自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)整合及實(shí)施路徑研究

陜西省國(guó)土空間勘測(cè)規(guī)劃院 呼鉑

一、研究目標(biāo)

全面梳理自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開(kāi)展自然資源數(shù)據(jù)資源的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化整合處理，滿足自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)要求。

（1）基于統(tǒng)一的三維立體空間框架，與統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)整合處理三調(diào)土地、礦產(chǎn)、草原、森林、濕地、水等自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建完整的自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果的網(wǎng)格化、精細(xì)化、立體化的分層統(tǒng)一管理，為自然資源“一張圖”提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，滿足國(guó)土空間規(guī)劃和自然資源管理各項(xiàng)工作需要。

（2）有效整合、借鑒歷年不同種類自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)的歷史數(shù)據(jù)和二調(diào)的數(shù)據(jù)成果，保持自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)更新，注重自然資源時(shí)效性變化，科學(xué)研究各類自然演變進(jìn)化過(guò)程，明確預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展的方向和趨勢(shì)。

二、研究?jī)?nèi)容

圍繞各類自然資源，結(jié)合國(guó)土空間規(guī)劃和自然資源管理需求，按照自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)要求，收集匯總、比對(duì)清洗、融合處理、編目整理各類自然資源數(shù)據(jù)，為自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)提供基礎(chǔ)。

三、數(shù)據(jù)整合處理

按照“兩統(tǒng)一”職責(zé)要求，先匯總集成自然資源數(shù)據(jù)、再融合處理，掌握國(guó)土空間上各類自然資源的水平分布，重點(diǎn)解決國(guó)土空間重疊、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不一致的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)各類調(diào)查成果的銜接，解決不同自然資源調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)源不同等不統(tǒng)一現(xiàn)象，同時(shí)還要搞清楚不同自然資源的水平和空間上的布局情況，最終繪制出自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)“一張底圖”。

（一）數(shù)據(jù)整理匯總

通過(guò)對(duì)土地、礦產(chǎn)、森林、草原、濕地、水等自然資源數(shù)據(jù)內(nèi)容和來(lái)源進(jìn)行梳理整理，找出一數(shù)多源等情況，進(jìn)行記錄，以便后續(xù)數(shù)據(jù)整合，并形成一數(shù)一源數(shù)據(jù)匯聚機(jī)制，確保自然資源數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。

參考自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)方案，結(jié)合工作實(shí)際需要制定數(shù)據(jù)收集匯總內(nèi)容及要求，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)來(lái)源，通過(guò)梳理收集業(yè)務(wù)流程和方式分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聚合，為下一步數(shù)據(jù)比對(duì)、融合處理、編目整理、集成建庫(kù)和持續(xù)更新奠定基礎(chǔ)。

（二）數(shù)據(jù)比對(duì)清洗

針對(duì)自然資源數(shù)據(jù)在各個(gè)維度不統(tǒng)一等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的比對(duì)、清洗、整理，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)源、不同尺度、不同坐標(biāo)系、不同格式之間的數(shù)據(jù)能夠在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行模式下，進(jìn)行管理與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)損共享使用，提高數(shù)據(jù)的利用能力和服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的水平，主要包括數(shù)據(jù)預(yù)分析、數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化、空間化、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)一致性處理、分層分類、矢量數(shù)據(jù)語(yǔ)義匹配與轉(zhuǎn)換等。

1.數(shù)字信息化

在自然資源數(shù)據(jù)采集源數(shù)據(jù)中，會(huì)存在傳統(tǒng)紙質(zhì)材料和以圖片、電子文檔等存放的地圖、表格、文檔材料，需要進(jìn)行一系列數(shù)據(jù)處理，為自然資源信息化平臺(tái)提供更全更可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.空間化

空間化就是要把數(shù)據(jù)信息以空間的方式組織起來(lái)，空間化主要包括對(duì)非空間數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)坐標(biāo)系處理，包括文本、表格等記錄坐標(biāo)信息的數(shù)據(jù)，通過(guò)傳統(tǒng)GIS軟件，進(jìn)行數(shù)字化和結(jié)構(gòu)化等處理工作，然后形成相應(yīng)的圖層數(shù)據(jù)，對(duì)成果圖層數(shù)據(jù)添加屬性信息的工作，并進(jìn)行坐標(biāo)定義、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、地圖配準(zhǔn)的過(guò)程，并通過(guò)空間地圖展現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)空間查詢和空間分析。

