国土“三调”与森林资源“一张图”数据快速融合技术研究——以台山市为例

张俊鑫 魏福生

（1.广东省国土资源测绘院，广东 广州 510500；2.广东环境保护工程职业学院，广东 佛山 528216）

0.引言

自然资源是人类生存和发展的必要条件[1]，内容广泛，包含矿藏、水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂等7类[2，3]。长期以来，我国自然资源实行分头管理，自然资源调查监测工作分头组织，导致调查监测在对象、范围、内容等方面存在重复和交叉以及调查结果相互矛盾的现象，不利于将山水林田湖草作为一个生命共同体进行系统治理[4，5]。当前，构建统一的自然资源调查监测体系是亟待解决且意义重大的任务，继而适应生态文明建设和自然资源管理的需要。而构建统一的自然资源调查监测体系离不开技术方法的支持，多源遥感影像处理技术、数据整合及信息提取技术、数据库建设技术方法等多项数据融合技术方法趋于成熟。因此，本文整合广东省台山市第三次国土调查成果和森林资源管理数据，以最新2 m×2 m数字高程模型、数字表面模型为基底，以最新优于0.2 m高分辨率遥感影像为覆盖背景，利用对象筛选、空间叠加、属性挂接、图形关系处理等技术进行数据融合，进而形成同时满足国土与林业管理需求的高集成通用数据底图，推动将来山水林田湖草整体统一的发展。

1.研究区域

台山市是位于珠江三角洲西南部的广东省江门市代管县级市，一直以来有着“全国第一侨乡”“内外两个台山”的城市标签。台山市下辖管理有1个街道、16个镇，陆地总面积3 289.2平方千米。截至2018年年末，户籍总人口为97.07万人。方言以台城话为基调，属于粤语系统中的四邑方言。

台山毗邻港澳，南接南海，有着丰富的海洋资源。海域面积2 717平方千米，海（岛）岸线长697千米。其拥有广海湾和镇海湾两大海湾，大小海岛（礁）557个，其中上、下川岛分别为全省第二、第六大岛，拥有可供水产养殖的浅海21万公顷，沿岸滩涂（潮间带）1.3万公顷，渔港3个。

此外，台山是旅游和农业大市，作为广东省著名的生态休闲旅游度假胜地以及“中国最佳文化生态旅游示范地”，以旅游业和现代流通服务业为重点的第三产业发展成效显著。且素有珠三角“鱼米之乡”之称，全市粮食播种面积100.15万亩，甘蔗种植面积1.59万亩，花生种植面积7.07万亩，蔬菜种植面积32.12万亩，水果种植面积8.95万亩。

2.数据融合技术方法

2.1 多源遥感影像处理技术

通过广泛利用各种遥感数据源，深入探索光谱信息和空间信息，采用全色图像处理和多光谱图像融合、光学图像处理和雷达图像融合等技术手段，大范围、多层次、多视角获取反映自然资源调查监测信息的遥感数据。同时，基于遥感影像数据集群分布式处理技术，对海量多源自然资源调查遥感影像进行处理，集成正射影像自动处理生产线，包括高效的批量影像正射影像校正、拼接和融合。

2.2 数据整合及信息提取技术

多源多尺度的数据整合及信息提取是一项非常复杂而又艰巨的工程，针对原始资料具有不同的数据来源、存储方式、精度要求等特点，数据的整合和信息提取处理步骤可分为：数据收集、样本数据分析、有效数据提取、数据清洗、数据转换、数据关联、数据质量检查等。在数据整合及信息提取过程中，可以结合多源遥感影像数据融合与集群分布式处理、地面调查数据实时动态处理、专题数据与空间数据融合处理、可视化分析、多源异构大数据融合等技术手段，从而实现自然资源数据信息的快速、高效处理。

2.3 外业调查方法

以实地调查获得的底图为基础，采用数字制图系统、“互联网+”或其他有效的技术手段，对内部分类和解译中无法确定边界或属性的自然资源调查图斑进行实地核实、确认和补充调整。在实地调查过程中，收集照片、音频、视频等证据数据，记录调查路线和工作区域信息，并将结果完整地反映在元数据中。

2.4 数据库建设技术方法

通过UML建模语言和面向对象的方法，在成熟的对象关系型空间数据库模型的基础上，设计开发自然资源调查监测数据库。根据自然资源调查监测数据数据库建设的具体功能要求，设计开发工具数据入库检查、处理和存储软件，对自然资源调查监测数据进行批量入库检查、客观化处理、数据入库，将各种数据按照集中统一的特点存储在通用空间数据库或文件系统中，实现了调查监测数据数据库建设的一体化，实现了自然资源调查和监测成果数据的综合管理、统计分析、成果展示等功能。

2.5 统计分析技术方法

以自然资源调查监测成果数据为基础，对多种自然资源调查监测成果统计单元构建，采用算术平均、空间量算、极值法、比值分析法、指数计算、极差法、综合分析等不同方法，从另外的维度综合分析自然资源的空间分布、组成结构等，揭示自然资源的分布规律和发展趋势。

