貴州省農業資源信息數據庫標準化規范的構建

黃宇杰，張軒，劉春艷，楊鋅沂

(1.貴州省農業區域經濟發展中心，貴州 貴陽550002； 2.貴州省農業科學院 科技信息研究所， 貴州 貴陽 550006； 3.貴州省農業信息中心， 貴州 貴陽 550002)

農業是人類生存、各行業發展的基本資料來源，在生產及生活過程中離不開對農業資源的開發與利用。長期以來，我國農業資源存在“家底”不清和數據分散等問題，嚴重制約了農業資源的高效利用與可持續發展[1]。同時，受制于資源的有限性，在區域資源稟賦差異大和資源環境約束趨緊的背景下，農業資源利用不充分、發展不平衡的矛盾日益凸顯。基于此，農業資源臺賬制度開始啟動，旨在厘清區域農業資源現狀，掌握其動態家底，解決發展不平衡、不充分的問題。《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》(2016-2020年)要求建立農業資源管理制度，對重要農業資源進行監測評估；《關于創新體制機制推進農業綠色發展的意見》(2017年)強調建立農業資源環境生態監測預警體系，著眼于全面摸清和動態掌握農業資源家底，加快建立重要農業資源臺賬制度。《全國農業現代化規劃(2016-2020年)》指出，要推進信息化與農業深度融合，建成集農業數據監測、分析、發布和服務于一體的國家數據云平臺，加強農業遙感基礎設施建設，建立重要農業資源臺賬制度[2]。可見，建立農業資源臺賬制度是實現農業資源動態管理與監測的必要手段，將資源環境因素納入農業信息化與現代化建設中來，是農業綠色與可持續發展的必然趨勢。

農業資源臺賬可理解為資源的明細記錄表。農業資源臺賬制度是以資源清單的形式系統詳細地記錄農業資源的存量及其增減明細，其本質是農業資源信息數據庫[2]，具有數據量多、數據范圍廣和數據間關系復雜等特點。數據庫的本質是為實現一定目的按照某種規則組織起來的“數據”的“集合”，農業資源臺賬數據作為農業資源信息數據庫建立的核心內容，其設計的規范性與合理性關系到數據庫建設和利用的效果。貴州省作為全國唯一沒有平原支撐的省份，具有地形起伏大、土地分布零散、小氣候明顯等復雜的自然條件[3-4]，加大了農業資源監測、管理及現代化農業推進的難度。為此，在參考現有其他數據庫規范的基礎上，結合貴州“三農”工作實際，制定農業資源信息數據庫的標準化規范，建立貴州省農業資源臺賬大數據平臺，以期為農業資源的監測、動態管理與共享提供技術支撐。

1制定標準化規范的目的與依據

1.1目的

1.1.1便于農業資源信息數據庫的共享農業資源信息數據庫中的數據不只針對于某一部門，而是面向多部門或全社會，其方向和趨勢是實現農業資源數據文字、表格及圖片資料等信息的高效利用與充分共享。數據庫的規范化能夠快速地集成多源數據，便于數據庫系統化、模塊化和規范化管理，充分體現農業資源的經濟、社會和生態價值，為使用者快速提供農業資源的基本信息，更好地分析評價農業資源變化及利用效率，提高農業資源的管理水平。

1.1.2減少數據的冗余度農業資源涵蓋自然資源和經濟資源等多個方面，涉及要素范圍廣、數據量多且關系復雜，對數據庫進行統一規范是農業資源數據采集、填報、匯總和更新的基礎，可有效提高數據的一致性和準確性，使農業資源信息數據庫具有更好的操作性和擴充性，為農業資源信息化管理及共享提供基礎。

1.1.3滿足多部門使用需要不同部門的各類人員在使用數據過程中，由于用途不同，容易造成對數據理解的偏差及數據源的不準確性。數據庫的標準化規范可減少人為處理數據產生的誤差，同時減少不必要的數據采集工作，滿足多部門使用數據的唯一性，是建立多部門協同合作、共建共享機制的基本前提。

1.2依據

根據農業部發布的國家重要農業資源臺賬數據清單，已確定396個指標，每個指標均具有一定的內容描述與格式。基于已有的農業資源臺賬數據清單，參照396個指標描述，結合貴州省自身資源稟賦條件及不同部門的實際工作需要，將水資源、土地資源、氣象資源和生物資源等與農業生產有效結合起來，并根據《國家重要農業資源臺賬填報說明》，建立適合貴州省區域特征的農業資源信息數據庫的標準化規范，為全省農業資源規范化監測及評價管理提供依據。

