國土三調數據與地理國情數據融合可行性分析核心探尋

文／楊世花 白銀市自然資源局 甘肅白銀 730900

引言：

第三次國土調查對國土資源的分布、類型以及數量等數據進行全面地了解，并準確掌握了全國范圍內國土資源的具體利用和變化數據，為監管國土資源用途、開展空間資源規劃以及生態修復治理等各項工作提供了重要的參考依據，有力地促進了我國空間治理能力的提升。而地理國情數據則是通過地理國情監測以及普查工作所獲得的數據信息，是對我國地理自然資源分布情況、生態格局和開發利用情況在空間以及時序上的變化的客觀反應，為準確解釋自然生態環境與社會經濟發展之間的關聯性提供了數據基礎。國土三調與地理國情數據存在潛在關系，如能對二者進行融合分析將獲得更加全面準確的數據信息。因此論文將根據甘肅省白銀市的國土三調以及地理國情數據，采用空間分析方式對其融合可行性進行分析研究，以推動我國統一的資源監測調查體系的構建。

1、國土三調數據與地理國情數據特點分析

國土三調數據與地理國情數據均是針對我國除港澳臺地區以外所有陸地領土地表情況的全面調查監測，數據反映了全國各類土地資源的利用情況以及變化。但是國土三調數據與地理國情數據在組織方式、內容指標以及技術手段等方面均存在一定的差異，不同類型數據的特點以及側重點也各不相同。地理國情數據將對土地覆被的自然以及人文地理要素的分布情況以及所包含的自然屬性作為了監測調查的側重點，其對地表覆被進行了精細的類別劃分，共包括二級類以及三級類123個，類別數量遠遠超過國土三調數據中二級類加細化類的67個類別。不過地理國情數據在一些內容指標中的管理屬性信息存在缺失現象，以其一級類中的房屋建筑為例，其分類指標僅包括了密度以及高度，并未描述建筑物用途等信息。與之相對應的國土三調數據中則包括了多個建筑設施有關的用地類別，因此如能夠實現國土三調數據與地理國情數據的融合，則能夠對地理國情數據進行有益的補充豐富。

與地理國情數據相比，國土三調數據則將調查土地屬性信息以及利用狀況作為了側重點，根據土地資源規劃管理需要以及社會經濟發展要求等進行數據的采集處理。不過國土三調數據存在未能與自然資源調查中的部分種類指標實現對應的問題，其分類精度未能滿足數據應用的實際需要。以荒地資源為例，在國土三調數據中缺乏對廢棄地以及荒野地相對應的類別。另外，國土三調數據也缺乏海域分類，不過在地理國情數據則應設有海面這一二級類類別可以與之相對應。因此，國土三調數據也需要通過與地理國情數據的融合來對其分類體系加以進一步的細化補充，以提高數據類型的豐富，從而為我國土地資源的用途管制、空間規劃以及生態保護工程的實施提供更加完善的數據基礎。

2、國土三調數據與地理國情數據差異研究

2.1 國土三調數據與地理國情數據在影像精度方面存在差異性

在國土三調工作中，根據城市地區地物特征的不同對采集影像資料的精度有不同的要求。其中城鎮地區由于地物的復雜程度較高，對數據采集精度有較高的要求，所采集的遙感影像的分辨率應達到0.2m的精度水平，而農村地區地物相對簡單，在土地調查中所采集的遙感影像分辨率能夠達到1m精度即可，但應確保全面覆蓋測區范圍。與之相比，地理國情數據主要是通過國產高分衛星等各類型高精度衛星進行遙感影像的采集，同時也涵蓋了國內外通過商業衛星所獲取的遙感影像數據，其一般地區的影像資料的分辨率精度為2.5m以上，而在特殊地區的遙感影像分辨率則能夠達到1m以上。國土三調數據與地理國情數據在遙感影像數據精度方面的差異較為明顯。

2.2 國土三調數據與地理國情數據在數學基礎方面存在差異性

在國土三調工作中主要將高斯—克呂格模式作為其投影方式，且國土數據一般按照3o進行分帶，同時其分幅圖則包括了1:10000、1:5000以及1:2000等比例尺標準數據。而地理國情數據與國土三調數據的相比，其在根據任務區對數據進行組織時主要是以地理坐標系為基礎，并將“度”作為經緯度值的單位；但其在根據分幅方式對數據進行組織時則也做分帶處理，分帶標準一般為6°。因此國土三調數據與地理國情數據的數學基礎不同。

