国土三调数据与地理国情数据融合可行性分析核心探寻

文／杨世花 白银市自然资源局 甘肃白银 730900

引言：

第三次国土调查对国土资源的分布、类型以及数量等数据进行全面地了解，并准确掌握了全国范围内国土资源的具体利用和变化数据，为监管国土资源用途、开展空间资源规划以及生态修复治理等各项工作提供了重要的参考依据，有力地促进了我国空间治理能力的提升。而地理国情数据则是通过地理国情监测以及普查工作所获得的数据信息，是对我国地理自然资源分布情况、生态格局和开发利用情况在空间以及时序上的变化的客观反应，为准确解释自然生态环境与社会经济发展之间的关联性提供了数据基础。国土三调与地理国情数据存在潜在关系，如能对二者进行融合分析将获得更加全面准确的数据信息。因此论文将根据甘肃省白银市的国土三调以及地理国情数据，采用空间分析方式对其融合可行性进行分析研究，以推动我国统一的资源监测调查体系的构建。

1、国土三调数据与地理国情数据特点分析

国土三调数据与地理国情数据均是针对我国除港澳台地区以外所有陆地领土地表情况的全面调查监测，数据反映了全国各类土地资源的利用情况以及变化。但是国土三调数据与地理国情数据在组织方式、内容指标以及技术手段等方面均存在一定的差异，不同类型数据的特点以及侧重点也各不相同。地理国情数据将对土地覆被的自然以及人文地理要素的分布情况以及所包含的自然属性作为了监测调查的侧重点，其对地表覆被进行了精细的类别划分，共包括二级类以及三级类123个，类别数量远远超过国土三调数据中二级类加细化类的67个类别。不过地理国情数据在一些内容指标中的管理属性信息存在缺失现象，以其一级类中的房屋建筑为例，其分类指标仅包括了密度以及高度，并未描述建筑物用途等信息。与之相对应的国土三调数据中则包括了多个建筑设施有关的用地类别，因此如能够实现国土三调数据与地理国情数据的融合，则能够对地理国情数据进行有益的补充丰富。

与地理国情数据相比，国土三调数据则将调查土地属性信息以及利用状况作为了侧重点，根据土地资源规划管理需要以及社会经济发展要求等进行数据的采集处理。不过国土三调数据存在未能与自然资源调查中的部分种类指标实现对应的问题，其分类精度未能满足数据应用的实际需要。以荒地资源为例，在国土三调数据中缺乏对废弃地以及荒野地相对应的类别。另外，国土三调数据也缺乏海域分类，不过在地理国情数据则应设有海面这一二级类类别可以与之相对应。因此，国土三调数据也需要通过与地理国情数据的融合来对其分类体系加以进一步的细化补充，以提高数据类型的丰富，从而为我国土地资源的用途管制、空间规划以及生态保护工程的实施提供更加完善的数据基础。

2、国土三调数据与地理国情数据差异研究

2.1 国土三调数据与地理国情数据在影像精度方面存在差异性

在国土三调工作中，根据城市地区地物特征的不同对采集影像资料的精度有不同的要求。其中城镇地区由于地物的复杂程度较高，对数据采集精度有较高的要求，所采集的遥感影像的分辨率应达到0.2m的精度水平，而农村地区地物相对简单，在土地调查中所采集的遥感影像分辨率能够达到1m精度即可，但应确保全面覆盖测区范围。与之相比，地理国情数据主要是通过国产高分卫星等各类型高精度卫星进行遥感影像的采集，同时也涵盖了国内外通过商业卫星所获取的遥感影像数据，其一般地区的影像资料的分辨率精度为2.5m以上，而在特殊地区的遥感影像分辨率则能够达到1m以上。国土三调数据与地理国情数据在遥感影像数据精度方面的差异较为明显。

2.2 国土三调数据与地理国情数据在数学基础方面存在差异性

在国土三调工作中主要将高斯—克吕格模式作为其投影方式，且国土数据一般按照3o进行分带，同时其分幅图则包括了1:10000、1:5000以及1:2000等比例尺标准数据。而地理国情数据与国土三调数据的相比，其在根据任务区对数据进行组织时主要是以地理坐标系为基础，并将“度”作为经纬度值的单位；但其在根据分幅方式对数据进行组织时则也做分带处理，分带标准一般为6°。因此国土三调数据与地理国情数据的数学基础不同。

