地理國情監(jiān)測數據在資源環(huán)境承載能力評價中的應用

殷年

(合肥市測繪設計研究院,安徽合肥 230061)

0 引言

地理國情監(jiān)測數據(下面簡稱地理國情數據)是地理國情監(jiān)測的產品,由地表形態(tài)、地表覆蓋和地理國情要素等數據組成[1],是一種極為重要的基礎信息資源。作為一種精度高、質量穩(wěn)定、定時更新、內容全面的地理信息數據源,地理國情數據能夠提供有廣泛深入的行業(yè)應用。資源環(huán)境承載力是某一時間及區(qū)域中,為了維持區(qū)域資源環(huán)境系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展所能承受的人類活動的最大能力。資源環(huán)境承載力是描述人類活動尤其是經濟活動與環(huán)境相協(xié)調能力的重要指標,在經濟社會可持續(xù)發(fā)展的過程中發(fā)揮著重要的指導作用[2]。總的說來,目前我國資源環(huán)境承載力研究總體處于上升發(fā)展階段[3]。

數據源的質量與獲取成本是制約資源環(huán)境承載能力評價質量和應用的重要因素。許明軍[4]等在調查西南山區(qū)資源環(huán)境承載能力時明確指出,限于資料的可得性和數據的連續(xù)性,一些基礎數據還有欠缺,造成研究存在一定局限性。劉凱[5]等在對城鎮(zhèn)化的資源環(huán)境承載能力研究中提出,評價數據源會影響評價指標的選取,很多合理的評價指標因為數據的缺失被廢棄。牛方曲[6]等在西藏資源環(huán)境承載能力研究中指出,更細尺度的數據能夠更好的評價資源環(huán)境承載能力。

可見,數據源是影響資源環(huán)境承載能力評價效果的重要因素,拓寬數據來源、提高數據質量是提高資源環(huán)境承載能力評價質量的關鍵。地理國情數據具有多樣性、準確性、完整性和及時性的特點,在資源環(huán)境承載能力研究領域將發(fā)揮重要的作用。

由于地理國情數據及產品有其專有定義和體系,與資源環(huán)境承載能力所需數據在目標、定義、尺度、精度等方面都有所不同,需要將其提取與轉化為適用于資源環(huán)境承載能力評價的數據。這種將已有的規(guī)范化數據按需求進行提取與轉化,輸出成符合另一標準體系要求的數據的過程,稱為數據轉譯。本文探討了地理國情數據在資源環(huán)境承載能力評價數據源中的作用,并以某地資源環(huán)境承載能力評價中的地理國情數據轉譯為例,研究了地理國情數據與資源環(huán)境承載能力之間的轉譯方法,形成了數據轉譯指標體系。

1 地理國情監(jiān)測與資源環(huán)境承載能力

1.1 地理國情數據

地理國情數據是從空間角度反映國家自然、經濟、人文的狀況的數據,包括了地表形態(tài)、地表覆蓋和地理國情要素數據等數據成果庫,還包含了各地專項普查數據庫、專題數據庫、地理國情統(tǒng)計分析成果,成果類型十分豐富;同時地理國情數據具有精度高、質量穩(wěn)定、可靠的特點。地理國情監(jiān)測是一項持續(xù)性的工作,地理國情數據每年持續(xù)更新,具有很強的時效性。可見,地理國情數據是一種優(yōu)質的空間及統(tǒng)計數據源。

1.2 資源環(huán)境承載能力評價

資源環(huán)境承載能力尚未形成一套統(tǒng)一的理論與方法體系。不同學者對資源環(huán)境承載能力的理解不同,調查區(qū)域的調查目標、區(qū)域現狀存在差異,可獲取的評價數據的不同都會影響評價指標的構建。雖然資源環(huán)境承載能力評價指標體系多樣,但仍然存在公認的基礎評價內容,如土地資源承載力、水資源承載力、水環(huán)境承載力、大氣環(huán)境承載力等。這些評價內容在不同應用中側重點會有所不同,但都需要大量、多樣和準確的數據作為支撐,這些數據不僅限于傳統(tǒng)的統(tǒng)計數據,更包括了具有空間屬性的土地利用數據、水資源分布數據、林地分布數據等。

1.3 兩者之間的關系

相較于傳統(tǒng)統(tǒng)計數據,地理國情數據真實可靠、準確權威并且動態(tài)更新,能夠提供資源環(huán)境承載能力評價所需要的基本信息。但由于地理國情數據及產品有其專有定義和體系,與資源環(huán)境承載能力基礎數據的目標、定義、尺度、精度等都不盡一致,所以需要研究兩者的數據轉譯方法。只有在經過一系列針對性的處理后,地理國情數據才能準確合理地應用于資源環(huán)境承載能力評價。

