基于地理空間的生態(tài)資源圖譜可視化研究

胡 輝，袁武彬*

（1.江西省自然資源事業(yè)發(fā)展中心，江西 南昌 330025）

隨著我國工業(yè)化進程的不斷推進，社會經(jīng)濟得到快速發(fā)展，隨之而來的是自然資源緊缺、生態(tài)環(huán)境惡化等問題越發(fā)突出，已成為制約我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要因素。面對經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護二者的矛盾關(guān)系[1]，習(xí)近平總書記提出“兩山”理論，強調(diào)生態(tài)環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展二者不是對立的，而是辯證統(tǒng)一的[2]。如何做到在生態(tài)環(huán)境保護中開發(fā)，促進經(jīng)濟高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，已成為目前學(xué)者研究的熱點。對于如何研究并貫徹落實習(xí)近平總書記生態(tài)文明思想，學(xué)者們從不同層面開展了相關(guān)研究，主要聚焦在綠色發(fā)展理念的發(fā)展階段[3]、價值維度[4]、理論解讀[5]、生態(tài)價值轉(zhuǎn)換[6-9]、知識圖譜分析[10]和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建[11]等方面。上述研究雖從不同維度對生態(tài)資源開發(fā)利用進行了探索，但未能從地理空間的角度去體現(xiàn)生態(tài)資源分布、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[12]、流轉(zhuǎn)與價值轉(zhuǎn)換，無法實現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)成果可視化、指標考核評估精準化。

鑒于此，本文以江西省資溪縣為研究區(qū)（圖1），以全縣山、水、林、田、茶等生態(tài)資源為研究對象，依托地理信息和遙感技術(shù)，將生態(tài)資源與地理空間信息進行掛接，直觀展現(xiàn)全縣生態(tài)資源分布、存量、質(zhì)量、價值、負債和流轉(zhuǎn)變化情況，為全縣生態(tài)資源精細化管理、生態(tài)產(chǎn)品市場化交易提供時空數(shù)據(jù)支撐。

圖1 資溪縣地理區(qū)位圖

1 生態(tài)資源數(shù)據(jù)匯聚融合

1.1 數(shù)據(jù)指標提取與分類

本文以資溪縣國土、規(guī)劃、測繪等業(yè)務(wù)所匯集和產(chǎn)生的各類自然資源成果數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，補充林業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游、人口、社會經(jīng)濟等多種數(shù)據(jù)，依據(jù)江西省現(xiàn)行的自然資源數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理規(guī)范，整合形成生態(tài)資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)資源。通過對生態(tài)資源數(shù)據(jù)進行分類、提取，形成用于體現(xiàn)生態(tài)資源圖譜的各類KPI指標產(chǎn)品，如圖2所示。

圖2 生態(tài)資源圖譜KPI指標

1.2 數(shù)據(jù)清洗處理

1）統(tǒng)一坐標基準。按要求將基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)、生態(tài)資源專題數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為CGCS2000坐標系。

2）格式轉(zhuǎn)換。矢量數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為shp格式，圖片格式為jpg，視頻格式為avi，并進行規(guī)范化命名。

3）數(shù)據(jù)壓縮。為保證系統(tǒng)瀏覽效率，系統(tǒng)加載的圖片、視頻有大小限制。在確保圖片不失真的前提下，對數(shù)據(jù)進行逐幅壓縮處理。

4）非空間數(shù)據(jù)空間化上圖。將數(shù)據(jù)處理形成的各類生態(tài)資源表格數(shù)據(jù)與對應(yīng)的生態(tài)資源矢量數(shù)據(jù)進行屬性掛接，將表格中的數(shù)據(jù)作為空間要素的屬性進行保存，實現(xiàn)非空間數(shù)據(jù)的空間化。

5）矢量數(shù)據(jù)配圖。按照專題數(shù)據(jù)類型，配置相應(yīng)的顏色；對于矢量底圖，不同層級配置不同展示內(nèi)容，并進行注記避讓、抽稀處理。

6）數(shù)據(jù)切片。按金字塔的形式對矢量數(shù)據(jù)進行矢量要素切片，每片存儲的是矢量數(shù)據(jù)的描述信息，經(jīng)前端進行渲染后，展現(xiàn)原矢量數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)融合入庫

本文采用面向?qū)ο蟮睦碚撆c方法，遵循“數(shù)據(jù)與應(yīng)用分離”的原則，基于統(tǒng)一的時空數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建和完善生態(tài)資源一體化數(shù)據(jù)庫框架，建立數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系，明確建庫流程，最終形成資溪縣生態(tài)資源綜合數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)存儲方面，數(shù)據(jù)融合采用ETL技術(shù)進行數(shù)據(jù)入庫[13]，并根據(jù)生態(tài)資源主題注冊到數(shù)據(jù)倉庫中形成的編目數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生態(tài)資源數(shù)據(jù)的成果管理與共享。

