基于河南省的土地基礎數據融合研究

曲躍偉

摘 要：針對河南省現有土地基礎數據種類多、內容重復、結構復雜、更新緩慢、管理分散、利用效率低的問題，提出對現有各種數據進行分析、整理、融合，以實現對數據的集成管理與高效應用。通過對河南省土地基礎數據融合的技術路線與方法進行設計，對各項數據進行融合，并錄入管理系統，以促進土地基礎數據的信息化管理、應用和共享服務水平，為不同業務數據的深層次統計分析奠定基礎。

關鍵詞：土地;基礎數據;數據融合;集成管理

中圖分類號：P27 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0026-02

0 引言

隨著信息技術在國土資源管理工作中的應用日益深入，河南省國土資源管理各業務部門形成了大量的專項業務數據;這些數據由于獲取的方式、時間、數據內容、數據精度以及格式等的不同，存在各自獨立存儲，專項管理的特點，給日常工作需求以及數據管理帶來極大不便。通過數據融合將多源的、異構的數據，采取一定的算法，將其集成起來，以實現數據的優化管理、有效共享，以及增值利用顯得十分迫切。

本文通過對河南省土地基礎數據進行分析，研究各數據基本特點，對融合數據的數據編碼、數據分層、數據精度、數學基礎等進行設計，采用科學的技術路線，對各種基礎數據進行融合，以實現土地基礎數據的集成管理、高效應用。

1 數據分析整理

由于各土地基礎數據依托于不同的業務應用系統而產生，其數據采集的目的與標準的不一致性，使得產生的數據在格式、數據標準、存儲形態等方面存在很大的差異，通過對擬融合的數據（包括土地調查、土地利用規劃、基本農田劃定、耕地后備資源、集體土地確權登記、遙感影像等）根據數據管理系統技術規范和相關的標準，對數據進行梳理、分析、歸類，以便于設計不同的融合方法。融合前需根據各數據特征，將融合數據的內容劃分為空間數據和非空間表格數據[1]。

空間數據融合的主要內容包括：數據格式、數學基礎、要素分層、實體屬性、拓撲關系、數據接邊、影像鑲嵌等。

非空間數據融合主要是對各種非空間數據表格進行融合。

由于各數據產生的時間、生產單位、依據的標準各不相同，數據質量參差不齊，為了保證融合數據的質量，還應對各項數據進行檢查，以確保數據的完整性和一致性;數據檢查質量要求主要包括以下內容。

數學基礎：要求統一采用2000國家大地坐標系。

矢量數據：按照已有空間數據標準對各項數據進行質量檢查，包括空間整體性、概念一致性、要素完整性、拓撲一致性、接邊正確性。

柵格數據：主要是對柵格時相、分辨率、坐標參考等信息的一致性檢查;非空間數據：主要是對數據結構一致性、概念一致性、格式一致性進行檢查，保證標準一致。

2 融合技術路線設計

在數據融合前應保證各數據的術語、要素類型、屬性項或字段名稱概念和語義的一致，融合過程中采用的規范、規則及方法應保持一致。融合數據庫在總體上應具有概括性和包容性，嚴格按照數據庫標準和GIS技術要求，容納原有數據庫的全部信息，沒有或盡量減少數據冗余，不重不漏[2]。

數據融合內容可以分為兩個層面，即相同業務類型數據庫融合與不同業務類型數據庫融合[3]。針對此兩種數據融合的技術路線如圖1所示。

數據融合主要分為兩個階段工作，分別為數據融合準備階段與數據融合階段。

數據準備階段通過研究待融合數據的有關文檔材料，分析待融合數據的內容、數據格式、數據質量等具體情況，對數據庫進行檢查和評價;確定融合的要求和方法，并制定數據融合的計劃方案，確定數據組織方式。

數據融合階段是對相同業務類型數據與不同業務類型數據進行融合，最終實現核心數據庫的建成。對于不滿足要求的數據，根據不同融合類型對應的數據組織方式，進行融合處理。

3 數據融合

3.1 矢量數據融合

3.1.1 數據格式統一

矢量數據融合前需在數據格式上進行統一（shp），對于格式不符合要求的，需將原有的數據格式轉換成規定的格式，轉換后需滿足空間實體無丟失;空間實體位置無偏移;空間實體幾何精度符合要求;空間實體屬性內容無缺失。

3.1.2 數學基礎統一

數學基礎的一致性是保證融合后數據在空間位置上保持一致的關鍵;根據融合要求，待融合數據需將數學基礎統一轉換為“2000國家大地坐標系”。對于數學基礎缺失的，需重新定義其數學基礎;對于數據基礎不一致的，需進行統一轉換（包括坐標轉換、高程基準轉換、投影變換等），將各基礎數據轉換至相同坐標系。

3.1.3 要素分層

由于不同的數據可能存在相同的數據圖層，數據融合時需對相同內容的數據層進行取舍，以保證融合后的數據中圖層的唯一性。

3.1.4 統一屬性表達

由于不同的基礎數據有各自的數據結構及字段定義，或參照的標準不同，導致屬性值表達的語義、概念相同的屬性代碼存在不一致的現象。在核心數據庫的融合過程中需要對不同圖層的相同屬性表達進行統一，保持全庫的一致。

