相交后分割出的每個(gè)圖斑都具有原始地類編碼和三調(diào)地類編碼，若兩套地類編碼不一致則可判定為地類變化圖斑，外業(yè)舉證圖斑就是從這些圖斑中提取的。

對(duì)于2016年變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)圖斑顯示為水澆地，而三調(diào)后為新增道路和宅基地的情況，對(duì)兩次數(shù)據(jù)進(jìn)行相交處理，并將原地類和現(xiàn)狀地類均顯示在屬性表中。根據(jù)地類變化情況，可統(tǒng)計(jì)得到農(nóng)用地變?yōu)槲蠢玫?、新增建設(shè)用地、新增設(shè)施農(nóng)用地以及新增耕地等情況（圖1）。刪除地類未發(fā)生變化的圖斑和碎小圖斑，剩余圖斑可作為舉證圖斑的提取依據(jù)，特別是國(guó)家關(guān)注的耕變未、農(nóng)變未等，均可從分析結(jié)果直接提取進(jìn)行外業(yè)舉證。然而，在兩套數(shù)據(jù)的疊加分析過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)圖斑數(shù)量成倍增加的情況，這是由于三調(diào)地類的圖斑邊界已與2016年變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的圖斑邊界發(fā)生了很大的變化，相交前后地類邊界與地類屬性不同的圖斑均會(huì)被分割成單獨(dú)圖斑，且圖斑邊界的 輕微修改也會(huì)被分割，形成碎小圖斑，因此兩次數(shù)據(jù)相交后會(huì)出現(xiàn)圖斑數(shù)量的成倍增加。只需把不夠上圖的碎小圖斑和地類未發(fā)生變化的圖斑刪除，再對(duì)現(xiàn)有地類相同的圖斑進(jìn)行合并，即可完成舉證圖斑的提取工作。數(shù)據(jù)相交前后對(duì)比如圖1所示。數(shù)據(jù)相交地類對(duì)比如表1所示。

圖1 數(shù)據(jù)相交前后對(duì)比

表1 數(shù)據(jù)相交地類對(duì)比表

4 圖斑恢復(fù)屬性的提取

對(duì)于恢復(fù)屬性的標(biāo)注涉及原耕地面積占現(xiàn)狀可恢復(fù)地類圖斑比例的問(wèn)題，國(guó)家質(zhì)檢軟件能自動(dòng)計(jì)算這個(gè) 比例，但從內(nèi)業(yè)建庫(kù)到全縣數(shù)據(jù)庫(kù)的建成需要花費(fèi) 大量時(shí)間。如果因?yàn)槊娣e比例不正確而導(dǎo)致圖斑屬性填寫錯(cuò)誤，使得已經(jīng)建好的數(shù)據(jù)庫(kù)不能通過(guò)國(guó)家質(zhì)檢軟件的檢查，再花費(fèi)大量時(shí)間重新建庫(kù)，這是應(yīng)該堅(jiān)決避免的。

對(duì)比地類變化屬性表（表1），若原地類為耕地而現(xiàn)狀為園地或林地，則可標(biāo)注恢復(fù)屬性；但具體是標(biāo)注工程恢復(fù)還是即可恢復(fù)省里有明文規(guī)定，主要由耕地變化百分比來(lái)決定。對(duì)于原地類為耕地現(xiàn)狀為園地、林地的，且變化圖斑中原地類為耕地面積比例大于圖斑面積的50%的，不標(biāo)注恢復(fù)屬性；原地類耕地面積比例大于圖斑面積的50%小于90%的標(biāo)注工程恢復(fù)，比例大于90%的標(biāo)注即可恢復(fù)。因此，對(duì)于上述兩個(gè)案例來(lái)說(shuō)，符合填寫恢復(fù)屬性要求的，可利用ArcGIS軟件對(duì)原始變更調(diào)查圖層和三調(diào)地類圖層進(jìn)行交集制表，將三調(diào)地類變化圖斑在變更調(diào)查耕地圖斑中的百分比制成表格。

首先整理得到2009－2018年的變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)耕地圖斑，并進(jìn)行合并，制作2009－2018年耕地地類總圖；再提取三調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)中02、03等可標(biāo)注恢復(fù)屬性的地類合集；然后對(duì)上述兩個(gè)圖層進(jìn)行相交處理，交集為變更數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)耕地變成02、03等可標(biāo)注恢復(fù)屬性的地類，去除碎小圖斑；最后利用相交后的圖斑和三調(diào)02、03地類圖斑進(jìn)行交集制表，得到原耕地地類面積占三調(diào)地類面積的比例，如表2所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)三調(diào)數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理方法進(jìn)行了探索，主要包括舉證圖斑和地類恢復(fù)屬性提取的技術(shù)手段。在生產(chǎn)實(shí)踐中，舉證圖斑的提取方法能大幅提高工作效率，減少返工率，減輕外業(yè)人員的體力勞動(dòng)；恢復(fù)屬性的提取方法，能減少內(nèi)業(yè)建庫(kù)人員的重復(fù)工作量，在項(xiàng)目成本控制方面具有很大作用。