多源地理信息數(shù)據(jù)融合在摸排農(nóng)村亂占耕地建房中的應(yīng)用

任雪松

（中南勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430064）

0.引言

2020年7月3日，中央召開農(nóng)村亂占耕地建房問題整治工作電視電話會(huì)議，強(qiáng)調(diào)要堅(jiān)決遏制農(nóng)村亂占耕地建房行為，采取有力措施整治2013年以來存量農(nóng)村亂占耕地建房。以往此類調(diào)查摸排工作，多依靠基層國土所及鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村巡查或村民舉報(bào)獲得相關(guān)信息[1]，由執(zhí)法部門赴現(xiàn)場(chǎng)查看并收集相關(guān)舉證材料，分析其是否存在違法用地事實(shí)，是否占?jí)焊兀欠裼邢嚓P(guān)手續(xù)。整個(gè)過程復(fù)雜冗長(zhǎng)，且不能事前監(jiān)管，很多違法用地發(fā)生為既定事實(shí)，拆除成本高，影響范圍廣，造成不必要的損失和浪費(fèi)。

近年來隨著地理信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，地理信息數(shù)據(jù)包含內(nèi)容更為廣泛，獲取地理信息途徑更多，地理信息成果數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多樣性、多源性的特點(diǎn)，主要包括衛(wèi)星遙感、無人機(jī)攝影測(cè)量、地理信息數(shù)據(jù)庫、POI（Point of Interest）數(shù)據(jù)以及導(dǎo)航定位等數(shù)據(jù)[2]。多源地理信息數(shù)據(jù)融合是指將不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、疊加、分析的過程，現(xiàn)已較為成熟地應(yīng)用在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、森林資源調(diào)查、草原資源調(diào)查等自然資源調(diào)查項(xiàng)目中[3]。農(nóng)村亂占耕地摸排簡(jiǎn)單歸納為耕地范圍內(nèi)調(diào)查違建房屋，利用多源地理信息數(shù)據(jù)可以在內(nèi)業(yè)快速精準(zhǔn)鎖定違法范圍，為外業(yè)調(diào)查工作提供依據(jù)，并大大減少工作量，提高效率和準(zhǔn)確度。

1.農(nóng)村亂占耕地建房技術(shù)分析

自然資源部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《關(guān)于農(nóng)村亂占耕地建房“八不準(zhǔn)”的通知》要求，查清各地區(qū)新增建房用地情況、建設(shè)情況及房屋性質(zhì)[4]。本文以汕頭市某區(qū)為試點(diǎn)區(qū)域，研究基于各類地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，內(nèi)業(yè)識(shí)別出亂占耕地建房圖斑。農(nóng)村亂占耕地建房主要分為兩個(gè)方面[5]：（1）遏制新增，即對(duì)2020年7月3日以來的亂占耕地建房要“零容忍”，要全面查處；（2）對(duì)2013年以來的農(nóng)村亂占耕地建房進(jìn)行摸排并分類。

1.1 遏制新增

此次試點(diǎn)區(qū)域采用月度衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)與無人機(jī)航攝相結(jié)合的方式，對(duì)試點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行月度監(jiān)測(cè)，查找每月新增亂占耕地建房圖斑。

衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)從自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心獲取，采用內(nèi)網(wǎng)推送的方法，將衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)影像推送到地方管理部門，技術(shù)部門進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲取正射影像圖，并將兩期遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析——上月度影像為前時(shí)相，本月度影像為后時(shí)相——提取耕地范圍內(nèi)的變化圖斑，并根據(jù)圖斑顯示的變化信息進(jìn)行圖斑分類。對(duì)發(fā)展較快、易滋生違法用地的區(qū)域采用無人機(jī)不定期航拍，在時(shí)間和精度上對(duì)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)補(bǔ)充。對(duì)遏制新增進(jìn)行技術(shù)分析，其技術(shù)路線（如圖1所示）：

圖1 月度新增圖斑提取技術(shù)路線

1.2 存量亂占耕地建房摸排

摸排對(duì)象為試點(diǎn)區(qū)范圍內(nèi)2013年以來各類占用耕地建設(shè)且沒有合法合規(guī)用地手續(xù)的房屋。此次摸排對(duì)象中的耕地是指第二次全國土地調(diào)查（以下簡(jiǎn)稱“二調(diào)”）中的耕地，包括二調(diào)耕地、永久基本農(nóng)田、按耕地類型管理的可調(diào)整地類，以及歷年新增通過土地開發(fā)整理的耕地；沒有合法用地手續(xù)的房屋是指全部或者部分占?jí)焊氐姆课荨４舜蚊啪哂蟹秶鷱V、時(shí)間緊、工作量大的特點(diǎn)，若采用人工實(shí)地摸排，不僅需要大量人力物力，而且摸排成果受人為影響較大，準(zhǔn)確性不高，因此將多源地理信息進(jìn)行融合，主要提取二調(diào)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫中的各類耕地，將第三次全國國土調(diào)查（以下簡(jiǎn)稱“三調(diào)”）數(shù)據(jù)庫中的各類可能存在建設(shè)房屋的建設(shè)用地或者設(shè)施農(nóng)用地提取出來，疊加農(nóng)轉(zhuǎn)用審批數(shù)據(jù)，提取占耕地且沒有合法用地手續(xù)的建設(shè)用地。以歷年衛(wèi)星遙感影像為底圖，提取房屋圖斑，結(jié)合POI數(shù)據(jù)對(duì)房屋圖斑分類。主要技術(shù)路線（如圖2所示）：

