面向自然資源空間重疊問題的分類對策探索

馬克委 羅方權 郭 威

(1. 江蘇省地質測繪院, 江蘇 南京 211102;2. 江蘇省地質礦產調查研究所, 江蘇 南京 210049)

0 引言

自然資源調查工作是加快建立自然資源統一調查、評價、監測制度,健全自然資源監管體制,切實履行自然資源“兩統一”職責的一項重要工作。

自然資源是天然存在的、有使用價值的、可提高人類當前和未來福利的自然環境因素的總和。自然資源部職責涉及或者現階段調查監測的自然資源應是除待條件成熟時再開展調查的陽光、空氣、風等其他自然資源外,包括：①土地、礦產、森林、草原、水、濕地、海域海島等自然資源,涵蓋陸地和海洋、地上和地下；②在實際工作中,對與自然資源緊密關聯的自然地理和人文地理等要素一并進行調查；③從自然資源利用管理的角度進行考慮的各類管控界線(人類社會屬性)。包括行政界線、自然資源權屬界線、永久基本農田、生態保護紅線、城鎮開發邊界、自然保護地界線、開發區界線等等[1-2]。自然資源部發布的《自然資源調查監測體系構建總體方案》[3]明確了要求,要參考《土地利用現狀分類》[4]《地理國情普查內容與指標》[5-6]以及國土空間規劃用途分類[7]等,制定地表覆蓋分類標準[8],按照自然資源在地表的實際覆蓋情況,將地球表面(含海水覆蓋區)劃分為作物、林木、草、水等若干覆蓋類型,每個大類可再細分到多級類。

制定地表覆蓋分類標準時,由于在不同行業,其概念不統一,內容有交叉,指標相重疊情況,以單一的行業標準,無法體現自然資源的完整性、無法滿足自然資源調查成果的多用性。本文以地表覆蓋一些典型的例子展開分析研究,按照行業分類關注點,通過分類標準細化、調查指標細化、優化數據表達、組織和統計,在構建分類標準和實施調查等方面提出建議,解決各行業分類的交叉重疊等矛盾的問題,構建科學、系統的自然資源調查體系[9-10]。

1 自然資源空間重疊問題解析

根據各行業標準的概念含義、內容、指標的分析研究,不同行業各有關注和特點,各行業的調查數據,其組織方式和幾何表達又都是一一對應,各類資源間又沒有相互關聯,這種數出多門的成果數據無法準確、科學統計以及應用。

(1)《土地利用現狀分類》標準與《林業資源分類與代碼 森林類型》(以下簡稱“林業資源分類”)標準[11],前者是以土地資源為主的利用現狀分類,后者是以森林資源類型進行分類,兩種資源在空間重疊時調查的結果是不一樣的。如大面積喬木林的堤壩,以土地利用現狀分類調查時,調查結果為“水工建筑用地”;以林業資源分類調查時,調查結果為相應的“喬木林”[12]。任何一種標準都不能準確、完整表達這種重疊的資源現狀。

(2)地理國情普查(下稱“國情普查”)中,被行道樹覆蓋的道路或街道按照林地調查,道路則被肢解或完全忽略;水面上有橋梁時,按照從上到下原則,調查為道路而忽略了橋下的水面(水資源)。這種空間交叉或重疊的分類,作為行業專項調查勢必使某些資源不能全面完整調查出來,解決不了準確統計和精細化管理問題[13]。

(3)各行業調查數據的圖斑(地塊)和分類代碼均是唯一的,是一對一關系。這種傳統行業習慣思維已經形成既有的概念,在數據結構上一直延續下來。

按照《自然資源調查監測體系構建總體方案》要求,為合理解決這些問題,需要突破原有單個行業思維,根據各行業標準的特點將相同、相近分類進行融合,將不同、不一致分類進行細化;按照資源的實際現狀情況,交叉重疊的資源應全部調查出來,有幾種資源則調查幾種資源,而不是以主要資源(行業關注或主要功能)代替其他資源;突破原來數據組織的唯一性思維(一個圖斑對應唯一的分類代碼),而采取一對多概念,即某個資源重疊的圖斑(地塊)用多個分類代碼來如實反映,實現分類現狀全面真實表達。

2 空間重疊問題的解決思路

2.1 體系構建原則

自然資源分類是自然資源管理的基礎,是開展調查監測工作的前提,構建分類體系,既要有科學性和系統性,又要能滿足當前管理需要。在面向自然資源空間重疊時,自然資源調查既要遵循山水林田湖草是一個生命共同體的理念,又要盡量滿足當前管理延續性和習慣性。

2.1.1滿足自然資源分類科學性、系統性

根據自然資源產生、發育、演化和利用的全過程,以立體空間位置作為組織和聯系所有自然資源體的基本紐帶,以現行測繪基準為框架,以數字高程模型為基底,以高分辨率遙感影像為背景,按照三維空間位置,對各類自然資源分層分類,科學組織各個自然資源體有序分布在地球表面(含地表上、下),形成一個完整的支撐生產、生活、生態的自然資源立體模型。

