國土“三調”與森林資源“一張圖”數據快速融合技術研究
——以臺山市為例

張俊鑫 魏福生

（1.廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500；2.廣東環境保護工程職業學院，廣東 佛山 528216）

0.引言

自然資源是人類生存和發展的必要條件[1]，內容廣泛，包含礦藏、水流、森林、山嶺、草原、荒地、灘涂等7類[2，3]。長期以來，我國自然資源實行分頭管理，自然資源調查監測工作分頭組織，導致調查監測在對象、范圍、內容等方面存在重復和交叉以及調查結果相互矛盾的現象，不利于將山水林田湖草作為一個生命共同體進行系統治理[4，5]。當前，構建統一的自然資源調查監測體系是亟待解決且意義重大的任務，繼而適應生態文明建設和自然資源管理的需要。而構建統一的自然資源調查監測體系離不開技術方法的支持，多源遙感影像處理技術、數據整合及信息提取技術、數據庫建設技術方法等多項數據融合技術方法趨于成熟。因此，本文整合廣東省臺山市第三次國土調查成果和森林資源管理數據，以最新2 m×2 m數字高程模型、數字表面模型為基底，以最新優于0.2 m高分辨率遙感影像為覆蓋背景，利用對象篩選、空間疊加、屬性掛接、圖形關系處理等技術進行數據融合，進而形成同時滿足國土與林業管理需求的高集成通用數據底圖，推動將來山水林田湖草整體統一的發展。

1.研究區域

臺山市是位于珠江三角洲西南部的廣東省江門市代管縣級市，一直以來有著“全國第一僑鄉”“內外兩個臺山”的城市標簽。臺山市下轄管理有1個街道、16個鎮，陸地總面積3 289.2平方千米。截至2018年年末，戶籍總人口為97.07萬人。方言以臺城話為基調，屬于粵語系統中的四邑方言。

臺山毗鄰港澳，南接南海，有著豐富的海洋資源。海域面積2 717平方千米，海（島）岸線長697千米。其擁有廣海灣和鎮海灣兩大海灣，大小海島（礁）557個，其中上、下川島分別為全省第二、第六大島，擁有可供水產養殖的淺海21萬公頃，沿岸灘涂（潮間帶）1.3萬公頃，漁港3個。

此外，臺山是旅游和農業大市，作為廣東省著名的生態休閑旅游度假勝地以及“中國最佳文化生態旅游示范地”，以旅游業和現代流通服務業為重點的第三產業發展成效顯著。且素有珠三角“魚米之鄉”之稱，全市糧食播種面積100.15萬畝，甘蔗種植面積1.59萬畝，花生種植面積7.07萬畝，蔬菜種植面積32.12萬畝，水果種植面積8.95萬畝。

2.數據融合技術方法

2.1 多源遙感影像處理技術

通過廣泛利用各種遙感數據源，深入探索光譜信息和空間信息，采用全色圖像處理和多光譜圖像融合、光學圖像處理和雷達圖像融合等技術手段，大范圍、多層次、多視角獲取反映自然資源調查監測信息的遙感數據。同時，基于遙感影像數據集群分布式處理技術，對海量多源自然資源調查遙感影像進行處理，集成正射影像自動處理生產線，包括高效的批量影像正射影像校正、拼接和融合。

2.2 數據整合及信息提取技術

多源多尺度的數據整合及信息提取是一項非常復雜而又艱巨的工程，針對原始資料具有不同的數據來源、存儲方式、精度要求等特點，數據的整合和信息提取處理步驟可分為：數據收集、樣本數據分析、有效數據提取、數據清洗、數據轉換、數據關聯、數據質量檢查等。在數據整合及信息提取過程中，可以結合多源遙感影像數據融合與集群分布式處理、地面調查數據實時動態處理、專題數據與空間數據融合處理、可視化分析、多源異構大數據融合等技術手段，從而實現自然資源數據信息的快速、高效處理。

2.3 外業調查方法

以實地調查獲得的底圖為基礎，采用數字制圖系統、“互聯網+”或其他有效的技術手段，對內部分類和解譯中無法確定邊界或屬性的自然資源調查圖斑進行實地核實、確認和補充調整。在實地調查過程中，收集照片、音頻、視頻等證據數據，記錄調查路線和工作區域信息，并將結果完整地反映在元數據中。

2.4 數據庫建設技術方法

通過UML建模語言和面向對象的方法，在成熟的對象關系型空間數據庫模型的基礎上，設計開發自然資源調查監測數據庫。根據自然資源調查監測數據數據庫建設的具體功能要求，設計開發工具數據入庫檢查、處理和存儲軟件，對自然資源調查監測數據進行批量入庫檢查、客觀化處理、數據入庫，將各種數據按照集中統一的特點存儲在通用空間數據庫或文件系統中，實現了調查監測數據數據庫建設的一體化，實現了自然資源調查和監測成果數據的綜合管理、統計分析、成果展示等功能。

2.5 統計分析技術方法

以自然資源調查監測成果數據為基礎，對多種自然資源調查監測成果統計單元構建，采用算術平均、空間量算、極值法、比值分析法、指數計算、極差法、綜合分析等不同方法，從另外的維度綜合分析自然資源的空間分布、組成結構等，揭示自然資源的分布規律和發展趨勢。