圖2 摸排圖斑提取主要技術(shù)路線

2.多源數(shù)據(jù)融合分析

2.1 衛(wèi)星遙感影像

近年來隨著我國衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量的增加，衛(wèi)星遙感影像已廣泛應(yīng)用于年度變更調(diào)查、季度衛(wèi)片執(zhí)法、自然資源專項(xiàng)調(diào)查等多個(gè)方面。試點(diǎn)區(qū)域獲取的衛(wèi)星遙感影像主要是從自然資源部衛(wèi)星應(yīng)用中心獲取的高分二號(hào)、北京二號(hào)衛(wèi)星為主要的影像數(shù)據(jù)源，其分辨率為0.8米；亞米級(jí)影像不能完全覆蓋區(qū)域用資源三號(hào)和高分一號(hào)為補(bǔ)充影像，其分辨率為2米，采用主動(dòng)獲取的方式對(duì)試點(diǎn)區(qū)域開展以月度為周期的觀測(cè)。根據(jù)前后時(shí)相地表的變化情況采用人工判讀，并提取圖斑（如圖3所示），疊合土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫對(duì)影像分析可知，圖斑范圍內(nèi)前時(shí)相為耕地，后建成疑似建設(shè)廠房。

圖3 基于衛(wèi)星遙感影像提取變化圖斑

2.2 無人機(jī)航空攝影數(shù)據(jù)

對(duì)發(fā)展較快的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域，衛(wèi)星遙感影像周期過長(zhǎng)，且對(duì)天氣要求較高，如，多云地區(qū)或者多云季節(jié)獲取的遙感影像會(huì)存在大片云遮擋，效果并不理想。對(duì)于廣東省，夏季多云多雨，對(duì)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)的要求較高，并且經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的開發(fā)區(qū)，地表現(xiàn)狀變化快，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性及分辨率要求較高。

航空攝影測(cè)量無人機(jī)集成了導(dǎo)航定位、攝影測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸與處理技術(shù)，具有機(jī)動(dòng)靈活、精度高的特點(diǎn)，已經(jīng)逐步運(yùn)用于交通疏導(dǎo)、土地監(jiān)測(cè)、災(zāi)害應(yīng)急等諸多方面。采用無人機(jī)不定期巡查的方式對(duì)變化較快的區(qū)域監(jiān)測(cè)，及時(shí)獲取補(bǔ)充數(shù)據(jù)，可以滿足決策者的工作需求。因此采用無人機(jī)配合獲取數(shù)據(jù)，得到相較衛(wèi)星影像更加高精度、地物紋理特征更明顯的高分辨數(shù)據(jù)（如圖4所示），可以精確對(duì)觀測(cè)的建筑物進(jìn)行定性和分類，如，判讀其是否是居住屬性或工礦倉儲(chǔ)。

圖4 無人機(jī)航拍獲取遙感影像

2.3 土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫

農(nóng)村亂占耕地建房摸排調(diào)查中的耕地范圍就是以二調(diào)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分析在二調(diào)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫中為耕地，在三調(diào)數(shù)據(jù)庫中為建設(shè)用地且可能建有房屋的地類，并疊加農(nóng)轉(zhuǎn)用數(shù)據(jù)，排除有合法用地手續(xù)的房屋。通過對(duì)摸排對(duì)象的分析，以及對(duì)地理信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分類，得出耕地范圍、建設(shè)用地范圍以及合法用地地類范圍（如表1所示）：

表1 數(shù)據(jù)庫中耕地范圍、可能建房的建設(shè)用地范圍及合法用地地類

將建設(shè)用地范圍與耕地范圍疊加分析后，提取原地類是耕地、現(xiàn)狀地類是建設(shè)用地的圖斑，擦除有合法手續(xù)的范圍，得到違法占耕地的建設(shè)用地，并結(jié)合遙感影像內(nèi)業(yè)勾繪圖斑。

2.4 POI數(shù)據(jù)

POI（Point Of Interest，興趣點(diǎn)）是地圖服務(wù)重要的矢量化形式表達(dá)方式，代表一類真實(shí)地理實(shí)體的地理空間數(shù)據(jù)。POI主要指人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常遇到的地理場(chǎng)所，如，學(xué)校、醫(yī)院、賓館、餐飲、銀行、景點(diǎn)和標(biāo)志性建筑物等，能初步分析建筑物的類別。根據(jù)摸排工作需求，主要將POI數(shù)據(jù)分為3大類：

