土地利用变更调查成果在地理国情普查地表覆盖数据更新中的应用

胡芳 曾海波 雷帆 肖莉

摘要以常德市汉寿县为研究区域，主要分析土地利用变更调查成果在地理国情普查地表覆盖数据更新中的适应性，通过对比土地利用变更调查与地理国情普查二者成果之间分类的差异和相似性，分析土地利用变更调查成果与地理国情普查成果之间的差异性和相似性，论证土地利用变更调查成果应用于地理国情普查地表覆盖数据更新的可行性。结果表明：土地利用变更调查成果部分可以作为地理国情普查地表覆盖更新疑似靶区，并用作重点区域，但是受时相性的差异影响，难以保证地表覆盖数据更新到位。

关键词土地利用变更调查；地理国情普查；地表覆盖

中图分类号S29；F301.2文献标识码

A文章编号0517-6611（2017）16-0189-05

The Application of Land Use Change Survey Results in the Updating of Land Cover Data

HU Fang，ZENG Haibo，LEI Fan et al（Hunan Planning Institute of Land and Resources， Changsha， Hunan 410007）

AbstractTook Hanshou County of Changde City as the research area， we analyzed the land use change survey results in the geographical conditions of the land cover data update coverage of the adaptability，by comparing the land use change survey and geographic situation census results between the two classification differences，discussed the difference and similarity between the results of land use change survey and geographic situation survey， and demonstrated the feasibility of applying land use change survey data to the updating of land cover data in geographical situation census. The results showed that the land use change survey can be used as a new target area for geocensus data， and it could be used as a key area. However， the timevarying data was difficult to guarantee the update of land cover data.

Key wordsChange survey of land using；National Geographical Conditions Census；Land cover

作者簡介胡芳（1989—），女，湖南平江人，助理工程师，在讀硕士，从事国土资源管理与城乡规划管理研究。

收稿日期2017-03-22

土地利用变更调查是基于土地利用现状调查的基础上，对土地变更的内容进行调查，更新土地利用现状图，记录土地变更调查成果[1]主要是为了满足我国土地资源管理的需要。基础性地理国情监测主要是对地理国情普查数据进行更新[2]。笔者通过对比分析2种数据的差异和相似性，将土地变更调查数据成果和地理国情普查地表覆盖数据紧密联系起来，分析了2种数据成果相互转换运用的可行性，展望了土地变更调查数据在地理国情普查地表覆盖数据更新中的应用前景。

1数据来源与研究方法

1.1研究区概况汉寿县（111°42′59″～112°18′ E、28°36′～29°6′45″ N），位于湖南省北部的洞庭湖西滨，现为常德市辖县，被称为“中国甲鱼之乡”“中国黑杨之乡”“中华诗词之乡”“中国珍珠之乡”“中国苎麻之乡”。在地域上东濒沅江、南县，南界资阳、桃江，西接鼎城，北抵西湖农场，与安乡隔河相望。属雪峰山脉向洞庭湖平原过渡地带，南部丘陵属雪峰山余脉；全境地势由南向北呈阶递状下降，以平原为主，水系发达，平原占49.07%，丘陵岗地占22.44%，其余为水面占28.49%。境内有河流30条，主要河流为沅水和澧水；主要湖泊有太白湖、围堤湖和目平湖。交通方面，拥有石长铁路、长常高速公路穿境而过，319国道横贯东西，省道S205线纵穿南北，常德桃花源机场近在咫尺。

汉寿县属中亚热带向北亚热带过渡的季风湿润气候区，气候特征独特。降水量丰沛，年均降水量1 415.9 mm，年平均气压1 012.2 Pa，年均气温17.0 ℃，一年中有9个月平均气温在10 ℃以上，全年无霜期274 d，年均日照1 579.3 h，年均太阳辐射总量447.34 kJ/cm2，年平均风速1.3 m/s，年平均相对湿度81%。以上气候因子为各种农作物生长提供了良好的生态环境。

1.2数据来源

1.2.1汉寿县地理国情普查标准统一时点核准数据成果（2014年12月—2015年6月）。主要包括地表覆盖数据（LCA）、正射影像图（DOM）。地表覆盖数据格式为.gdb（ArcGIS数据格式），坐标系为2000国家大地坐标系；正射影像（DOM）分辨率优于2 m，坐标系为2000国家大地坐标系、高斯-克吕格投影6°分带。

1.2.2土地利用变更调查成果。收集汉寿县2014年度土地利用变更调查数据库成果以及2015年土地利用调查现状数据库，包括地类图斑以及第二次土地调查相关的技术规程、方案、分类标准等技术性文档资料。

1.2.3相关标准规范。《地理国情普查内容与指标》（GDPJ 01—2013-V3.0）、《地理国情普查基本统计技术规定》（GDPJ 02—2013-V1.0）、《地理国情普查數据规定与采集要求》（GDPJ 03—2013-V3.0）、《土地利用分类标准》（GB/T 21010—2007）、《2015年度全国土地变更调查监测与核查遥感监测技术方案》。

