地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)與國土調查數(shù)據(jù)的整合研究

李煉鋒

（廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060）

2020 年1 月17 日，自然資源部發(fā)布的《自然資源調查監(jiān)測體系構建總體方案》指出：當前自然資源調查監(jiān)測中的基礎調查工作以第三次全國國土調查（以下簡稱“國土三調”）為基礎，自然資源調查監(jiān)測工作是在基礎調查和專項調查形成的自然資源本底數(shù)據(jù)基礎上開展的，地理國情監(jiān)測是自然資源調查監(jiān)測的專題監(jiān)測分項之一；現(xiàn)有分類體系存在概念不統(tǒng)一、內容有交叉、指標相矛盾等問題［1］。以“國土三調”成果為自然資源調查監(jiān)測“一張底圖”，對現(xiàn)有數(shù)據(jù)成果進行分析判斷，厘清“國土三調”中“工作分類”與地理國情監(jiān)測中“內容與指標”之間的關系，重新定義地理國情監(jiān)測的分類體系，對開展自然資源調查監(jiān)測工作至關重要。

已有研究較多關注地理國情應用于自然資源調查監(jiān)測的思路框架，較少涉及實際操作層面的數(shù)據(jù)銜接試驗，或基于地理國情數(shù)據(jù)與土地利用數(shù)據(jù)的差異對比，探討在土地監(jiān)測管理中的應用服務［2］。本文從地理國情監(jiān)測在自然資源調查監(jiān)測中的應用出發(fā)，通過對比地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)與國土調查數(shù)據(jù)，從實踐層面進行數(shù)據(jù)整合試驗并分析差異原因，最后提出銜接國土資源等自然資源調查監(jiān)測的地理國情優(yōu)化建議。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文選取廣州市南沙區(qū)城鄉(xiāng)接合部區(qū)域為試驗對象，從圖1 國土調查數(shù)據(jù)來看，試驗區(qū)內建設用地與農用地、未利用地等非建設用地的面積比約為1∶1，包含一定規(guī)模的鎮(zhèn)、鄉(xiāng)和村莊建設用地，而從圖2 地理國情地表覆蓋數(shù)據(jù)來看，除鹽堿地表、沙質地表等個別地類缺失外，其余地類均有涉及，兩類數(shù)據(jù)反映出較為復雜的城鄉(xiāng)用地情況，對于兩類數(shù)據(jù)的對比分析具有典型代表性［3］。由于試驗區(qū)內水資源豐富多樣，但反映常水位水面的地表覆蓋分類中水域數(shù)據(jù)較為粗糙且缺失明顯，而地理國情要素中水域要素不僅反映高水位水面且相對細致全面，故采用地理國情要素中水域要素數(shù)據(jù)與國土調查數(shù)據(jù)進行對比試驗。在兩類數(shù)據(jù)銜接試驗后，采用2019 年高分辨率遙感影像進行檢驗核查，分析兩類數(shù)據(jù)的一致性以及造成數(shù)據(jù)差異的原因。本文研究方法的技術流程如圖3 所示。

圖1 試驗區(qū)土地利用現(xiàn)狀

圖2 試驗區(qū)地表覆蓋分類

圖3 技術流程

（1）構建分類體系對應關系。通過對地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)與國土調查數(shù)據(jù)所依據(jù)的兩種分類體系進行分析，依照“定義相近、最小細分、逐級合并”原則，以土地利用現(xiàn)狀分類為基準，將地理國情不同地類重新對應其中，建立兩種分類標準的對應關系［4］。“定義相近”是以各類別的實際含義為基礎，根據(jù)各定義內容和采集要求進行類別歸并；“最小細分”是將所有類別的對應關系都劃分到最小類別從而建立對應關系，如在地理國情某一類別對應土地利用現(xiàn)狀分類時，若地理國情某二級類不完全對應土地利用現(xiàn)狀分類的特定地類，則采用地理國情該類別的三級類與之對應；“逐級合并”則采用全覆蓋方式將整個分類體系完整對應，對應關系中以最小地類為基礎，一級、二級類根據(jù)最小子類逐級歸并。

（2）進行空間數(shù)據(jù)銜接試驗。對國土調查數(shù)據(jù)進行格式、坐標轉換，統(tǒng)一兩類數(shù)據(jù)的空間坐標基準，確保在空間上能疊加分析，為兩類數(shù)據(jù)銜接試驗做準備。根據(jù)兩種分類標準的對應關系，進行不同地類的空間分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以地類重合面積與土地利用現(xiàn)狀分類用地面積的比值為指標綜合評價銜接轉換效果，計算特定地類的空間重合率，比較兩類數(shù)據(jù)成果在空間分布上的一致性，所有地類面積不重算、不漏算。

