自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)整合及實施路徑研究

陜西省國土空間勘測規(guī)劃院 呼鉑

一、研究目標(biāo)

全面梳理自然資源調(diào)查監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的標(biāo)準規(guī)范開展自然資源數(shù)據(jù)資源的規(guī)范化、標(biāo)準化整合處理，滿足自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫建設(shè)要求。

（1）基于統(tǒng)一的三維立體空間框架，與統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準整合處理三調(diào)土地、礦產(chǎn)、草原、森林、濕地、水等自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建完整的自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)成果的網(wǎng)格化、精細化、立體化的分層統(tǒng)一管理，為自然資源“一張圖”提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，滿足國土空間規(guī)劃和自然資源管理各項工作需要。

（2）有效整合、借鑒歷年不同種類自然資源調(diào)查監(jiān)測的歷史數(shù)據(jù)和二調(diào)的數(shù)據(jù)成果，保持自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的動態(tài)更新，注重自然資源時效性變化，科學(xué)研究各類自然演變進化過程，明確預(yù)測未來發(fā)展的方向和趨勢。

二、研究內(nèi)容

圍繞各類自然資源，結(jié)合國土空間規(guī)劃和自然資源管理需求，按照自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫建設(shè)要求，收集匯總、比對清洗、融合處理、編目整理各類自然資源數(shù)據(jù)，為自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫提供基礎(chǔ)。

三、數(shù)據(jù)整合處理

按照“兩統(tǒng)一”職責(zé)要求，先匯總集成自然資源數(shù)據(jù)、再融合處理，掌握國土空間上各類自然資源的水平分布，重點解決國土空間重疊、執(zhí)行標(biāo)準不一致的問題，實現(xiàn)各類調(diào)查成果的銜接，解決不同自然資源調(diào)查數(shù)據(jù)來源不同等不統(tǒng)一現(xiàn)象，同時還要搞清楚不同自然資源的水平和空間上的布局情況，最終繪制出自然資源調(diào)查監(jiān)測“一張底圖”。

（一）數(shù)據(jù)整理匯總

通過對土地、礦產(chǎn)、森林、草原、濕地、水等自然資源數(shù)據(jù)內(nèi)容和來源進行梳理整理，找出一數(shù)多源等情況，進行記錄，以便后續(xù)數(shù)據(jù)整合，并形成一數(shù)一源數(shù)據(jù)匯聚機制，確保自然資源數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。

參考自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫設(shè)計的相關(guān)技術(shù)方案，結(jié)合工作實際需要制定數(shù)據(jù)收集匯總內(nèi)容及要求，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)來源，通過梳理收集業(yè)務(wù)流程和方式分別進行設(shè)計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的聚合，為下一步數(shù)據(jù)比對、融合處理、編目整理、集成建庫和持續(xù)更新奠定基礎(chǔ)。

（二）數(shù)據(jù)比對清洗

針對自然資源數(shù)據(jù)在各個維度不統(tǒng)一等問題，通過對數(shù)據(jù)的比對、清洗、整理，實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)源、不同尺度、不同坐標(biāo)系、不同格式之間的數(shù)據(jù)能夠在統(tǒng)一標(biāo)準和運行模式下，進行管理與應(yīng)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無損共享使用，提高數(shù)據(jù)的利用能力和服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展的水平，主要包括數(shù)據(jù)預(yù)分析、數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化、空間化、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)一致性處理、分層分類、矢量數(shù)據(jù)語義匹配與轉(zhuǎn)換等。

1.數(shù)字信息化

在自然資源數(shù)據(jù)采集源數(shù)據(jù)中，會存在傳統(tǒng)紙質(zhì)材料和以圖片、電子文檔等存放的地圖、表格、文檔材料，需要進行一系列數(shù)據(jù)處理，為自然資源信息化平臺提供更全更可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.空間化

