基于GIS的耕地后備資源調(diào)查與數(shù)據(jù)庫建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究

羅芃芃

（福建省地質(zhì)測繪院遙感中心，福州 350000）

城鎮(zhèn)化進程下，工業(yè)用地、商業(yè)用地、建設(shè)用地與農(nóng)業(yè)用地相互擠占的問題日益突出，這使得耕地總量日趨減少，嚴(yán)重威脅我國糧食安全。調(diào)查耕地后備資源的數(shù)量和質(zhì)量，明確其分布和歸屬情況，可以為耕地的科學(xué)開發(fā)與利用奠定堅實基礎(chǔ)，為耕地保護的相關(guān)決策提供科學(xué)依據(jù)，進而實現(xiàn)耕地的協(xié)調(diào)發(fā)展和動態(tài)平衡[1-2]。

GIS 具有強大的數(shù)據(jù)分析能力，可以對耕地后備資源的遙感影像、土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等進行歸納處理，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，并可根據(jù)區(qū)域內(nèi)不同類型土地變化情況及時更新數(shù)據(jù)，從而科學(xué)地掌握耕地后備資源的實際情況，為全面客觀評價耕地后備資源、做出正確的土地利用決策提供科學(xué)依據(jù)[3-4]。本研究以第三次全國國土調(diào)查為基礎(chǔ)，聚焦耕地后備資源，分析耕地后備資源調(diào)查的技術(shù)流程和技術(shù)要點，探究基于GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)庫建設(shè)，并結(jié)合實際工作，分析常見難題及解決路徑，旨在為相關(guān)工作的更好開展提供有益依據(jù)。

1 耕地后備資源調(diào)查技術(shù)要點

1.1 調(diào)查評價對象

以第三次全國國土調(diào)查結(jié)果為依托，4 類耕地后備資源主要包括其他草地、沙地、鹽堿地和裸土地。地方可以進行補充調(diào)查和評價，但必須經(jīng)過省級統(tǒng)籌認(rèn)定，具體包括不在國家下發(fā)地圖范圍內(nèi)、但是局部小氣候和灌溉條件適宜、可以作為耕地的其他草地、沙地、裸土地和鹽堿地資源。

1.2 技術(shù)流程和技術(shù)要點

耕地后備資源調(diào)查的主要技術(shù)流程如圖1所示。具體包括10 個方面，分別為國家統(tǒng)一制作調(diào)查評價地圖、建立評價指標(biāo)體系、收集整理資料與指標(biāo)矢量化、開展宜耕性評價、縣級成果匯總與上報、省級核查與匯總、國家級核查、數(shù)據(jù)庫質(zhì)量檢查、國家級數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)匯總分析。

圖1 耕地后備資源調(diào)查的技術(shù)流程

建立評價指標(biāo)方面，共設(shè)生態(tài)條件、年積溫、年降水量和灌水量、地形、坡度、土壤重金屬污染狀況、土壤質(zhì)地、鹽漬化程度、pH、耕作便利度和土層厚度11 項指標(biāo)。其中，部分指標(biāo)有定量分級要求：地形坡度以25°為分界線，設(shè)定兩個級別；年有效積溫以1 800 ℃為分界線，設(shè)定兩個級別；年降水量（p）以400 mm 為分界線，設(shè)p≥400 mm、p＜400 mm 且有灌溉條件、p＜400 mm且無灌溉條件三個不同級別；pH 以4.0 和9.5 作為主要閾值，分為pH=4.0～9.5、pH ＜4.0、pH ＞9.5 三個級別；土層厚度（h）以60 cm 為分界線，分為h≥60 cm、h＜60 cm且有客土源、h＜60 cm 且無客土源三個不同級別。

收集整理資料與指標(biāo)矢量化方面，需要經(jīng)歷收集整理資料、評價指標(biāo)矢量化以及外業(yè)補充三個過程。外業(yè)補充調(diào)查的對象主要包括資料不足、不實、不詳、陳舊以及不能滿足地方調(diào)查評價要求的數(shù)據(jù)資料。調(diào)查完成后，要進行補充調(diào)查數(shù)據(jù)的矢量化工作。