2.3 國土三調數據與地理國情數據在數據采集方面存在差異性

所謂數據采集精度主要是指影像資料中不同地類位置以及要素界限與其對應地類方位以及邊界線采集數據之間的匹配程度。國土三調工作中所采集的專項用地調查、土體利用現狀以及權屬調查等各項數據，如果存在圖像邊界無法銜接的現象時需根據權屬協議書、影像數據以及外業調查數據等加以核對查實，然后對圖形邊界進行相應的調整，以便將調查界線以及所有要素采集界線偏差控制在0.2mm以內。而在地理國情監測工作中，所采集的影像資料上存在明顯分界的地理要素定位點以及邊界精度均應不得超過5個像素。當存在陰影、高層遮擋建筑物或者樹木時，影像數據的采集精度應控制在10個像素以內。這主要是由于地理國情監測主要利用衛星進行遙感影像的采集，受衛星側視角的限制，其在采集一定高度范圍內的地物影像時往往會存在位移變形等情況，必須對遙感影像數據進行必要的處理，以確保其達到數據采集精度要求。通過以上分析可知，國土三調數據與地理國情數據存在明顯的數據采集精度差異。

2.4 國土三調數據與地理國情數據在分類體系方面存在差異性

國土三調數據與地理國情數據在數據采集指標以及數據采集方式上均具有各自的特點。其中國土三調主要是按照國土三調的技術規程要求以及土地管理標準對地類進行劃分。在國土三調數據中主要包括一級類13個、二級類55個，同時有部分二級類中還包括若干細化后的三級類。而在地理國情數據分類中，在種植土地類中涵蓋了園地以及耕地兩個類型，在林草覆蓋中則包括草地以及林地這兩個類型。此外，在地理國情數據的地理單元中還增加了城鎮發展邊界、飲用水源和基本農田保護區以及生態紅線保護區等。在其社會經濟單元中則增加了收費停車場以及保障性住房區等。地理國情數據共包括了一級類10個、二級類59個以及三級類107個。通過上述分析可知，國土三調數據與地理國情數據的分類體系差異也較為明顯。

3、國土三調數據與地理國情數據潛在關聯性研究

在對國土三調數據與地理國情數據之間的關聯性進行分析時，應在可比較口徑條件下對國土三調數據與地理國情數據的制作獲取方法、內容指標等開展定性分析研究，以確定二者之間的對應關系，并應在此基礎上對兩類數據的互補性加以進一步的明確，從而為國土三調數據與地理國情數據之間匹配關系的構建奠定良好的基礎。

根據對兩類數據指標的分析可知，在國土三調數據的一級類林地、草地、耕地和種植園用地等類型與地理國情數據一級類林草覆蓋以及種植土地的數據指標存在對應關系。在此基礎上按照國土三調技術規程以及地理國情監測工作的相關要求，可以獲得國土三調數據中的二級類果園類別在地理國情數據中被進一步細分為草木果園、喬灌果園以及藤本果園等三級類，而其他園地類別則在地理國情數據中被細化為其他經濟性草本苗木、喬灌苗木以及藤本苗木等三級類類別。公園與綠地在細化后則包括花圃的二級類以及綠化草地的三級類，細化后的其他林地類別則可以下設苗圃這類別。國土三調數據中的喬木林地類型在地理國情數據中被細化成了針闊混交、闊葉以及針葉林等三級類。而國土三調數據的其他林地以及其他草地類別也在地理國情數據中被進一步細化后建立了相應的三級類。與之相對應的是在地理國情數據中花圃這一二級類中可以將國土三調數據中的公園與綠地屬性加入其中，而其苗圃、天然草地以及綠化草地等類別也可以加入國土三調數據中的相關屬性信息。在國土三調數據中的城鎮村道路用地、鐵路用地、公路用地以及軌道交通用地等二級類在地理國情數據中均被細化為多個三級類內容指標，其公共管理與公共服務用地這一一級類在地理國情數據中則被細化出了高教用地類別以及露天體育場類別。而特殊用地以及水工建筑用地等類型在地理國情數據中也均被細化，且與對應所有細化類別的國土三調數據中的屬性信息也均能夠對地理國情數據加以補充豐富。