2.3 国土三调数据与地理国情数据在数据采集方面存在差异性

所谓数据采集精度主要是指影像资料中不同地类位置以及要素界限与其对应地类方位以及边界线采集数据之间的匹配程度。国土三调工作中所采集的专项用地调查、土体利用现状以及权属调查等各项数据，如果存在图像边界无法衔接的现象时需根据权属协议书、影像数据以及外业调查数据等加以核对查实，然后对图形边界进行相应的调整，以便将调查界线以及所有要素采集界线偏差控制在0.2mm以内。而在地理国情监测工作中，所采集的影像资料上存在明显分界的地理要素定位点以及边界精度均应不得超过5个像素。当存在阴影、高层遮挡建筑物或者树木时，影像数据的采集精度应控制在10个像素以内。这主要是由于地理国情监测主要利用卫星进行遥感影像的采集，受卫星侧视角的限制，其在采集一定高度范围内的地物影像时往往会存在位移变形等情况，必须对遥感影像数据进行必要的处理，以确保其达到数据采集精度要求。通过以上分析可知，国土三调数据与地理国情数据存在明显的数据采集精度差异。

2.4 国土三调数据与地理国情数据在分类体系方面存在差异性

国土三调数据与地理国情数据在数据采集指标以及数据采集方式上均具有各自的特点。其中国土三调主要是按照国土三调的技术规程要求以及土地管理标准对地类进行划分。在国土三调数据中主要包括一级类13个、二级类55个，同时有部分二级类中还包括若干细化后的三级类。而在地理国情数据分类中，在种植土地类中涵盖了园地以及耕地两个类型，在林草覆盖中则包括草地以及林地这两个类型。此外，在地理国情数据的地理单元中还增加了城镇发展边界、饮用水源和基本农田保护区以及生态红线保护区等。在其社会经济单元中则增加了收费停车场以及保障性住房区等。地理国情数据共包括了一级类10个、二级类59个以及三级类107个。通过上述分析可知，国土三调数据与地理国情数据的分类体系差异也较为明显。

3、国土三调数据与地理国情数据潜在关联性研究

在对国土三调数据与地理国情数据之间的关联性进行分析时，应在可比较口径条件下对国土三调数据与地理国情数据的制作获取方法、内容指标等开展定性分析研究，以确定二者之间的对应关系，并应在此基础上对两类数据的互补性加以进一步的明确，从而为国土三调数据与地理国情数据之间匹配关系的构建奠定良好的基础。

根据对两类数据指标的分析可知，在国土三调数据的一级类林地、草地、耕地和种植园用地等类型与地理国情数据一级类林草覆盖以及种植土地的数据指标存在对应关系。在此基础上按照国土三调技术规程以及地理国情监测工作的相关要求，可以获得国土三调数据中的二级类果园类别在地理国情数据中被进一步细分为草木果园、乔灌果园以及藤本果园等三级类，而其他园地类别则在地理国情数据中被细化为其他经济性草本苗木、乔灌苗木以及藤本苗木等三级类类别。公园与绿地在细化后则包括花圃的二级类以及绿化草地的三级类，细化后的其他林地类别则可以下设苗圃这类别。国土三调数据中的乔木林地类型在地理国情数据中被细化成了针阔混交、阔叶以及针叶林等三级类。而国土三调数据的其他林地以及其他草地类别也在地理国情数据中被进一步细化后建立了相应的三级类。与之相对应的是在地理国情数据中花圃这一二级类中可以将国土三调数据中的公园与绿地属性加入其中，而其苗圃、天然草地以及绿化草地等类别也可以加入国土三调数据中的相关属性信息。在国土三调数据中的城镇村道路用地、铁路用地、公路用地以及轨道交通用地等二级类在地理国情数据中均被细化为多个三级类内容指标，其公共管理与公共服务用地这一一级类在地理国情数据中则被细化出了高教用地类别以及露天体育场类别。而特殊用地以及水工建筑用地等类型在地理国情数据中也均被细化，且与对应所有细化类别的国土三调数据中的属性信息也均能够对地理国情数据加以补充丰富。