2標準化規范的主要內容

農業資源信息數據庫標準化規范的內容主要包括引用文件、術語及其定義、數據的類型及其命名方式與存儲格式、數據的組織管理方式和表的結構5個部分。

2.1引用文件

引用文件是農業資源信息數據庫標準化描述的依據和準則，主要包括國家標準、農業行業標準、土地管理行業標準和其他標準，其中，國家標準、農業行業標準、土地管理行業標準均由相應的發布單位發布其標準名稱和標準代號，其他標準則無標準代號，主要是以文件或通知形式發布的規程、規范和實施方案等。如國家標準有“中華人民共和國行政區劃代碼(GB/T 2260-2007)”、“基礎地理信息要素分類與代碼(GB/T 13923-2006)”和“地理信息分類與編碼規則(GB/T 25529-2010)”等；農業行業標準有“全國耕地類型區、耕地地力等級劃分標準(NY/T 309-1996)”和“農村土地承包經營權確權登記數據庫規范(NY/T 2539-2016)”等；其他標準有“糧食生產功能區與重要農產品生產保護區劃定技術規程(試行)〔農計發(2017)99號〕”和“糧食生產功能區與重要農產品生產保護區數據庫規范(試行)”等(表1)。

表1 農業資源臺賬標準化規范引用的主要文件

續表1

2.2術語及其定義

術語及其定義主要是對數據庫中的數據類型、范圍和條件等進行界定，主要包括空間要素圖層(矢量數據、柵格數據)和專題信息數據(農業生產用地地塊、新型農業經營主體等)等。如：標識碼，定義為對某一要素個體進行唯一標識的代碼；矢量數據，定義為以坐標或有序坐標串表示的空間點、線、面等圖形數據及與其相聯系的有關屬性數據的總稱[5]；元數據，定義為關于數據的內容、質量、狀況和其他特性的描述性數據[7](表2)。

表2 農業資源臺賬標準化規范使用的術語及其定義

2.3數據的類型及其命名方式與存儲格式

農業資源信息數據庫的數據類型主要包括空間數據、農業資源臺賬專題信息數據和元數據3種，不同數據具有統一的命名方式和存儲格式(表3)。其中，空間數據的內容包括矢量數據和柵格數據，矢量數據采用標準Shapefile格式存儲，全省數據拼接后按各空間要素圖層名稱+8位時間代碼(年月日)命名；柵格數據采用國際工業標準無壓縮的TIFF格式存儲，并添加坐標、空間分辨率、數據獲取時間等信息，全省數據拼接后按NY/T 2537進行標準分幅后以圖幅編號命名。農業資源臺賬專題信息數據主要包括表格和文檔2種類型，統一采用MDB格式存儲，文件按專題信息名稱+8位時間代碼(年月日)命名。元數據采用XML格式存儲。

表3 農業資源臺賬不同數據類型的命名方式與存儲格式

2.4數據的組織管理方式

農業資源信息數據庫涉及的數據多、數據量大，其具有數據結構化和共享性高等特點，數據與數據之間形成既相互聯系又相互支撐的框架體系，便于農業資源信息數據庫進行模塊化和規范化管理，主要是對空間要素與農業資源臺賬專題信息進行規范化組織管理。

2.4.1空間要素與專題信息的分類與編碼

1) 空間要素。按2級分類，要素編碼為4位數字代碼，前2位為空間要素大類碼，最后2位為空間要素小類碼。空間要素中行政區(省、市、縣、鄉、村)編碼采用國家統一的12位行政區劃代碼進行編排；“兩區”地塊、永久基本農田地塊、“農經權”地塊、500畝規模以上壩區編碼沿用相關成果數據編碼；柵格數據編碼按國家標準分幅圖幅編號進行編碼。

2) 專題信息。以空間要素為基礎進行分類，每個空間要素小類下設多個不同專題信息，各專題信息下再設次級專題信息。專題信息編碼為8位數字代碼，前4位為專題所屬空間要素代碼，第5～6位為專題信息碼，最后2位為擴展信息碼。目前，最后2位擴展信息碼均為“00”，后續可根據實際工作需要擴展次級專題信息。

2.4.2空間數據與專題信息數據的組織管理

1) 空間數據。包括矢量數據和柵格數據，二者的結構屬性均為類型名稱、代碼、幾何特征、結構表名稱和約束條件。其中，矢量數據的類型包括行政區、空間實體、道路交通和水系灌溉等，其代碼分別為01、02、03和04，每個類型下又有相應的子類型(圖層)，子類型也有相應的代碼；矢量數據按要素類型分層管理，對每個空間圖層名稱、幾何特征等內容進行分層描述(表4)；柵格數據的類型包括DOM、DEM和其他，其代碼分別為0501、0502和0503；柵格數據按內容分類管理，對柵格數據名稱、幾何特征等內容進行分類描述(表5)。

2) 專題信息數據。臺賬專題信息以關系表方式進行組織管理，按一一對應關系對每個專題信息的名稱、代碼、結構表名稱和約束條件等進行描述(表6)。

表4 農業資源臺賬空間數據的矢量數據分層管理

表5 農業資源臺賬空間數據的柵格數據分類管理

表6 農業資源臺賬專題信息數據的組織管理

2.4.3空間要素圖層與專題信息的關聯通過字段代碼或編碼將空間要素圖層與專題信息進行關聯，空間要素圖層與專題信息數據的關聯為一對一或一對多。如：空間要素圖層中“農業生產用地地塊”對應的專題信息有“農業生產用地地塊生產條件”、“農業生產用地地塊權屬”和“農業生產用地地塊流轉”等5個專題信息，關聯方式為一對多；省級行政區對應的專題信息僅有“省級農業生產基礎”，關聯方式為一對一(表7)。