（1）住宅類：房屋主體功能用于居住的房屋，包括農(nóng)村宅基地、城鎮(zhèn)住宅用地等；

（2）公共管理和公共服務(wù)類：科教文衛(wèi)用地、交通服務(wù)場(chǎng)站用地、公用設(shè)施用地、機(jī)關(guān)團(tuán)體新聞出版用地等建筑物，此次摸排將交通服務(wù)場(chǎng)地也納入公共服務(wù)類；

（3）工礦、倉儲(chǔ)、商服、旅游等產(chǎn)業(yè)類：采礦用地、商業(yè)、金融業(yè)、餐飲旅館業(yè)及其他經(jīng)營性服務(wù)業(yè)建筑及其相應(yīng)附屬設(shè)施用地，其中沒有合法手續(xù)的設(shè)施農(nóng)用地屬于產(chǎn)業(yè)類。

該圖斑（如圖5所示）為占?jí)焊亟ǚ康漠a(chǎn)業(yè)類圖斑。

圖5 疊加POI識(shí)別圖斑類型示意圖

3.試點(diǎn)區(qū)應(yīng)用

根據(jù)上述分析，存量農(nóng)村亂占耕地建房摸排可采用多源地理信息融合分析的方法開展內(nèi)業(yè)疊加分析，其主要技術(shù)流程（如圖6所示）：

圖6 主要技術(shù)流程

3.1 遏制新增圖斑提取

對(duì)試驗(yàn)點(diǎn)區(qū)域開展農(nóng)村亂占耕地摸排，通過衛(wèi)星影像的疊加，對(duì)2021年3月和4月的土地變化進(jìn)行對(duì)比分析，提取變化圖斑，并主要分為堆土類和建設(shè)類。堆土類指前時(shí)相是正常的耕地，后時(shí)相則出現(xiàn)堆土的建設(shè)痕跡，主要是防患于未然，將可能出現(xiàn)的違法建房行為及時(shí)制止；建設(shè)類是指前時(shí)相耕地范圍內(nèi)無建筑物，后時(shí)相則出現(xiàn)明顯建筑物。

試點(diǎn)區(qū)基于內(nèi)業(yè)多種地理信息數(shù)據(jù)共計(jì)提取152宗新增圖斑，其中堆土類圖斑為86宗，建設(shè)類為66宗。根據(jù)基層國土所上報(bào)的數(shù)據(jù)，共計(jì)上報(bào)新增違法占耕地41宗，其中39宗都被內(nèi)業(yè)提取，正確率為95.12%，此外發(fā)現(xiàn)基層國土所仍有27宗新建房屋未上報(bào)。根據(jù)內(nèi)業(yè)分析結(jié)果，可將86宗堆土類圖斑轉(zhuǎn)發(fā)給基層監(jiān)管部門，事前監(jiān)管，防止浪費(fèi)；27宗未上報(bào)的違法建房進(jìn)一步實(shí)地核實(shí)。

3.2 存量圖斑提取

對(duì)試點(diǎn)區(qū)耕地范圍內(nèi)2013年以來的農(nóng)村亂占耕地建房進(jìn)行內(nèi)業(yè)分析，并根據(jù)POI和遙感影像進(jìn)行初步分類，共計(jì)提取圖斑2356宗，分類（如表2所示）：

表2 摸排圖斑數(shù)量對(duì)比表

根據(jù)基層國土所上報(bào)數(shù)據(jù)，表2中94.0%的數(shù)據(jù)都能通過多源地理信息數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)分析得到，但通過分析，仍有至少828宗圖斑可能為少報(bào)漏報(bào)房屋，需進(jìn)一步現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查確定其是否在摸排范圍內(nèi)，為外業(yè)調(diào)查提供明確的目標(biāo)，也為后續(xù)類似的摸排工作提供技術(shù)參考。

4.結(jié)論

采用將衛(wèi)星遙感影像、無人機(jī)攝影測(cè)量、土地利用現(xiàn)狀地理信息數(shù)據(jù)庫疊加分析、POI點(diǎn)疊加分析等方法，能快速有效地在內(nèi)業(yè)開展數(shù)據(jù)分析工作，鎖定需要摸排的圖斑，大大減少了外業(yè)工作量。摸排工作有的放矢，效率很高。試點(diǎn)區(qū)域摸排數(shù)據(jù)說明，采用多源數(shù)據(jù)融合的技術(shù)流程，能快速查找新增亂占耕地建房圖斑，并進(jìn)行有效預(yù)警；能短時(shí)間內(nèi)完成大范圍存量亂占建房圖斑疊加分析，并提取圖斑為摸排工作提供外業(yè)調(diào)查依據(jù)，避免遺漏，進(jìn)而為農(nóng)村亂占耕地建房工作提供有力的地理信息技術(shù)支持。