（3）分析數(shù)據(jù)整合差異原因。將高分辨率遙感影像與兩類數(shù)據(jù)進行空間疊置，分別對地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)、國土調查數(shù)據(jù)進行核查，分析數(shù)據(jù)銜接差異的原因，并對差異原因進行總結歸類，為調整地理國情監(jiān)測指標內容和今后優(yōu)化地理國情監(jiān)測工作方案提供依據(jù)［5］。

2 分類標準對應關系

在地理國情地表覆蓋分類與土地利用現(xiàn)狀分類的對應關系中，前者基本可以與后者的農用地和未利用地各分類建立直接的“一對一”對應關系，而地表覆蓋分類遵循“所見即所得”原則，側重土地的自然屬性，導致其與土地利用現(xiàn)狀分類中各建設用地的對應關系多是“多對一”或無對應關系，如地表覆蓋分類中喬灌混合林、稀疏灌叢以及固沙灌草等，在土地利用現(xiàn)狀分類中無法找到直接的對應類別。從具體地類看，土地利用現(xiàn)狀分類中的耕地、園地、林地、草地、水域及水利設施用地（河流、湖泊、水庫、坑塘、冰川及永久積雪）、其他土地(鹽堿地、沙地）5 個一級類及其大部分二級類，可與地表覆蓋分類建立直接“一對一”對應關系，用于數(shù)據(jù)整合試驗；部分二級類(如公路、機場用地等）雖然可以建立對應關系，但類別定義存在一定差異，還需補充地表覆蓋其他地類，如土地利用現(xiàn)狀分類中機場用地不僅對應地表覆蓋分類中停機坪和跑道，還應補充機場用地范圍內的綠化草地、房屋建筑區(qū)等；交通運輸用地、城鎮(zhèn)村及工礦用地等類別因與地表覆蓋分類在類別定義上差異較大，對應關系多是“一對多”或無對應，如將商服、工礦倉儲等建設用地歸并于城鎮(zhèn)村及工礦用地的二級類，均以“一對多”關系對應于地表覆蓋分類中的房屋建筑區(qū)、道路、綠化林地、綠化草地等［6］。

3 數(shù)據(jù)整合轉換試驗

由于地表覆蓋分類與土地利用現(xiàn)狀分類中的商服、工礦倉儲、住宅、公共管理與公共服務、特殊用地等建設用地難以建立直接對應關系，且當前采用的國土調查數(shù)據(jù)中城鎮(zhèn)村用地類別數(shù)據(jù)尚未細分，因此只對歸并后的“城鎮(zhèn)村及工礦用地”與地表覆蓋分類數(shù)據(jù)進行整合試驗。

根據(jù)兩種分類標準的對應關系，將地理國情覆蓋分類對應于土地利用現(xiàn)狀分類的各地類面積進行匯總統(tǒng)計，得出兩類數(shù)據(jù)的整體重合率為74.0%，不同地類的整合一致性存在較大差異，盡管“一對一”對應關系下的地類一致性相對較高，但對應關系的建立并不能實現(xiàn)兩類數(shù)據(jù)的“完美整合”。

從具體地類的一致性分析來看，水域(不含水工建筑用地）的重合率高達91.6%，說明地理國情要素中水域要素數(shù)據(jù)與國土調查數(shù)據(jù)的水域一致性較高，其中，河流、湖泊水面的重合率分別高達99.3%、97.8%；其次是耕地和園地，重合率均在60%左右；由于試驗區(qū)不涉及天然牧草地和人工牧草地，重合率為47.7%的草地僅反映其他草地的整合一致性；交通運輸用地、其他土地、城鎮(zhèn)村及工礦用地重合率較低，一致性較差，其中其他土地僅反映設施農用地的一致性，而城鎮(zhèn)村及工礦用地僅反映采礦用地的一致性。

從地理國情數(shù)據(jù)與國土調查數(shù)據(jù)的疊加分析可以看出，二者的差異圖斑主要在于耕地(水田、水澆地及旱地）、交通運輸用地(公路用地、農村道路）、水域及水利設施用地(坑塘水面、溝渠及水工建筑用地）、其他土地(設施農用地）等(如圖4 所示）。

圖4 兩類數(shù)據(jù)的重合區(qū)域及差異圖斑

4 整合差異原因分析

利用高分遙感影像對兩類數(shù)據(jù)銜接試驗的一致性進行檢驗核查，從調查內容與地類定義、數(shù)據(jù)來源與影像時點、最小上圖圖斑面積等方面分析造成兩類數(shù)據(jù)差異的原因。