3.1.5 實體對象調整

將各要素層按照空間位置關系進行疊加，以某一要素層為基準圖層，按照邏輯一致性要求，將其他各圖層上的實體對象按照“低精度服從高精度”的原則進行相應的調整，調整時應保證不同要素層間實體對象的拓撲關系應正確。

3.1.6 拓撲重建

拓撲重建包括數據格式轉換后的拓撲重建和實體對象調整后的拓撲重建，主要目的是在格式轉換后或者實體要素調整后，保證各要素間邏輯關系正確，滿足后期分析應用需求。

3.1.7 數據索引構建

由于融合后數據量巨大，為滿足數據瀏覽、疊加分析、屬性查詢、空間查詢、統計分析、空間面積量算等需求，需建立不同層級快速索引機制進行數據存儲組織;通常以行政轄區、時間、標識碼等方式為空間數據創建索引。

3.1.8 數據字典建立

根據各類數據中已有的各類數據字典，進行融合及制定融合后數據字典，包括：建立元數據標準;建立土地利用分類標準;建立土地利用規劃分類標準;建立核心數據庫操作權限類型;建立核心數據庫各類數據標準;建立數據密級;建立各級行政代碼等。

3.1.9 元數據維護

數據融合匯總后，需要對元數據進行重新生成和重新編制目錄等。確保元數據與數據的關聯的準確性;在數據經歷重要處理時追加或更新相關元數據信息。

3.2 柵格數據融合

柵格數據融合即是對歷年的各種比例尺的遙感監測影像數據進行融合。

3.2.1 柵格數據檢查

由于遙感影像數據存在數據類型、影像分辨率等的不同，融合前需要先行對柵格數據進行檢查。主要對數據完整性和一致性進行檢查。保證遙感數據全覆蓋，數據內容完整，格式一致。

3.2.2 柵格數據融合

影像數據融合的主要工作是對少數非IMG格式的影像進行格式轉換，以及對同一轄區不同批次的影像進行鑲嵌處理。對影像格式轉換，要求轉換后DOM數據的顏色不失真，分辨率不降低。對影像鑲嵌要求鑲嵌后地理范圍全覆蓋;鑲嵌接邊處無明顯的色調突變現象，且相鄰圖幅接邊地物要素應保持無縫拼接;鑲嵌重疊帶不出現模糊或重影;鑲嵌后整體影像反差適中，色調均勻，紋理清晰。

3.2.3 柵格數據維護

柵格數據融合后通過系統對所有影像重新構建金字塔，統一賦空間參考。

3.3 非空間數據融合

非空間數據融合主要是對一些表格等文檔資料數據的整合;包括各項數據是否完整，各項數據結構與相應的標準是否一致，數據格式與相關要求和標準是否一致，數據內容與空間數據匯總內容是否保持一致等;其處理方法為：（1）不符合標準要求的數據結構，修改非空間表格數據結構，與標準保持一致;（2）不完整的非空間表格數據，添加相應的數據;（3）不正確的非空間表格數據，按照相關標準重新計算統計;（4）格式不一致的非空間數據，按照規定格式進行格式轉換。

4 融合入庫

通過對全省土地基礎數據的融合，剔除重復及冗余數據，重新構建拓撲關系，統一空間坐標信息，全面融合各專項業務數據，利用管理系統的入庫工具將融合后的數據錄入系統，通過對入庫的數據進行數據完整性、圖層完整性、數學基礎、要素個數、數據瀏覽顯示及運行情況等進行檢核無誤后，形成具有基礎地理信息、行政區劃數據、土地利用數據、土地權屬數據、基本農田數據、土地利用規劃數據、耕地后備資源數據、土地確權數據、遙感影像數據為一體的土地基礎數據;通過數據管理系統對融合后的數據進行集成管理，以實現多業務數據的集成分析[4]。

5 結語

土地基礎數據產生的多源化、數據管理的多平臺化以及應用需求的專業化，造就了現有不同業務類型數據的獲取方式、數據內容、數據精度、數據格式以及數學基礎等的差異化，該差異化造成各種數據的重復獲取、重復投入，并且同一數據的質量也存在差異，且給數據在管理分析應用上帶來極大的制約，通過對其進行融合，建立土地基礎數據庫管理系統，實現各業務數據的統一管理、統一分析，不但充分發揮現有數據的社會效用，也便于在不用業務數據之間進行深度分析，為國土資源管理工作提供更全面、更有深度、更有意義的數據成果，服務于社會經濟發展。

參考文獻

[1] 郭黎.多源空間數據融合技術探討[J].地理信息世界，2007（2）：62-66.

[2] 高艷芳.地球化學數據產品的整合與共享服務[D].北京：中國地質大學，2012.

[3] 孟祥明.城鄉多源地籍數據一張圖技術研究[J].測繪與空間地理信息，2015（11）：41-46.

[4] 章馮.增城國土資源數據整合研究[J].測繪與空間地理信息，2014（3）：189-192.