2 轉譯方法

2.1 轉譯內容

在資源環(huán)境承載能力評價體系中,由地表覆蓋數據轉譯可得到的基本農田、一般農用地等地表狀態(tài)數據,由路網數據轉譯可得到的交通便捷性評價因子,由行政區(qū)劃數據可轉譯得到的城市氛圍評價數據,由DEM 數據可轉譯得到的坡度坡向數據。

2.2 數據轉譯流程

如圖1所示,本文提出的數據轉譯流程主要包括數據輸入、構建轉化指標體系、數據預處理、數據提取轉化和數據輸出。

構建數據提取轉化指標體系指根據目標地區(qū)承載力評價的具體要求,分析評價數據所需指標,并與已有地理國情數據建立聯系,并確定數據轉譯方法;數據預處理包括坐標轉換、工作范圍確定和單位統(tǒng)一等內容;經過數據提取與轉化將空間屬性信息轉換為資源環(huán)境承載能力評價的可用信息。最后輸出數據作為資源環(huán)境承載能力評價的基礎數據。

環(huán)境承載力評價采用了開發(fā)適宜性這一指標來評價某個區(qū)域是否適合開發(fā)利用。所謂開發(fā)適宜性,是指某個區(qū)域的某一項影響因子是否有利于土地的開發(fā)利用,這個影響因子越不適合開發(fā),開發(fā)適宜性賦值越小,反正越大。例如基本農田區(qū)域不允許進行開發(fā)利用,因此定義為強限制性因子,所在區(qū)域的適宜性賦值應為0,意味完全不適宜開發(fā);一般農用地區(qū)域較不適宜被再次開放利用,因此定義為較強限制性因子,需要根據農用地種類進行適宜性賦值。

表1所示是經過模糊判斷矩陣得到的建設開發(fā)適宜性評價指標權重,其中基本農田、一般農用地、交通便捷性、城市氛圍和坡度5類由地理國情數據轉譯得到[7]。數據源包括地理國情調查得到的永久基本農田專題數據、地表覆蓋數據和DEM 數據。

表1 建設開發(fā)適宜性評價各指標權重Tab.1 Index weights for construction and development suitability evaluation

2.3 數據轉譯指標體系

本文主要實現了基本農田分類提取、一般農用地分類提取、交通條件分析、城市氛圍、坡度區(qū)提取五項由地理國情監(jiān)測數據向資源環(huán)境承載能力評價的轉譯指標構建。表2中列舉了地理國情數據的轉譯指標體系,以及輸出適用于資源環(huán)境承載能力評價使用的柵格數據的方法。

表2 數據轉譯指標體系Tab.2 Data translation system

3 數據轉譯與建設適宜性評價結果

依照提出的轉譯流程與方法,本文實現了由地理國情數據向資源環(huán)境承載能力評價數據的轉譯。轉譯得到了基本農田、一般農用地、交通便捷性、城市氛圍和坡度,轉譯結果為柵格圖層,方便進一步的指標計算。

適宜性評價的計算公式[7]如式(1)所示:

公式中:E為單位適宜性最終得分;j為強限制性因子代碼;k為較強限制性因子代碼;Fj為第j個強限制性因子的適宜性分類賦值;fk為第k個較強限制性因子的適宜性分類賦值;Wk為第k 個適宜性因子的權重;m 為強限制性因子個數;n為較強限制性因子個數。

根據計算得分,將建設開發(fā)適宜性劃分為事宜建設用地和特別不適宜建設用地,以某地地理國情監(jiān)測數據為例,其建設適宜性結果如圖2所示。

圖2 建設適宜性評價結果Fig.2 Result of construction suitability

4 結語

本文將地理國情數據作為數據源實現了資源環(huán)境承載能力評價。以實測數據為例,給出了地理國情數據轉譯為資源環(huán)境承載能力評價數據源的思路與方法,并通過實踐驗證了方法的正確性與可靠性。本文僅僅實現了特定的轉譯方法,其普適性有待進一步驗證。地理國情數據作為一種精度高、質量穩(wěn)定、現勢性強的空間數據,有廣泛的應用空間,期望通過本研究能夠為拓展地理國情數據的應用深度與廣度,以及拓寬資源環(huán)境承載能力評價的數據來源提供一定的參考。