宜耕性評價包括國家下發(fā)圖斑評價和地方補充評價兩個方面。其中，國家下發(fā)的耕地后備資源底圖圖斑屬性內(nèi)容應(yīng)當(dāng)完整，地方補充內(nèi)容需要經(jīng)過省級統(tǒng)籌后方可增加，補充依據(jù)為后備資源評價指標(biāo)體系和不宜耕評價指標(biāo)表的相關(guān)要求。所有指標(biāo)數(shù)據(jù)均達(dá)到宜耕性條件的圖斑才能評價為耕地后備資源，并根據(jù)圖層建立相應(yīng)的補充框架。補充圖斑屬性信息應(yīng)當(dāng)全面完整，包含評價數(shù)據(jù)和評價結(jié)果，每項指標(biāo)均應(yīng)當(dāng)賦值，不能留空。

縣級成果匯總和上報應(yīng)當(dāng)綜合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)農(nóng)村、水利、林草、環(huán)境等部門的意見。省級核查內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括齊全性檢查、規(guī)范性檢查、地類一致性檢查等。國家級核查一般采用內(nèi)業(yè)核查形式，對地方提交的耕地后備資源調(diào)查評價數(shù)據(jù)成果進行檢查，必要時組織專業(yè)技術(shù)力量進行實地核驗，核驗內(nèi)容包括成果是否齊全、范圍是否按照國家下發(fā)圖斑一一響應(yīng)、地類是否一致、后備資源圖斑評價指標(biāo)的屬性和最終的評價結(jié)果是否一致等。

數(shù)據(jù)庫質(zhì)量檢查內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的完整性、規(guī)范性和邏輯一致性檢查。

1.3 預(yù)期成果

預(yù)期通過耕地資源調(diào)查形成國家級、省級、縣級成果[5-7]。其中，國家級成果包括國家級耕地后備資源調(diào)查評價潛力數(shù)據(jù)庫、耕地后備資源調(diào)查評價技術(shù)方案和數(shù)據(jù)規(guī)范、全國耕地后備資源調(diào)查評價分析報告。省級成果包括省級耕地后備資源調(diào)查評價分析報告和分類型統(tǒng)計表?？h級成果則包括縣級耕地后備資源調(diào)查評價分析報告和數(shù)據(jù)成果。

2 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

2.1 建庫標(biāo)準(zhǔn)

建庫應(yīng)當(dāng)采用統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。例如，福建省應(yīng)當(dāng)參照福建省（縣級）耕地后備資源調(diào)查評價數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)。其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采用第三次全國國土調(diào)查統(tǒng)一時點數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)系統(tǒng)采用2000 國家大地坐標(biāo)系，即CGCS2000 坐標(biāo)系；投影方式采用高斯克格投影；高程基準(zhǔn)采用1985 國家高程基準(zhǔn)。

2.2 數(shù)據(jù)源內(nèi)容和數(shù)據(jù)分層

耕地后備資源調(diào)查評價數(shù)據(jù)庫的主要建設(shè)內(nèi)容包括耕地后備資源調(diào)查數(shù)據(jù)、新增耕地數(shù)據(jù)、不穩(wěn)定耕地數(shù)據(jù)等[8]。為更好地對空間要素進行組織管理，應(yīng)采用分層的方法對主要空間要素進行數(shù)據(jù)分層，空間要素圖層具體包括基礎(chǔ)地理、土地規(guī)劃、土地利用、土地權(quán)屬、耕地后備資源、不穩(wěn)定耕地、新增耕地和柵格數(shù)據(jù)。

2.3 建庫步驟

建庫步驟包括建庫準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)采集處理、數(shù)據(jù)檢查入戶和成果匯總統(tǒng)計。建庫準(zhǔn)備主要包括人員準(zhǔn)備、軟硬件準(zhǔn)備、工作制度的確立、技術(shù)準(zhǔn)備、業(yè)務(wù)培訓(xùn)和建庫方案的制定。數(shù)據(jù)采集處理主要依據(jù)提取的不同維度數(shù)據(jù)開展耕地后備資源、不穩(wěn)定耕地和新增耕地質(zhì)量的等級評價。數(shù)據(jù)檢查入庫則包括矢量數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)拓?fù)潢P(guān)系檢查、屬性數(shù)據(jù)完整性和正確性檢查、圖屬一致性檢查，合格后進行矢量數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)整理入庫，若質(zhì)量檢查不合格，則需要重新整理入庫，若質(zhì)量檢查合格，則可結(jié)合其他資料、外業(yè)補充資料、表格成果、文字成果和數(shù)據(jù)庫成果進行成果匯總統(tǒng)計。在建庫過程中，應(yīng)當(dāng)充分注意成果完整性、矢量數(shù)據(jù)的正確性和矢量數(shù)據(jù)拓?fù)涞恼_性。