3.結(jié)構(gòu)化

需要對(duì)各類文檔、報(bào)表、郵件、圖片、視頻等進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，在處理過(guò)程中除了存儲(chǔ)在非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)中之外，還得建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；同時(shí)，還需要從這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中抽取出關(guān)鍵信息，并進(jìn)行數(shù)字化、空間化等操作。

4.數(shù)學(xué)基礎(chǔ)一致性處理

時(shí)空定位基準(zhǔn)是多源數(shù)據(jù)融合建庫(kù)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的無(wú)縫無(wú)邊融合的重要條件。其包括平面坐標(biāo)系統(tǒng)、重力基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)、參考橢球模型、地圖投影系統(tǒng)等所有與地理位置有關(guān)的信息，用于保證矢量/柵格數(shù)據(jù)空間幾何精度以及位置的配準(zhǔn)。按數(shù)據(jù)的不同類型，分析涉及的空間坐標(biāo)系情況，按有投影參數(shù)和無(wú)投影參數(shù)進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換。

5.自然資源數(shù)據(jù)分層分類

自然資源數(shù)據(jù)分層分類是調(diào)查監(jiān)測(cè)工作的前提，也是自然資源管理的一項(xiàng)根本性工作。以自然資源實(shí)體為單元，各類自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將分層信息以屬性方式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)中，并在分層的基礎(chǔ)上進(jìn)行分類體系重構(gòu)。

6.矢量數(shù)據(jù)的語(yǔ)義匹配與轉(zhuǎn)換

已有的國(guó)土調(diào)查、森林?jǐn)?shù)據(jù)、濕地調(diào)查、水資源等調(diào)查重點(diǎn)不同，分類標(biāo)準(zhǔn)不一致，甚至存在分類沖突，阻礙了自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建庫(kù)與應(yīng)用。需以土地利用現(xiàn)狀分類為核心，對(duì)已有的國(guó)土資源、水資源、森林資源、濕地資源的分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行語(yǔ)義分析融合，消除差異，建立統(tǒng)一的自然資源工作分類標(biāo)準(zhǔn)。以國(guó)土調(diào)查分類為基礎(chǔ)，對(duì)森林、濕地等自然資源分類進(jìn)行語(yǔ)義分析，建立不同自然資源的語(yǔ)義銜接關(guān)系。

（三）數(shù)據(jù)融合處理

為了達(dá)到合理利用更多信息源，獲取更高質(zhì)量信息的目的，我們需要對(duì)不同分區(qū)上不同尺度和來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、融合。

1.沖突檢測(cè)與邊界整合

為了有效地利用不同數(shù)據(jù)源圖形數(shù)據(jù)，減少由于技術(shù)、人為或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等因素影響精度，按照一定的融合策略，針對(duì)不同區(qū)域或不同要素，選擇精度高、質(zhì)量好的圖形進(jìn)行融合，形成新的精度更高、質(zhì)量更好的圖形數(shù)據(jù)。

在語(yǔ)義融合基礎(chǔ)上，以“三調(diào)”地物邊界為基礎(chǔ)，對(duì)不同專項(xiàng)自然資源數(shù)據(jù)進(jìn)行空間沖突檢測(cè)與邊界整合，結(jié)合已存在的森林資源清查、水資源調(diào)查、草原資源清查、濕地資源調(diào)查的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)成果，實(shí)現(xiàn)各類調(diào)查成果的集成融合，形成自然資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)底圖。例如三調(diào)、森林資源一張圖、地理國(guó)情等數(shù)據(jù)中喬木林?jǐn)?shù)據(jù)存在錯(cuò)位、沖突等問(wèn)題；林地、草地等各類數(shù)據(jù)之間存在沖突等；河流中心線與河流面沖突等，需要進(jìn)行沖突檢測(cè)與邊界整合。