1.3研究方法

1.3.1工作内容。

（1）收集汉寿县2015年地理国情普查标准统一时点核准成果中地表覆盖数据、正射影像成果及2014年土地利用变更调查成果、2015年最新年度土地利用现状数据库，包括地类图斑及相应的技术规程、方案、分类指标等技术性文档资料。

（2）采用GIS空间叠置分析的方法，对地理国情普查标准统一时点核准地表覆盖图斑和土地调查成果遥感监测图斑从数量上和空间分布上进行深入、系统的对比分析，发现两种成果之间数量和区域分布差异，并从时相差异、指标分类等方面客观分析两种成果之间的产生差异原因，以论证标准统一时点核准地表覆盖成果应用于年度土地调查遥感监测的可行性，编写对比分析报告。

1.3.2技术路线。对比分析技术流程[3]见图1。

（1）数据收集。收集汉寿县地理国情普查标准统一时点核准成果与对应的年度土地利用变更数据，并对收集的数据及资料进行分析，建立收集资料与地理国情普查内容指标的对照关系。

（2）数据预处理。包括对土地利用变更调查数据格式转换、坐标转换等，使两种数据在空间上能正确叠合，为对比分析做好数据准备。

（3）对比指标归并。对需要对比内容与指标进行统计与归并。

（4）对比分析。开展数量上和空间分布上对比与分析：①数量的对比分析。计算图斑数量的差值，但是由于二者的勾绘标准不一样，因此对图斑面积差异不做分析。②空间分布的对比分析。从空间层面展开对比分析，比较两种调查成果同类地物共同分布的空间一致性，并对其差异原因进行分析。

1.3.3分析方法。

（1）数量对比分析法。通过从地理国情基本统计成果报表和土地利用成果汇总表获取的面积数值，计算地理国情普查与土地利用现状数据在数量上的差异值和差异百分比，填写地理国情普查成果与第二次土地调查成果对比分析差异表（表1），分析差异原因。

（2）空间对比分析法。将土地利用现状数据库的地类图斑与地理国情普查标准统一时点核准地表覆盖数据叠加开展空间分布对比分析，比较两种调查成果同类地物共同分布的区域及数量和差异分布的区域及数量，并分析差异原因[4]。

2结果与分析

该研究对比分析工作采用地理国情普查成果中的地表覆盖数据（LCA图层）与最新年度的土地利用现状数据进行对比。地理国情地表覆盖数据和土地利用数据的分类对应关系非常复杂，存在一对一、一对多、多对多甚至无法直接对应的情况，2种调查方法对调查对象的定义也存在各种差异。根据《地理国情普查内容与指标》（GDPJ 01—2013）和《土地利用分类标准》（GB/T 21010—2007）对各类地类的定义及采集指标，只能从中选取两者在定义上相似的典型地类进行对比分析，具体情况如下。

2.1标准统一试点核准地表覆盖图斑情况地理国情普查标准统一时点核准地表覆盖数据成果以2014年12月为时间节点，在此基础上建立地理国情普查为本底数据库，采用2015年1月1日—2015年6月30时序范围的2 m分辨率的遥感影像为后时相，对地表覆盖变化信息进行提取（提取原则如下所示），提取变化信息[5]的图斑共计4 654个，具体图斑统计见表1。

由于土地变更调查遥感监测中，提取的遥感监测信息图斑，主要是针对土地调查中“非建设用地”“临时用地图斑”和“疑似拆除图斑”等范围以内的新增建设用地进行提取，而地理国情普查标准统一时点核准，为了保持普查成果都具一致的现势性，在全省范围内，从前期数据采集阶段到普查时点阶段之间发生的重要变化都需要进行核准，全面反映标准时点阶段地理国情的实际状况，因此在将二者进行对比分析的过程中，必须剔除地理国情普查标准时点核准地表覆盖更新信息中“建设用地”以内的信息，同時也要剔除包括耕地、园地、林地、草地荒漠与裸露地表等自然要素变化信息，只针对与人工建筑相关的一级分类图斑进行对比，包括房屋建筑区、道路、构筑物、人工堆掘地等。

2.2地类图斑空间分布特征差异分析通过提取汉寿县地理国情普查标准统一时点核准的与人工建筑相关的变化信息图斑与土地利用变更调查遥感监测图斑分别套合影像，对比分析二者在空间分布上的差异，图斑分布见图2、3。

如图2、3所示，从图斑的空间分布上可以看出，地理国情普查标准统一时点核准地表覆盖的图斑分布范围相对于土地利用变更调查遥感监测图斑要广泛，且密度相对较大；同时，土地利用变更调查遥感监测图斑多集中在城镇周边地区，而标准统一时点核准的图斑数量虽然较多但是相对比较分散，这是由于二者在指标分类和提取原则上的差异导致的。