同時，國土三調數據中的采礦用地這一二級類按照相關技術規程以及指標要求，能夠對應地理國情數據中的對房屋以及露天采掘場等二級類類型，且這2個二級類類別被細化為三級類類別9個。國土三調中的裸巖石礫地則被細化為巖石地表以及礫石地表這2個二級類，冰川及永久積雪類別則為分為了常年積雪以及冰川這2個三級類。細化后的各類別與國土三調數據中對應的類別屬性信息也能夠對地理國情數據加以補充。根據對國土三調數據與地理國情數據的綜合性分析發現，地理國情數據中房屋建筑這一一級類以及構筑物中的部分二級類類別和國土三調數據類別之間的關系尚不明確。而國土三調數據中的如公共管理與公共服務用地、特殊用地、濕地以及商業服務用地等一級類類別也沒有與地理國情數據的分類體系形成較為明晰的對應關系。這種非對應性是國土三調數據與地理國情數據差異化特點的具體表現，因此要確定這兩類數據指標之間的最佳匹配還需要通過空間分析方式對相關矢量數據圖層進行進一步的分析研究。

4、國土三調數據與地理國情數據融合可行性研究

4.1 國土三調數據與地理國情數據融合可行性框架分析

根據國土三調數據與地理國情數據在組織方式、指標體系以及技術手段等各項差異性特征，在對二者融合可行性進行分析時應首先對兩類數據進行定性分析，以判斷其數據指標是否具有互補性，從而獲得可行性融合的基礎。在可行性分析時應以國土三調數據與地理國情數據的地類定義以及劃分規則為基礎進行所有地類匹配關系的構建，之后再對相同區域以及相同時間段內的國土三調數據與地理國情數據進行矢量數據的空間疊加研究以及Python腳本的邊界，以便對兩圖層所有圖斑的重疊度以及重疊面積等進行計算，并應根據地類匹配關系以及具有較高分辨率的遙感影像治理對不同地類間的對應關系加以明確，進一步完善補充國土三調數據與地理國情數據，從而使地表覆被數據的分類更加豐富，且能夠獲得更加完整的屬性信息，為國土空間規劃以及資源監測調查提供更加可靠的參考依據。

4.2 國土三調數據與地理國情數據匹配關系構建

在構建國土三調數據與地理國情數據之間的匹配關系時，應將逐級歸并、內涵一致以及地類細分作為匹配的基本原則。其中逐級歸并主要指的是從最細類開始進行匹配，并逐步按照層級完成向上歸并處理，而內涵一致則是指應確保國土三調數據與地理國情數據具有一致的地類定期。此外，還應確保匹配涵蓋最細地類，避免出現遺漏的情況。按照上述原則可以在國土三調數據與地理國情數據之間確立指標類別的相互補充性，且可以按照無對應、1對1、1對多或者多對1的方式完成匹配關系的構建。地理國情數據能夠為國土三調數據中對應的屬性類別加以補充，而地理國情數據中的分類則可以通過與國土三調數據的融合得到進一步的細化。例如國土三調數據中的與建筑設施有關的公共管理與公共服務用地、商業服務用地、水域及水利設施用地和住宅用地等，以及其下級細化類型等與地理國情數據中的房屋建筑這一一級類別中的5個二級類以及8個三級類存在相互補充的對應關系。

5、以甘肅省白銀市國土三調數據與地理國情數據為例的融合可行性驗證分析

5.1 研究區域概況

為進一步分析國土三調數據與地理國情數據融合可行性，在本次研究中抽取了甘肅省白銀市某縣（區）國土三調數據一級同一時間段的地理國情數據。該研究區域內的地類圖斑由于涵蓋了山地、種植土地、林地、草地、道路、建筑區一級裸地等多種類別，因此較為適應對國土三調數據與地理國情數據的融合可行性進行分析。在對比分析時應按照國土三調以及地理國情監測等相關技術規程要求選擇矢量數量。