2.1.2滿足當前行業管理延續性、習慣性

農業、林業、草原、濕地、水利、建設規劃等行業部門在各自行業管理過程中,經過長時間總結均形成了各自相對合理的標準。但各行業的標準統一到自然資源的大概念時,就出現一些分類重疊與交叉。如在基本農田范圍內耕地當中臨時栽植的速生楊,對于農業來講是耕地,屬于耕地資源;對于林業來講,同時也是林業資源。沿海灘涂中的紅樹林,既是濕地,又是林地[14]等。在體系構建時要綜合考慮各行業標準,盡可能滿足當前行業管理延續性、習慣性。

2.2 體系構建方法

2.2.1分類融合細化

各行業出于本身需要,其分類的內容、概念不同于其他行業,從而引起的分類指標不同,進而統計結果也不同。為解決此問題,在上述原則基礎上,按照覆蓋現狀和資源類型,結合各行業分類標準,求同存異,通過優化組合,把自然資源分類進行融合細化。如將《土地利用現狀分類》分類標準中的喬木林,結合《林業資源分類與代碼 森林類型》《地理國情普查內容與指標》標準中的喬木林定義與分類,融合細化為闊葉喬木林、針葉喬木林、針闊混交喬木林;將《土地利用現狀分類》分類標準中的竹林,結合《林業資源分類與代碼 森林類型》標準中的竹林定義與分類,細化為大徑竹林、小徑竹林、竹木混交林;將《土地利用現狀分類》標準中的其他園地,結合《地理國情普查內容與指標》標準中的其他園地定義與分類,細化為其他喬灌園地、其他藤本園地、其他草本園地。當然在融合細化分類時還需考慮“基礎調查”的可行性、與“專項資源調查”的銜接情況以及工作量因素,使自然資源分類不宜過深過細。

2.2.2調查融合細化

分類細化可解決概念不統一,指標不一致問題,但要如實反映重疊交叉的資源現狀,還需把調查采集的指標細化,即不僅把單一資源分類采集出來,還需把重疊部分調查采集出來并分別賦予相應分類代碼。如圖1所示,道路和耕地上有行道樹覆蓋的重疊情況,“三調”成果中根據土地利用的主要功能分別為水田與道路,缺少林木資源(林木覆蓋);“國情普查成果”中,由于林木覆蓋原因,道路沒有能完整調查表達出來。

圖1 行業調查成果

想要把林木覆蓋和道路的自然狀況都完整調查出來,必須進行融合細化采集,如圖2進行融合處理,相同部分進行融合;不同部分,將原“三調”成果圖斑按照林木覆蓋投影進行分割采集。

圖2 融合細化

細化分割采集后,如圖3所示,圖斑(地塊)A、圖斑H是水田,為單一的耕地資源,與“三調”成果一致;圖斑B、圖斑G為行道樹林木覆蓋和水田重疊的雙重資源,繼承“三調”成果,增加林木資源;圖斑C為行道樹與道路重疊的雙重資源,繼承“三調”成果,增加林木資源;圖斑D、圖斑E、圖斑F是道路,為單一的交通資源,與“三調”成果保持一致。

圖3 融合細化結果

為使各類資源現狀全面反映,調查時需要對各資源分別細化采集,達到最小采集指標要求的根據實際調查情況不能遺漏一一采集,將“三調”成果的耕地、道路分類圖斑進行切割采集,細化為耕地、林木、道路交通。

2.2.3數據組織

自然資源分類調查采集完成后,部分圖斑(地塊)的資源分類屬性實際上不唯一,其分類代碼應按照實際現狀情況全面如實表達,但最少應對應一個分類代碼,多個代碼時,不應重復。

對于重疊交叉資源的多個分類代碼,應按照相應的順序進行組織。為保持與“三調”成果的良好銜接,第一個分類代碼應繼承“三調”分類屬性,其后為重疊交叉的其他分類代碼。以圖3為例,按照資源現狀的調查情況,其數據組織情況如表1所示。

2.2.4幾何表達

在自然資源調查中,地表覆蓋要素圖斑(地表覆蓋層)的幾何表達方式,應與“三調”相一致,各圖斑(地塊)在國土空間中不重不漏,全面覆蓋整個調查區域的地表,各圖斑面積經平差后總面積應與調查區域面積嚴密相等。如圖3中,S圖3=S圖斑A+S圖斑B+S圖斑C+S圖斑D+S圖斑E+S圖斑F+S圖斑G+S圖斑H。其中單獨的每一類資源,按照其相應位置、范圍、面積等屬性分別表達。

表1 圖斑分類數據組織

2.2.5統計方法

在以上成果表達的基礎上,根據應用需要,通過分類數據檢索功能實現行業分類統計。

耕地資源,按照耕地相應的分類代碼檢索。表1中圖斑A、圖斑B、圖斑G、圖斑H 4個圖斑(地塊)中含有耕地資源的分類代碼,那么耕地資源的面積應為:S耕地=S圖斑A+S圖斑B+S圖斑G+S圖斑H。