3.数据融合方案

基于台山市国土“三调”数据与森林资源管理“一张图”，以“内业为主、外业为辅”的原则对接融合，深入剖析国土“三调”数据和森林资源管理“一张图”在调查标准、调查时点、地类划分等方面存在的异同点，以国土“三调”地类为判定依据，对两套数据林地地类对照关系进行梳理和认定，对无法直接认定的林地对照类型，结合高分辨率遥感影像、数字高程模型、数字表面模型、国土“三调”外业照片等，开展地类内业认定，对内业无法判定的图斑进行外业核查、实地拍照取证，从而确定需要修改的图斑，完善对接融合工作，进而获取国土与森林资源调查“一张底图”，数据融合方案流程如图1所示。

3.1 数据预处理

为达到自然资源三维立体化管理目标，实现国土“三调”数据“三维化”“实体化”，夯实“一张底图”基础，开展国土“三调”数据三维“底图”核查，分析处理逻辑不合理图斑。同时，以国土“三调”数据为依据，对森林资源管理“一张图”开展完整性检查与处理、地类融合、坐标系转换等预处理工作。

3.2 属性标识与图形处理

叠加预处理后的国土“三调”数据和森林资源管理“一张图”，保留国土“三调”数据中所有原始属性信息和林业所有属性字段，添加“不一致标注”等字段，开展图形关系处理，包括碎斑合并、狭长斑处理、尖锐角处理以及拓扑关系处理等。碎斑和狭长面处理如图2所示。

图1数据融合方案流程图

图2图形处理样例

3.3 不一致图斑提取

首先，提取国土“三调”数据地类与森林资源管理“一张图”林地地类的不一致小斑或图斑，并进行不一致标注；若森林资源管理“一张图”为非林地或非林业部门管理林地，地类以国土“三调”数据地类为准，不进行不一致标注。同时，国土“三调”数据公布前发生违法违规改变林地用途的，须标注违法违规情况。然后，对国土“三调”数据地类与林业地类进行一致性关系对照梳理，并标记是否核实。

3.4 内业认定

以地类现状为认定依据，以国土“三调”分类标准为认定标准，对所有不一致图斑进行内业认定，不一致图斑认定到一级类，若特征明显清晰，可认定至二级类。优先使用2020年度国土变更调查影像进行地类认定，对于影像纹理特征不明显、无法认定的图斑，结合最新的高分辨率遥感影像和实地照片辅助认定。通过以上两种影像仍无法认定，结合点云、数字高程模型、数字表面模型进一步认定。若使用上述参考数据，均无法通过内业认定的不一致图斑，需要开展外业核查。

3.5 外业核查

对内业直接认定的图斑类型，进行外业抽样复核；对内业无法准确判断的不一致图斑，按国土变更调查和森林资源管理“一张图”更新要求，进行现状地类外业核查，重点核查疑似违法用地图斑、公益林核减图斑、城镇村周边图斑与大面积图斑。外业核查时，使用国土“三调”分类标准，重点核查图斑认定到二级类，非重点核查图斑可认定到一级类。

外业核查应从不同角度拍摄能反映实地现状的照片，供后续举证上报、图斑审核使用；对于无法到达的外业核查图斑和通过外业样本库无法判定地类的非重点核查图斑，保留疑问图斑标识，方便后续对接工作。

同时，县区在国土“三调”数据与森林资源管理“一张图”对接融合和核查工作中，需要核定林地的范围界线：公益林变化图斑、林转非变化图斑。

3.6 内业整理

外业核查完成后，整理核查成果，对确定需要修改的图斑，在对接融合底图中标注。其中，如果需要修正国土“三调”数据的图斑，按国土变更调查的要求进行上报，通过国家审核的图斑，更新对接融合底图，最终通过国土变更调查更新国土“三调”数据；如果需要修正森林资源管理“一张图”，按照森林资源管理“一张图”更新原则，修正林业数据，更新对接融合底图，最终通过森林资源管理“一张图”年度变更调查更新森林资源管理“一张图”。两套成果融合后如图3所示。

图3融合后成果样例

4.结束语

自然资源调查监测涉及领域广，综合调查队伍缺乏，需要有效整合现有各部门、各专项调查监测队伍。当前，如何构建统一的空间规划体系是迫在眉睫的举措。针对地方数据标准、技术难题、利益协调机制等诸多问题，以各类空间规划的信息平台、工作底图和数据标准的统一为基础，加快编制和实施统一的国土空间规划体系，以有效实现融合，促进自然资源的开发利用和保护。因此，本文基于数据融合技术，对接整合台山市区域的国土“三调”数据与森林资源数据，从而形成同时满足国土与林业管理需求的高集成通用数据底图，用以保证将来山水林田湖草整体统一“一套数”的顺利推动实施。从结果上说，台山市国土“三调”与森林资源“一张图”数据的高度融合推进自然资源管理信息技术的发展，为自然资源监管制度体系提供技术支持，促使自然资源管理向标准化和系统化迈进，有利于建立集中统一、监管有效、综合协调和运行高效的自然资源管理体制，对于助推国家生态文明建设具有深远的意义。