（1）調查內容與地類定義不一致是造成兩類數(shù)據(jù)差異的根本原因。地理國情監(jiān)測旨在查清自然與人文地理要素的現(xiàn)狀和空間分布情況，側重反映國土資源要素的自然狀態(tài)和現(xiàn)狀特征。而土地變更調查主要為查清年度內各類土地的實際變化情況，包括各類新增建設用地審批、用地合法性、“批而未用”土地、基本農田保護、土地整理復墾開發(fā)補充耕地等情況，側重反映土地的社會經濟屬性，成果具有法定效力和較強的限制性。調查內容不同導致地類定義不一致，從而影響數(shù)據(jù)銜接一致性。如地理國情監(jiān)測會將鐵路、公路征地范圍的樹木、草坪單獨歸類為綠化林地、綠化草地或護坡灌草，而土地利用現(xiàn)狀分類將其作為附屬用地歸并于鐵路用地、公路用地（如圖5 所示）；因耕地休耕輪作或暫時種植經濟作物，導致實際地表發(fā)生變化，如長草、積水、林木生長等，土地變更調查仍將其認定為耕地，而地理國情監(jiān)測僅認定55.8%的耕地，其余則采集為溫室大棚（9.2%）、高覆蓋度草地（6.8%）、苗圃（5.7%）、喬灌木混合林（4.4%）等。

圖5 兩類數(shù)據(jù)的差異圖斑

（2）數(shù)據(jù)來源與影像時點不一致是造成兩類數(shù)據(jù)差異的客觀因素。地理國情地表覆蓋數(shù)據(jù)以當年3 月至6 月優(yōu)于1m 分辨率的遙感影像為基礎，輔以相關部門的調查統(tǒng)計等數(shù)據(jù)進行變化更新，標準時點為當年6 月30 日。而第二次全國土地調查以后的年度土地變更調查采用9 月至12 月優(yōu)于1m 分辨率的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)、土地整治項目區(qū)數(shù)據(jù)及相關審批管理資料，標準時點為12 月31 日，數(shù)據(jù)來源及影像時點不一致自然會造成數(shù)據(jù)成果的差異，如不同時期耕地地表變化會造成影像判讀解譯的不同。同時，影像判讀解譯和數(shù)據(jù)歸類受專業(yè)人員的主觀因素影響，不同技術人員對同一地物的判讀存在誤差，尤其體現(xiàn)在大片林地、草地、園地、水域等邊界的確定，一定程度上影響了兩類數(shù)據(jù)的一致性。此外，研究主要采用2017 年地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)和2016 年土地利用變更調查數(shù)據(jù)，兩類數(shù)據(jù)的時間不同，現(xiàn)勢性存在差異，進一步影響了數(shù)據(jù)的一致性。

（3）最小上圖圖斑面積不一致是影響兩類數(shù)據(jù)一致性的直接原因。地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)的最小上圖圖斑面積中，耕地、園地、林地、草地、水域一般為400m2，房屋建筑區(qū)、人工堆掘地為1600m2，綠化林地、綠化草地、獨立房屋為200m2且在城市地區(qū)細化到100m2等。而在土地變更調查中，耕地、園地的最小上圖圖斑面積為600m2，林地、草地等其他地類為1500m2，城鎮(zhèn)村及工礦用地等建設用地為400m2。相比當前的土地變更調查成果，地理國情地表覆蓋數(shù)據(jù)相對精細，最小上圖圖斑面積不同直接導致兩類數(shù)據(jù)地類精度不一致，影響數(shù)據(jù)銜接效果。盡管與第二次全國土地調查相比，“國土三調”提高了圖斑的面積精度，如建設用地和設施農用地實地面積為200m2，農用地(不含設施農用地）實地面積400m2，其他地類實地面積600m2，荒漠地區(qū)可適當降低精度，但只是與地理國情監(jiān)測的數(shù)據(jù)精度大致相當，且距離“國土三調”完成和后續(xù)土地變更調查上圖標準的實施還有一定時間。

5 結束語

在機構改革的背景下，厘清地理國情與國土資源及相關調查監(jiān)測的差異，優(yōu)化地理國情監(jiān)測內容，對于促進地理國情監(jiān)測在國土資源等自然資源調查監(jiān)測中的銜接應用尤為重要。本文從理論和實踐兩個層面對地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)與國土調查數(shù)據(jù)進行對比分析和銜接試驗，分析造成兩類數(shù)據(jù)差異的原因。隨著自然資源調查監(jiān)測評價體系的初步建立和國土空間規(guī)劃體系的逐步完善，作為自然資源的重要調查工作，地理國情監(jiān)測不僅要應對與國土資源調查監(jiān)測的差異，還應考慮林業(yè)、水利等其他調查的工作內容與技術要求，從監(jiān)測內容、技術標準、分類體系等方面優(yōu)化完善地理國情業(yè)務，建立與各專項自然資源調查監(jiān)測的有效銜接。由于地理國情監(jiān)測地表覆蓋數(shù)據(jù)側重反映土地的自然屬性特征，完善土地功能管理屬性的地理國情要素數(shù)據(jù)(如城鎮(zhèn)綜合功能單元）并應用于國土資源建設用地的監(jiān)測管理，以及建立明確服務內容和對象的地理國情應用框架體系成為下一步研究重點。