表7 空間要素圖層與專題信息的關聯

2.5表的結構

表的結構包括空間要素圖層、專題信息數據和常量指標。其中，空間要素圖層以“省級行政區”為例，表的結構包括“字段名稱”、“字段代碼”和“字段類型”等，字段名稱有標識碼、要素代碼、省名稱、省代碼和采集填報時間(表8)；專題信息數據以“農業生產用地地塊生產條件(部分)”為例，表的結構也包括“字段名稱”、“字段代碼”和“字段類型”等，字段名稱有標識碼、專題信息代碼、農業生產用地地塊編碼和地塊面積等(表9)；常量指標以“道路通達條件”為例，表的結構也包括“名稱”、“代碼”和“判斷標準”，名稱以等級劃分，分別為“非常好”、“良好”、“一般”和“差”(表10)。

表8 空間要素圖層的省級行政區

表9 農業生產用地地塊生產條件(部分)

表10 道路通達條件

3指標體系的建立及其標準化規范框架的構建

3.1臺賬大數據指標體系的建立

基于農業資源臺賬數據庫標準化規范，初步擬定了貴州省農業資源臺賬大數據指標體系。目前，貴州省農業資源臺賬大數據指標體系由4個一級類空間要素、19個二級類空間要素和24個三級類專題信息組成。其中，4個一級類空間要素包括行政區、空間實體、道路交通和水系灌溉，19個二級類空間要素包括村級、農業生產用地地塊和等級以上道路等，24個三級類專題信息包括農業生產基礎信息(鄉級)、農業生產基礎信息(縣級)和農業生產用地地塊生產條件信息等，共包含485個指標(表11)。空間要素一級類與空間要素二級類、空間要素二級類與三級類之間構成分層對應或一一對應關系。如：一級類中的“行政區”對應二級類中的村、鄉、縣、市和省5級行政區；鄉級行政區對應有農業生產基礎信息和農作物平均單產及價格信息2個專題信息；縣級行政區對應縣級農業生產基礎信息、縣級農用地資源信息和縣級農業生物資源信息等7個專題信息；市級行政區對應市級農業生產基礎信息。一級類空間要素、二級類空間要素和三級類專題信息之間通過要素代碼進行關聯和查詢，其中空間要素(大類+小類)固定為4位數字碼，專題信息代碼以空間要素代碼為基礎，第5～6位為其代碼，最后2位表示擴展信息碼，統一以“00”表示，以便后續利用時進行次級專題信息的擴展。當前建立的指標體系僅是階段性成果和基礎框架，不管是指標的內容或其涵蓋面均具有擴展性。農業部門及其他管理部門在后續發展中，可根據工作的需要對指標體系進行功能性擴展。同樣，數據庫的建庫標準與規范也可根據新增指標進行補充和完善。

表11 農業資源臺賬大數據的指標體系

續表11

3.2數據庫的標準化規范架構

根據貴州省農業資源信息數據庫構建的標準化規范要求，完成了農業資源信息數據庫標準化規范的組成架構，主要由空間數據、專題信息數據和常量指標3部分構成(表12)。其中，空間數據20個，由村級行政區、鄉級行政區和縣級行政區等組成；專題信息數據30個，由鄉級農業生產基礎信息、鄉級農業生產基礎信息結構(農作物平均單產及價格信息)

表12農業資源信息數據庫的標準化規范架構

和縣級農業生產基礎信息等組成；常量指標42個，由自然坡度等級、土地利用類型和耕地質量等級等組成。標準化規范使空間數據與專題信息數據之間形成相互聯系和相互支撐的架構體系，為貴州省農業資源臺賬大數據平臺的搭建提供了基礎及標準化規范架構。

4小結

研究結合貴州省農業資源臺賬制度建設工作，參考現行的數據庫建庫標準化規范，闡述了農業資源信息數據庫標準化規范制定的目的與依據、內容的引用文件、涉及的術語及其定義、數據的類型及其命名方式與存儲格式和數據的組織管理方式等，優先采用現有數據庫中的描述及標準，但并不完全照搬硬套，而是基于區域特征，并結合資源本底狀況對描述及標準化規范進行更準確的定義與劃分，確保所描述的數據均能真實反映農業資源的現狀特征，摸清貴州省農業資源的現狀和底數，為貴州省農業資源數據云平臺的建立提供基礎規范，也為貴州省農業資源的監測、管理與共享提供技術支撐[5]，助推全省農業信息化的發展[6-7]。數據庫具有動態變化性，其中的數據內容和數據庫中表的結構內容都具有變化性和擴展性。在后續發展中，結合數據庫的標準化規范，可根據實際情況對數據庫的數據內容及表的結構進行修改、增加和刪減等。