2.二維三維融合

空間數(shù)據(jù)準(zhǔn)確套合是指以傾斜攝影模型的空間投影為基準(zhǔn)，將二維度的自然資源信息配準(zhǔn)到基準(zhǔn)層傾斜攝影模型層上，對(duì)于以往出現(xiàn)的數(shù)據(jù)套合不準(zhǔn)確、空間有交錯(cuò)的問(wèn)題，可利用相關(guān)技術(shù)手段，達(dá)到二維圖斑和三維模型的坐標(biāo)保持一一映射。

格網(wǎng)關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)度。即利用格網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建二維三維數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)調(diào)度。例如，在某一小行政區(qū)域的數(shù)據(jù)展示時(shí)，只需要調(diào)取該行政區(qū)域?qū)?yīng)格網(wǎng)所在的三維實(shí)景數(shù)據(jù)、三維地形、自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，且需要通過(guò)格網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)，同時(shí)，建立二維格網(wǎng)與三維數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。

3.地上地下融合

對(duì)地形三維模型、地表覆蓋三維模型和地下地質(zhì)三維模型等模型分別建模，受到采集精度、比例尺、采集技術(shù)等限制，通常不能完好匹配，因此需要基于統(tǒng)一的地理空間框架，即采用同一實(shí)景三維或地形三維，進(jìn)行地表覆蓋、地下空間、地表基質(zhì)等要素的高程采樣，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便數(shù)據(jù)顯示時(shí)調(diào)用該信息進(jìn)行數(shù)據(jù)渲染，從而實(shí)現(xiàn)地上地下自然資源的一體化集成展示與應(yīng)用。

（四）數(shù)據(jù)編目整理

各類自然資源調(diào)查內(nèi)容和分類標(biāo)準(zhǔn)因調(diào)查對(duì)象和側(cè)重點(diǎn)不同也不一致。通過(guò)分析，對(duì)照《自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建總體方案》中自然資源分層分類模型，將自然資源調(diào)查數(shù)據(jù)內(nèi)容分為三類：第一類是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，核心是各類自然資源的分布、面積、范圍、權(quán)屬性質(zhì)等數(shù)據(jù)信息；第二類是專項(xiàng)數(shù)據(jù)，核心是各類自然資源的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、數(shù)量、生態(tài)功能、相關(guān)人文地理等多維度數(shù)據(jù)，第三類是管理數(shù)據(jù)，核心是權(quán)屬信息、管理范圍等數(shù)據(jù)。三類數(shù)據(jù)的覆蓋范圍、組織形式、用途都存在很大的差異。在此基礎(chǔ)上根據(jù)不同類型數(shù)據(jù)特點(diǎn)，參照自然資源數(shù)據(jù)空間分層表開(kāi)展針對(duì)性數(shù)據(jù)整合和編目整理工作。

（五）數(shù)據(jù)質(zhì)量要求

在數(shù)據(jù)整合處理的各環(huán)節(jié)均需設(shè)置相應(yīng)的質(zhì)量控制點(diǎn)，質(zhì)量控制點(diǎn)須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二級(jí)檢查、一級(jí)驗(yàn)收制度，過(guò)程數(shù)據(jù)經(jīng)100%一查、二查后進(jìn)行最終成果檢查，保證文檔記錄的時(shí)效性，保證數(shù)據(jù)成果內(nèi)容的可靠性與精確性。也可委托具有測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)收，其驗(yàn)收結(jié)論和記錄是質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要組成部分。

（六）年度綜合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更新處理

基于衛(wèi)星遙感影像采用人工智能等技術(shù)手段進(jìn)行大范圍變化發(fā)現(xiàn)及地物分類提取，在自動(dòng)化識(shí)別提取基礎(chǔ)上，通過(guò)人機(jī)交互解譯實(shí)現(xiàn)區(qū)域全面變化發(fā)現(xiàn)及地類圖斑更新提取，并按照統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及入庫(kù)流程對(duì)相關(guān)提取成果進(jìn)行統(tǒng)一入庫(kù)管理。