空間化就是要把數(shù)據(jù)信息以空間的方式組織起來，空間化主要包括對非空間數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)坐標(biāo)系處理，包括文本、表格等記錄坐標(biāo)信息的數(shù)據(jù)，通過傳統(tǒng)GIS軟件，進行數(shù)字化和結(jié)構(gòu)化等處理工作，然后形成相應(yīng)的圖層數(shù)據(jù)，對成果圖層數(shù)據(jù)添加屬性信息的工作，并進行坐標(biāo)定義、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、地圖配準的過程，并通過空間地圖展現(xiàn)出來，實現(xiàn)空間查詢和空間分析。

3.結(jié)構(gòu)化

需要對各類文檔、報表、郵件、圖片、視頻等進行結(jié)構(gòu)化處理，在處理過程中除了存儲在非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫中之外，還得建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；同時，還需要從這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中抽取出關(guān)鍵信息，并進行數(shù)字化、空間化等操作。

4.數(shù)學(xué)基礎(chǔ)一致性處理

時空定位基準是多源數(shù)據(jù)融合建庫的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的無縫無邊融合的重要條件。其包括平面坐標(biāo)系統(tǒng)、重力基準、高程基準、參考橢球模型、地圖投影系統(tǒng)等所有與地理位置有關(guān)的信息，用于保證矢量/柵格數(shù)據(jù)空間幾何精度以及位置的配準。按數(shù)據(jù)的不同類型，分析涉及的空間坐標(biāo)系情況，按有投影參數(shù)和無投影參數(shù)進行分類，實現(xiàn)坐標(biāo)變換。

5.自然資源數(shù)據(jù)分層分類

自然資源數(shù)據(jù)分層分類是調(diào)查監(jiān)測工作的前提，也是自然資源管理的一項根本性工作。以自然資源實體為單元，各類自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)將分層信息以屬性方式存儲在數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)中，并在分層的基礎(chǔ)上進行分類體系重構(gòu)。

6.矢量數(shù)據(jù)的語義匹配與轉(zhuǎn)換

已有的國土調(diào)查、森林數(shù)據(jù)、濕地調(diào)查、水資源等調(diào)查重點不同，分類標(biāo)準不一致，甚至存在分類沖突，阻礙了自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)建庫與應(yīng)用。需以土地利用現(xiàn)狀分類為核心，對已有的國土資源、水資源、森林資源、濕地資源的分類標(biāo)準進行語義分析融合，消除差異，建立統(tǒng)一的自然資源工作分類標(biāo)準。以國土調(diào)查分類為基礎(chǔ)，對森林、濕地等自然資源分類進行語義分析，建立不同自然資源的語義銜接關(guān)系。

（三）數(shù)據(jù)融合處理

為了達到合理利用更多信息源，獲取更高質(zhì)量信息的目的，我們需要對不同分區(qū)上不同尺度和來源的數(shù)據(jù)進行處理、融合。

1.沖突檢測與邊界整合

為了有效地利用不同數(shù)據(jù)源圖形數(shù)據(jù)，減少由于技術(shù)、人為或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等因素影響精度，按照一定的融合策略，針對不同區(qū)域或不同要素，選擇精度高、質(zhì)量好的圖形進行融合，形成新的精度更高、質(zhì)量更好的圖形數(shù)據(jù)。

在語義融合基礎(chǔ)上，以“三調(diào)”地物邊界為基礎(chǔ)，對不同專項自然資源數(shù)據(jù)進行空間沖突檢測與邊界整合，結(jié)合已存在的森林資源清查、水資源調(diào)查、草原資源清查、濕地資源調(diào)查的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)成果，實現(xiàn)各類調(diào)查成果的集成融合，形成自然資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)底圖。例如三調(diào)、森林資源一張圖、地理國情等數(shù)據(jù)中喬木林數(shù)據(jù)存在錯位、沖突等問題；林地、草地等各類數(shù)據(jù)之間存在沖突等；河流中心線與河流面沖突等，需要進行沖突檢測與邊界整合。