2.3地类图斑叠置分析将遥感监测图斑进行数据格式与坐标转换以后，在统一的地理坐标标准下，对二者进行叠置分析，其中，汉寿县土地利用变更调查遥感监测图斑共计888个，按照《土地利用变更调查遥感监测信息提取标准》，提取的图斑总共包含7个一级类，与地理国情普查标准时点核准地表覆盖数据中“非建设用地”范围内图斑重叠个数为218个，占总图斑数量的24.55%，具体统计结果见表2。

由表2可知：①从图斑结构上分析，土地利用新增建设用地的一、二类重叠度较低，三、五、六、七、九类的重叠度相对较高。

②总体上看，土地利用变更调查变化信息图斑与地理国情普查标准时点核准变化信息图斑重叠率在总体上较低，即地理国情普查标准时点核准地表覆盖变化信息可以直接应用于辅助土地利用变更调查遥感监测新增建设用地发现的图斑数量较少，说明地理国情普查标准统一时点核准地表覆盖变化信息可以部分应用于土地利用变更调查新增建设用地信息发现。

2.4产生差异的原因由于地理国情标准统一时点核准是采用地表覆盖的所有类型发生变化的情况进行提取，从理论上分析，地理国情普查标准统一时点核准地表覆盖变化信息成果可以应用于土地利用变更调查遥感监测新增建设用地信息发现[6]，但是通过对比汉寿县发现，二者在变化信息的一致性上还是存在很大差异，究其原因可以归结为以下2个方面。

（1）影像采集时相不一致。用于地理国情普查标准统一时点核准地表覆盖数据更新的后时相影像，时相为2015年1—6月，而地理国情普查地表覆盖前时相影像时相多为2012—2013年，因此进行标准统一时点核准地表覆盖更新的变化信息为2012年1月—2015年6月，而土地利用变更调查发现的变化信息时间为2014年8月—2015年10月，因此不同的时相间隔范围内，发生的变化信息会出现很大的差异性。

（2）內容与采集指标差异。国情用地表覆盖分类的基本依据是地表覆盖物的物理特征，而非土地利用中侧重于土地的社会属性，即“所见即所得”，且二者在信息发现的分类标准方面也存在差异如最小上图面积、采集原则、调查方式等。此外，地理国情普查地表覆盖中，针对面积不够的需要进行归并，因此可能会将不够面积新增建设用地归并到耕地或其他自然地类中与地类不完全对应的情况。

3结论与建议

（1）通过汉寿县地理国情普查成果与土地利用变更调查的成果对比分析可知，可以将地理国情普查标准统一时点核准地表覆盖变化信息部分应用于土地利用变更调查新增建设用地信息提取的，但是由于该研究选取的区域较小，且时相不统一，因此对比分析结果只能概括地说明两者的差异，建议在进行地理国情普查成果与土地利用变更调查成果对比分析之前，必须对二者的影像采集时相进行统一，这样能够更加科学合理地论证将地理国情普查标准统一时点核准应用与土地利用变更调查新增建设用地信息提取的可行性程度。

（2）在进行对比分析的过程中，由于两种数据成果的数据格式、坐标参考不一致，进行坐标及格式转换的工作量也相对较大，且二者的地类分类标准与勾绘标准不一致，因此，若将地表覆盖成果应用于土地利用变更调查新增建设用地信息发现，在坐标及数据格式的转换和图斑的重新勾绘上的工作量比较大。

（3）通过地理国情普查标准统一时点核准地表覆盖变化信息图斑与土地利用变更调查遥感监测图斑信息叠加分析可知，地表覆盖信息图斑中包含有土地调查新增建设用地图斑，因此可以将标准统一时点“非建设用地”范围内的人工建筑地表覆盖变化信息作为土地调查新增建设用地信息发现的“疑似靶区”，在此基础上按照《土地利用遥感监测信息提取》规程进行筛查，但是由于地表覆盖变化信息图斑的数量较大，且不完全对应，因此工作量也较大。

参考文献

[1]

刘育成.土地调查统计手册[M].北京：中國农业出版社，1996：3-4.

[2] 李维森.地理国情常态化监测工作的思考[R].2015.

[3] 耿丽艳.第二次全国土地调查底图制作工艺流程[J].科技资讯，2008（18）：199-200.

[4] JOHNSON R D，KASISCHKE E S. Change vector analysis：A technique for the multispectral monitoring of land cover and condition[J].International journal of remote sensing，1999，9（3）：411-426.

[5] 李敏，崔世勇，李成名，等.面向对象的高分辨率遥感影像信息提取：以耕地提取为例[J].遥感信息，2008（6）：63-66.

[6] 乔朝飞.国外地理国情监测概况与启示[J].测绘通报，2011（11）：81-83.