同时，国土三调数据中的采矿用地这一二级类按照相关技术规程以及指标要求，能够对应地理国情数据中的对房屋以及露天采掘场等二级类类型，且这2个二级类类别被细化为三级类类别9个。国土三调中的裸岩石砾地则被细化为岩石地表以及砾石地表这2个二级类，冰川及永久积雪类别则为分为了常年积雪以及冰川这2个三级类。细化后的各类别与国土三调数据中对应的类别属性信息也能够对地理国情数据加以补充。根据对国土三调数据与地理国情数据的综合性分析发现，地理国情数据中房屋建筑这一一级类以及构筑物中的部分二级类类别和国土三调数据类别之间的关系尚不明确。而国土三调数据中的如公共管理与公共服务用地、特殊用地、湿地以及商业服务用地等一级类类别也没有与地理国情数据的分类体系形成较为明晰的对应关系。这种非对应性是国土三调数据与地理国情数据差异化特点的具体表现，因此要确定这两类数据指标之间的最佳匹配还需要通过空间分析方式对相关矢量数据图层进行进一步的分析研究。

4、国土三调数据与地理国情数据融合可行性研究

4.1 国土三调数据与地理国情数据融合可行性框架分析

根据国土三调数据与地理国情数据在组织方式、指标体系以及技术手段等各项差异性特征，在对二者融合可行性进行分析时应首先对两类数据进行定性分析，以判断其数据指标是否具有互补性，从而获得可行性融合的基础。在可行性分析时应以国土三调数据与地理国情数据的地类定义以及划分规则为基础进行所有地类匹配关系的构建，之后再对相同区域以及相同时间段内的国土三调数据与地理国情数据进行矢量数据的空间叠加研究以及Python脚本的边界，以便对两图层所有图斑的重叠度以及重叠面积等进行计算，并应根据地类匹配关系以及具有较高分辨率的遥感影像治理对不同地类间的对应关系加以明确，进一步完善补充国土三调数据与地理国情数据，从而使地表覆被数据的分类更加丰富，且能够获得更加完整的属性信息，为国土空间规划以及资源监测调查提供更加可靠的参考依据。

4.2 国土三调数据与地理国情数据匹配关系构建

在构建国土三调数据与地理国情数据之间的匹配关系时，应将逐级归并、内涵一致以及地类细分作为匹配的基本原则。其中逐级归并主要指的是从最细类开始进行匹配，并逐步按照层级完成向上归并处理，而内涵一致则是指应确保国土三调数据与地理国情数据具有一致的地类定期。此外，还应确保匹配涵盖最细地类，避免出现遗漏的情况。按照上述原则可以在国土三调数据与地理国情数据之间确立指标类别的相互补充性，且可以按照无对应、1对1、1对多或者多对1的方式完成匹配关系的构建。地理国情数据能够为国土三调数据中对应的属性类别加以补充，而地理国情数据中的分类则可以通过与国土三调数据的融合得到进一步的细化。例如国土三调数据中的与建筑设施有关的公共管理与公共服务用地、商业服务用地、水域及水利设施用地和住宅用地等，以及其下级细化类型等与地理国情数据中的房屋建筑这一一级类别中的5个二级类以及8个三级类存在相互补充的对应关系。

5、以甘肃省白银市国土三调数据与地理国情数据为例的融合可行性验证分析

5.1 研究区域概况

为进一步分析国土三调数据与地理国情数据融合可行性，在本次研究中抽取了甘肃省白银市某县（区）国土三调数据一级同一时间段的地理国情数据。该研究区域内的地类图斑由于涵盖了山地、种植土地、林地、草地、道路、建筑区一级裸地等多种类别，因此较为适应对国土三调数据与地理国情数据的融合可行性进行分析。在对比分析时应按照国土三调以及地理国情监测等相关技术规程要求选择矢量数量。