2.二維三維融合

空間數(shù)據(jù)準確套合是指以傾斜攝影模型的空間投影為基準，將二維度的自然資源信息配準到基準層傾斜攝影模型層上，對于以往出現(xiàn)的數(shù)據(jù)套合不準確、空間有交錯的問題，可利用相關(guān)技術(shù)手段，達到二維圖斑和三維模型的坐標(biāo)保持一一映射。

格網(wǎng)關(guān)聯(lián)實現(xiàn)精準調(diào)度。即利用格網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建二維三維數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準調(diào)度。例如，在某一小行政區(qū)域的數(shù)據(jù)展示時，只需要調(diào)取該行政區(qū)域?qū)?yīng)格網(wǎng)所在的三維實景數(shù)據(jù)、三維地形、自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)，且需要通過格網(wǎng)對數(shù)據(jù)進行分區(qū)，同時，建立二維格網(wǎng)與三維數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。

3.地上地下融合

對地形三維模型、地表覆蓋三維模型和地下地質(zhì)三維模型等模型分別建模，受到采集精度、比例尺、采集技術(shù)等限制，通常不能完好匹配，因此需要基于統(tǒng)一的地理空間框架，即采用同一實景三維或地形三維，進行地表覆蓋、地下空間、地表基質(zhì)等要素的高程采樣，并存儲在數(shù)據(jù)庫中，以便數(shù)據(jù)顯示時調(diào)用該信息進行數(shù)據(jù)渲染，從而實現(xiàn)地上地下自然資源的一體化集成展示與應(yīng)用。

（四）數(shù)據(jù)編目整理

各類自然資源調(diào)查內(nèi)容和分類標(biāo)準因調(diào)查對象和側(cè)重點不同也不一致。通過分析，對照《自然資源調(diào)查監(jiān)測體系構(gòu)建總體方案》中自然資源分層分類模型，將自然資源調(diào)查數(shù)據(jù)內(nèi)容分為三類：第一類是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，核心是各類自然資源的分布、面積、范圍、權(quán)屬性質(zhì)等數(shù)據(jù)信息；第二類是專項數(shù)據(jù)，核心是各類自然資源的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、數(shù)量、生態(tài)功能、相關(guān)人文地理等多維度數(shù)據(jù)，第三類是管理數(shù)據(jù)，核心是權(quán)屬信息、管理范圍等數(shù)據(jù)。三類數(shù)據(jù)的覆蓋范圍、組織形式、用途都存在很大的差異。在此基礎(chǔ)上根據(jù)不同類型數(shù)據(jù)特點，參照自然資源數(shù)據(jù)空間分層表開展針對性數(shù)據(jù)整合和編目整理工作。

（五）數(shù)據(jù)質(zhì)量要求

在數(shù)據(jù)整合處理的各環(huán)節(jié)均需設(shè)置相應(yīng)的質(zhì)量控制點，質(zhì)量控制點須符合國家標(biāo)準規(guī)定的二級檢查、一級驗收制度，過程數(shù)據(jù)經(jīng)100%一查、二查后進行最終成果檢查，保證文檔記錄的時效性，保證數(shù)據(jù)成果內(nèi)容的可靠性與精確性。也可委托具有測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢測的機構(gòu)進行數(shù)據(jù)驗收，其驗收結(jié)論和記錄是質(zhì)量評價的主要組成部分。

（六）年度綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)更新處理

基于衛(wèi)星遙感影像采用人工智能等技術(shù)手段進行大范圍變化發(fā)現(xiàn)及地物分類提取，在自動化識別提取基礎(chǔ)上，通過人機交互解譯實現(xiàn)區(qū)域全面變化發(fā)現(xiàn)及地類圖斑更新提取，并按照統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準及入庫流程對相關(guān)提取成果進行統(tǒng)一入庫管理。