3 技術(shù)難點與解決路徑

耕地后備資源調(diào)查與數(shù)據(jù)庫建設(shè)存在一些需要解決的技術(shù)難點，筆者結(jié)合個人工作，闡述解決路徑，以期為類似工作的順利開展提供有益參考。

福建省級指標(biāo)體系數(shù)據(jù)和國家版本存在差異，主要體現(xiàn)在省級指標(biāo)數(shù)據(jù)系統(tǒng)包含原始指標(biāo)值，因此沒有原始指標(biāo)數(shù)據(jù)庫和優(yōu)化指標(biāo)數(shù)據(jù)庫之分。全部11個指標(biāo)入庫之前，應(yīng)當(dāng)先進行檢查。檢查內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)的坐標(biāo)圖形是否正確完整、初始篩查圖斑和耕地后備資源圖斑的圖層最大范圍、矢量數(shù)據(jù)是否存在拓?fù)鋯栴}。收集數(shù)據(jù)時，土壤方面的數(shù)據(jù)常出現(xiàn)缺失，數(shù)據(jù)的完整性受到限制。遇到該問題時，應(yīng)當(dāng)收集最新的土壤檢測資料，或參考上一輪耕地后備資源調(diào)查數(shù)據(jù)，當(dāng)沒有土壤檢測最新資料且相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)無法滿足數(shù)據(jù)收集需求時，應(yīng)當(dāng)進行外業(yè)調(diào)查，或聘請有檢測資質(zhì)的單位進行數(shù)據(jù)測定。

土壤厚度等資料往往不能覆蓋全行政區(qū)域的指標(biāo)圖層，其與指標(biāo)圖層的重疊比例達(dá)不到50%時，常出現(xiàn)取指標(biāo)圖層中重疊面積最大的圖斑值作為指標(biāo)值的錯誤操作，該操作不符合調(diào)查要求。評價指標(biāo)圖層應(yīng)當(dāng)至少覆蓋評價底圖圖斑，當(dāng)確實缺少相關(guān)資料且無法進行收集時，應(yīng)當(dāng)開展外業(yè)調(diào)查，補充資料。

土壤pH、土層厚度等與評價指標(biāo)沒有完全重疊時，部分工作人員為了取值方便，往往采用就近的方法，以附近圖斑的指標(biāo)值作為評價圖斑指標(biāo)值，該方法是錯誤的。即便距離相近，不同圖斑指標(biāo)值也可能出現(xiàn)極大的差異。應(yīng)當(dāng)參考上一輪耕地后備資源調(diào)查數(shù)據(jù)，多渠道采集數(shù)據(jù)，實在缺乏時應(yīng)當(dāng)進行實地調(diào)查。實際測繪過程中，圖斑有可能出現(xiàn)在建設(shè)用地范圍內(nèi)。在該情況下，若有合法建設(shè)用地手續(xù)，則相應(yīng)圖斑可以直接評價為不宜耕土地，備注說明批文號，評價指標(biāo)處可留空。

4 結(jié)語

耕地后備資源調(diào)查評價與數(shù)據(jù)庫建設(shè)是保障國家糧食安全的基礎(chǔ)工作，GIS 是實現(xiàn)耕地后備資源數(shù)據(jù)處理、圖件制作、建庫的重要工具。本研究重點闡明耕地后備資源調(diào)查評價流程、技術(shù)要點和數(shù)據(jù)庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)容和步驟，同時結(jié)合實際工作，介紹難點和解決路徑，可為相關(guān)工作順利開展提供科學(xué)依據(jù)。