林木(森林)資源,按照森林資源相應的分類代碼檢索。表1中圖斑B、圖斑C、圖斑G 3個圖斑(地塊)中含有森林資源分類代碼,那么林地資源的面積應為:S林地=S圖斑B+S圖斑C+S圖斑G。

道路交通資源,按照道路交通相應的分類代碼檢索。表1中圖斑C、圖斑D、圖斑E、圖斑F 4個圖斑(地塊)含有公路資源分類代碼,那么道路交通資源的面積應為:S交通=S圖斑C+S圖斑D+S圖斑E+S圖斑F。

3 案例驗證

3.1 案例區狀況

為驗證上述思路的可行性,在丘陵地區選擇案例區域。案例區有山坡、水庫、堤壩、道路、耕地、林地、草地等兼具山水林田湖草各類資源的代表性區域,如圖4所示,作為實例進行分類調查驗證分析。案例區域中有單一分類地塊,也有重疊交叉分類地塊。重疊交叉分類包括:堤壩上有鄉村道路和護堤灌草,耕地(基本農田)中有部分種植速生楊的經濟苗木。

圖4 案例區域

3.2 分類調查

以“三調”成果為基礎[15],參照行業調查標準要求,按照以上融合細化的思路,結合實地補充調查采集形成自然資源分類結果。

調查成果的分類數據組織、表達和統計如下。

(1)案例區中各分類圖斑數據組織情況如表2所示。

表2 分類圖斑數據組織

(2)案例區各分類圖斑在國土空間覆蓋中表達為:S圖5=S圖斑01+S圖斑02+…+S圖斑17=673 916 m2。

(3)在以上調查成果的基礎上,按照應用需要,可詳細準確統計各分類或資源狀況。

水工建筑用地,按照水工建筑用地相應的分類代碼檢索。表2中圖斑02、圖斑03、圖斑04 3個圖斑(地塊)中含有水工建筑用地的分類代碼,那么水工建筑用地的面積應為:S水工建筑用地=S圖斑02+S圖斑03+S圖斑04=136 616 m2。

耕地資源面積,按照耕地相應的分類代碼檢索。表2中圖斑07、圖斑08、圖斑09、圖斑11、圖斑12、圖斑16這6個圖斑(地塊)中含有耕地的分類代碼,那么耕地資源的面積應為:S耕地資源=S圖斑07+S圖斑08+S圖斑09+S圖斑11+S圖斑12+S圖斑16=336 756 m2。

林地資源面積,按照林地相應的分類代碼檢索。表2中圖斑06、圖斑12、圖斑15、圖斑17這4個圖斑(地塊)中含有林地的分類代碼,那么林地資源的面積應為:S林地資源=S圖斑06+S圖斑12+S圖斑15+S圖斑17=286 501 m2。

草地資源面積,按照草地相應的分類代碼檢索。表2中圖斑02、圖斑04、圖斑05這3個圖斑(地塊)中含有草地資源的分類代碼,那么草地資源的面積應為:S草地資源=S圖斑02+S圖斑04+S圖斑05=123 264 m2。

道路資源面積,按照道路相應的分類代碼檢索。表2中的圖斑03(地塊)中含有道路資源的分類代碼,那么道路資源的面積應為:S道路資源=S圖斑03=17 295 m2。

堤壩上的鄉村道路、護堤灌草,如果按照原分類和采集標準要求,以土地利用的主要功能進行歸類,可能不能真實反映出來。以本文的思路可以把各資源的現狀真實、全面的解決。

3.3 案例分析

在案例中通過驗證,能夠使重疊交叉的各自然資源全面反映和統計出來,相對于“三調”成果,補充圖斑12,使耕地資源更為全面;細化了水工建筑用地圖斑,使護堤灌草等其他草地、鄉村路等道路得到相應體現;同時這些重疊交叉資源的空間位置、范圍、面積也得以準確反映,為相關部門提供協同管理依據。

4 結束語

通過以上探索研究,從自然資源的細化分類與調查、幾何表達、數據組織、統計方法4個方面思考,在陸表空間范圍內的地表覆蓋層上,不重不漏的全面反映自然資源分布現狀;在關注的專項資源層次上,不會因為在空間位置上重疊交叉時,而有所取舍,使專項資源現狀有更完整的反映。這樣突破原有的習慣性思維,可以為解決自然資源重疊交叉現狀提出建議,為調查成果“一查多用”更好提供思路;為更全面準確掌握我國陸表空間范圍內,自然資源的種類、分布、位置、范圍、數量提供解決方案,為“一查多用”提供準確全面的數據成果。

本文在構建自然資源分類時,僅從資源概念和相關行業分類標準的理論角度出發開展研究,行業管理單位從應用角度是否認可還需進一步調研,詳細了解行業應用需求、自然資源類型以及指標細化的細致程度等,進而調整和完善,使自然資源分類具有普適性。