5.2 通过空间分析技术验证该地区国土三调数据与地理国情数据融合可行性

对该地区的国土三调数据与地理国情数据进行对比分析时，由于二者的面状矢量数据为同一坐标投影，因此可以应用GIS系统中所提供的空间叠加分析软件以及Python脚本对二者的融合可行性展开研究。在本次研究中主要以当地国土三调与地理国情中的房屋建筑类别数据为基础，对该类型地理国情数据中的管理属性与国土三调数据是否存在互补性进行分析。研究时应首先通过ArcGIS软件的应用对国土三调数据的DLTB矢量图层以及地理国情数据中的LCA矢量图层进行叠加相交处理，从而获得国土三调数据与地理国情数据的叠加图斑图层。然后根据图斑的叠加处理结果在地理国情数据中选择地类名称、编码等各项属性信息，并将对应的房屋建筑一级类图斑以及叠加的国土三调数据图斑提取出来。之后应根据Python脚本对国土三调数据的各类图斑与地类国情数据中的房屋建筑类图斑之间的重叠率以及重叠面积进行计算，而计算结果中重叠率最高的各房屋建筑图斑和国土三调图斑之间即存在属性对应关系，且该对应属性也就是补充属性的最佳结果。根据在国土三调数据与地理国情数据之间构建的匹配关系以及国土三调图斑中与各房屋建筑图斑之间对应的最大重叠率和最大重叠面积的地类就可以对最佳匹配类型加以确定。之后应通过Python脚本的编写完成其他地类编码及名称的提取，且应在地类国情数据的房屋建筑属性中添加相关信息，从而使地类国情数据的管理属性信息得到补充完善。

根据国土三调数据与地理国情数据在图斑提取以及指标定义方面的差异化特征，在二者的融合可行性研究中应注意二者在为同一地物赋予属性时也会存在一定的差异，这会导致边界范围的提取数据并不完全一致，因此在对国土三调数据与地理国情数据的矢量数据进行叠加处理后的结果进行提取时，应将国土三调数据以及地理国情数据属性中房屋建筑图斑同时进行提取。对该研究区域的国土三调数据与地理国情数据进行了叠加处理计算，以获得区域国土三调数据中与地理国情数据图斑之间最大重叠率的类别，同时在研究中也分别对各类别的重叠率逐一进行了计算。重叠率计算结果表明，地理国情数据中农村宅基地类别的管理属性能够通过该图斑获得有效的补充丰富。以Python脚本的计算结果还能够准确掌握国土三调数据各类图斑和地理国情数据中所有房屋建筑图斑之间的重叠程度，因此可以将地理国情数据图层图斑的序号作为标识，其具有唯一性特点，然后对国土三调数据中各项图斑与所有房屋建筑图斑之间最大重叠率的属性信息进行提取和计算。由于地理国情数据与国土三调数据之间往往存在一对多的重叠关系，因此在提取时应选择最高重叠率以及最大重叠面积图斑和其对应属性作为最佳对象与相关地理国情图斑构建匹配关系，并应通过Python脚本地理国情数据内写入最佳匹配属性，从而对地理国情数据属性加以补充完善。地理国情数据管理属性在融合了国土三调数据后更加完善，图斑属性中有效补充了空闲地、农用地、工矿用地以及城镇住宅用地等管理属性，充分说明国土三调数据与地理国情数据能够实现融合分析，其可行性得到了验证。而地理国情数据也同样能够作为国土三调数据的补充丰富，从而使两类数据优势得到更加充分地发挥，从而为数据应用奠定良好的基础。

结语：

国土三调数据与地理国情数据都是自然资源调查监测中的重要数据来源，虽然二者在很多方面都存在一定的差异性，其数据特点以及数据优势各不相同，但是二者仍存在互补性等潜在关系，因此具备了相互融合的可行性基础。在对国土三调数据与地理国情数据融合可行性进行研究时，应充分考虑研究区域的特点以及地物分类特征，加强对目标区域地貌条件和相关影像数据的分析，以确保两项数据指标能够实现融合匹配，从而为我国资源的监测管理、环境保护及生态修复工程的开展以及国土空间规划等提供更加精确全面的参考依据。