2 系統(tǒng)驗證

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

各類空間化和非空間化的生態(tài)資源數(shù)據(jù)采用OLAP分析挖掘技術(shù)進行建模、分析處理，形成各類KPI指標產(chǎn)品，經(jīng)統(tǒng)一標準化處理、數(shù)據(jù)切片和服務(wù)發(fā)布等操作，最終通過大屏可視化的方式進行綜合展示。系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2 生態(tài)資源服務(wù)共享發(fā)布

數(shù)據(jù)融合匯聚到生態(tài)資源綜合數(shù)據(jù)庫后，按照OGC標準協(xié)議對山、水、林、田、特色旅游數(shù)據(jù)（包含實時和歷史）進行封裝并發(fā)布在自然資源內(nèi)網(wǎng)。服務(wù)發(fā)布參數(shù)如表1所示。利用QueryFeature、GetCapabilites、GetObservation、GetobservationHistory、DesctibeFeatrueDataSet等接口可實現(xiàn)服務(wù)查詢和數(shù)據(jù)獲取等功能。

表1 生態(tài)資源服務(wù)表

2.3 可視化應(yīng)用

本文以生態(tài)資源綜合數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)接口，在二三維一體化技術(shù)的支撐下，研發(fā)大屏展示技術(shù)，以餅狀圖、柱狀圖、折線圖等統(tǒng)計圖表展示各類生態(tài)資源的子類數(shù)量、面積統(tǒng)計、資源流轉(zhuǎn)等指標現(xiàn)狀，并實現(xiàn)統(tǒng)計圖表與地圖的互聯(lián)互動。

以“山”、“林”為例，“山”分類板塊接入礦產(chǎn)資源儲量、礦產(chǎn)開發(fā)現(xiàn)狀、礦產(chǎn)經(jīng)濟效益、礦產(chǎn)數(shù)量和特色種植等指標信息，通過柱狀圖可查明資溪縣的礦產(chǎn)資源儲量情況，特色種植以地圖聯(lián)動的方式展示白茶、中草藥的種植分布情況，并通過柱狀圖體現(xiàn)白茶種植的經(jīng)濟收益（圖4）；“林”分類板塊接入森林種類、經(jīng)營類型、活立木蓄積和林權(quán)流轉(zhuǎn)等指標信息，配合豐富的專題圖層，可直觀展現(xiàn)資溪縣良好的生態(tài)環(huán)境分布，地圖上通過不同的色塊表征不同林種分布，通過圖表展示不同林種面積和占比情況，其中商品林（包含人工類和天然類）的占比較高，說明資溪林業(yè)具有較高的開發(fā)潛力和經(jīng)濟價值（圖5、6），通過林權(quán)流轉(zhuǎn)面積、金額等數(shù)據(jù)可展現(xiàn)資溪林業(yè)資源價值，同時實現(xiàn)林權(quán)流轉(zhuǎn)項與地圖地塊的交互，宏觀展現(xiàn)流轉(zhuǎn)項的具體位置（圖7），驗證了“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)倡導(dǎo)。

圖4 特色種植柱狀圖

圖5 林種分類占比餅狀圖

圖6 林種分類空間分布

圖7 林權(quán)流轉(zhuǎn)信息界面

3 結(jié)語

本文以資溪縣生態(tài)資源為研究對象，研究了基于地理空間的生態(tài)資源圖譜可視化方法體系。一方面，完成了全縣各部門生態(tài)資源的匯聚，經(jīng)分析梳理，形成了KPI指標，并完成了數(shù)據(jù)的清洗和格式轉(zhuǎn)換；另一方面，基于數(shù)據(jù)倉庫解決了多資源異構(gòu)生態(tài)資源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一發(fā)布服務(wù)，實現(xiàn)了生態(tài)資源服務(wù)的封裝與可視化展示。

通過系統(tǒng)分析可知，基于地理空間的生態(tài)資源圖譜可視化方法體系能高效整合山、水、林、田、茶等碎片化生態(tài)資源，有效解決生態(tài)資源空間分布、資源流轉(zhuǎn)與地塊的聯(lián)動以及生態(tài)資源指標的動態(tài)監(jiān)測問題，為在生態(tài)資源保護中開發(fā)提供了有益探索，能為區(qū)域生態(tài)資源保護與經(jīng)濟發(fā)展提供時空大數(shù)據(jù)決策支撐。