3.數據融合方案

基于臺山市國土“三調”數據與森林資源管理“一張圖”，以“內業為主、外業為輔”的原則對接融合，深入剖析國土“三調”數據和森林資源管理“一張圖”在調查標準、調查時點、地類劃分等方面存在的異同點，以國土“三調”地類為判定依據，對兩套數據林地地類對照關系進行梳理和認定，對無法直接認定的林地對照類型，結合高分辨率遙感影像、數字高程模型、數字表面模型、國土“三調”外業照片等，開展地類內業認定，對內業無法判定的圖斑進行外業核查、實地拍照取證，從而確定需要修改的圖斑，完善對接融合工作，進而獲取國土與森林資源調查“一張底圖”，數據融合方案流程如圖1所示。

3.1 數據預處理

為達到自然資源三維立體化管理目標，實現國土“三調”數據“三維化”“實體化”，夯實“一張底圖”基礎，開展國土“三調”數據三維“底圖”核查，分析處理邏輯不合理圖斑。同時，以國土“三調”數據為依據，對森林資源管理“一張圖”開展完整性檢查與處理、地類融合、坐標系轉換等預處理工作。

3.2 屬性標識與圖形處理

疊加預處理后的國土“三調”數據和森林資源管理“一張圖”，保留國土“三調”數據中所有原始屬性信息和林業所有屬性字段，添加“不一致標注”等字段，開展圖形關系處理，包括碎斑合并、狹長斑處理、尖銳角處理以及拓撲關系處理等。碎斑和狹長面處理如圖2所示。

圖1數據融合方案流程圖

圖2圖形處理樣例

3.3 不一致圖斑提取

首先，提取國土“三調”數據地類與森林資源管理“一張圖”林地地類的不一致小斑或圖斑，并進行不一致標注；若森林資源管理“一張圖”為非林地或非林業部門管理林地，地類以國土“三調”數據地類為準，不進行不一致標注。同時，國土“三調”數據公布前發生違法違規改變林地用途的，須標注違法違規情況。然后，對國土“三調”數據地類與林業地類進行一致性關系對照梳理，并標記是否核實。

3.4 內業認定

以地類現狀為認定依據，以國土“三調”分類標準為認定標準，對所有不一致圖斑進行內業認定，不一致圖斑認定到一級類，若特征明顯清晰，可認定至二級類。優先使用2020年度國土變更調查影像進行地類認定，對于影像紋理特征不明顯、無法認定的圖斑，結合最新的高分辨率遙感影像和實地照片輔助認定。通過以上兩種影像仍無法認定，結合點云、數字高程模型、數字表面模型進一步認定。若使用上述參考數據，均無法通過內業認定的不一致圖斑，需要開展外業核查。

3.5 外業核查

對內業直接認定的圖斑類型，進行外業抽樣復核；對內業無法準確判斷的不一致圖斑，按國土變更調查和森林資源管理“一張圖”更新要求，進行現狀地類外業核查，重點核查疑似違法用地圖斑、公益林核減圖斑、城鎮村周邊圖斑與大面積圖斑。外業核查時，使用國土“三調”分類標準，重點核查圖斑認定到二級類，非重點核查圖斑可認定到一級類。

外業核查應從不同角度拍攝能反映實地現狀的照片，供后續舉證上報、圖斑審核使用；對于無法到達的外業核查圖斑和通過外業樣本庫無法判定地類的非重點核查圖斑，保留疑問圖斑標識，方便后續對接工作。

同時，縣區在國土“三調”數據與森林資源管理“一張圖”對接融合和核查工作中，需要核定林地的范圍界線：公益林變化圖斑、林轉非變化圖斑。

3.6 內業整理

外業核查完成后，整理核查成果，對確定需要修改的圖斑，在對接融合底圖中標注。其中，如果需要修正國土“三調”數據的圖斑，按國土變更調查的要求進行上報，通過國家審核的圖斑，更新對接融合底圖，最終通過國土變更調查更新國土“三調”數據；如果需要修正森林資源管理“一張圖”，按照森林資源管理“一張圖”更新原則，修正林業數據，更新對接融合底圖，最終通過森林資源管理“一張圖”年度變更調查更新森林資源管理“一張圖”。兩套成果融合后如圖3所示。

圖3融合后成果樣例

4.結束語

自然資源調查監測涉及領域廣，綜合調查隊伍缺乏，需要有效整合現有各部門、各專項調查監測隊伍。當前，如何構建統一的空間規劃體系是迫在眉睫的舉措。針對地方數據標準、技術難題、利益協調機制等諸多問題，以各類空間規劃的信息平臺、工作底圖和數據標準的統一為基礎，加快編制和實施統一的國土空間規劃體系，以有效實現融合，促進自然資源的開發利用和保護。因此，本文基于數據融合技術，對接整合臺山市區域的國土“三調”數據與森林資源數據，從而形成同時滿足國土與林業管理需求的高集成通用數據底圖，用以保證將來山水林田湖草整體統一“一套數”的順利推動實施。從結果上說，臺山市國土“三調”與森林資源“一張圖”數據的高度融合推進自然資源管理信息技術的發展，為自然資源監管制度體系提供技術支持，促使自然資源管理向標準化和系統化邁進，有利于建立集中統一、監管有效、綜合協調和運行高效的自然資源管理體制，對于助推國家生態文明建設具有深遠的意義。