5.2 通過空間分析技術驗證該地區國土三調數據與地理國情數據融合可行性

對該地區的國土三調數據與地理國情數據進行對比分析時，由于二者的面狀矢量數據為同一坐標投影，因此可以應用GIS系統中所提供的空間疊加分析軟件以及Python腳本對二者的融合可行性展開研究。在本次研究中主要以當地國土三調與地理國情中的房屋建筑類別數據為基礎，對該類型地理國情數據中的管理屬性與國土三調數據是否存在互補性進行分析。研究時應首先通過ArcGIS軟件的應用對國土三調數據的DLTB矢量圖層以及地理國情數據中的LCA矢量圖層進行疊加相交處理，從而獲得國土三調數據與地理國情數據的疊加圖斑圖層。然后根據圖斑的疊加處理結果在地理國情數據中選擇地類名稱、編碼等各項屬性信息，并將對應的房屋建筑一級類圖斑以及疊加的國土三調數據圖斑提取出來。之后應根據Python腳本對國土三調數據的各類圖斑與地類國情數據中的房屋建筑類圖斑之間的重疊率以及重疊面積進行計算，而計算結果中重疊率最高的各房屋建筑圖斑和國土三調圖斑之間即存在屬性對應關系，且該對應屬性也就是補充屬性的最佳結果。根據在國土三調數據與地理國情數據之間構建的匹配關系以及國土三調圖斑中與各房屋建筑圖斑之間對應的最大重疊率和最大重疊面積的地類就可以對最佳匹配類型加以確定。之后應通過Python腳本的編寫完成其他地類編碼及名稱的提取，且應在地類國情數據的房屋建筑屬性中添加相關信息，從而使地類國情數據的管理屬性信息得到補充完善。

根據國土三調數據與地理國情數據在圖斑提取以及指標定義方面的差異化特征，在二者的融合可行性研究中應注意二者在為同一地物賦予屬性時也會存在一定的差異，這會導致邊界范圍的提取數據并不完全一致，因此在對國土三調數據與地理國情數據的矢量數據進行疊加處理后的結果進行提取時，應將國土三調數據以及地理國情數據屬性中房屋建筑圖斑同時進行提取。對該研究區域的國土三調數據與地理國情數據進行了疊加處理計算，以獲得區域國土三調數據中與地理國情數據圖斑之間最大重疊率的類別，同時在研究中也分別對各類別的重疊率逐一進行了計算。重疊率計算結果表明，地理國情數據中農村宅基地類別的管理屬性能夠通過該圖斑獲得有效的補充豐富。以Python腳本的計算結果還能夠準確掌握國土三調數據各類圖斑和地理國情數據中所有房屋建筑圖斑之間的重疊程度，因此可以將地理國情數據圖層圖斑的序號作為標識，其具有唯一性特點，然后對國土三調數據中各項圖斑與所有房屋建筑圖斑之間最大重疊率的屬性信息進行提取和計算。由于地理國情數據與國土三調數據之間往往存在一對多的重疊關系，因此在提取時應選擇最高重疊率以及最大重疊面積圖斑和其對應屬性作為最佳對象與相關地理國情圖斑構建匹配關系，并應通過Python腳本地理國情數據內寫入最佳匹配屬性，從而對地理國情數據屬性加以補充完善。地理國情數據管理屬性在融合了國土三調數據后更加完善，圖斑屬性中有效補充了空閑地、農用地、工礦用地以及城鎮住宅用地等管理屬性，充分說明國土三調數據與地理國情數據能夠實現融合分析，其可行性得到了驗證。而地理國情數據也同樣能夠作為國土三調數據的補充豐富，從而使兩類數據優勢得到更加充分地發揮，從而為數據應用奠定良好的基礎。

結語：

國土三調數據與地理國情數據都是自然資源調查監測中的重要數據來源，雖然二者在很多方面都存在一定的差異性，其數據特點以及數據優勢各不相同，但是二者仍存在互補性等潛在關系，因此具備了相互融合的可行性基礎。在對國土三調數據與地理國情數據融合可行性進行研究時，應充分考慮研究區域的特點以及地物分類特征，加強對目標區域地貌條件和相關影像數據的分析，以確保兩項數據指標能夠實現融合匹配，從而為我國資源的監測管理、環境保護及生態修復工程的開展以及國土空間規劃等提供更加精確全面的參考依據。