地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)在土地監(jiān)管中的初步應(yīng)用研究

郭冬娥，江 娜，郭永亮

(1.山東省地理信息中心，山東 濟(jì)南 250013； 2.山東省國(guó)土測(cè)繪院研發(fā)中心，山東 濟(jì)南 250013；3.中國(guó)海監(jiān)乳山市大隊(duì)，山東 威海 264500)

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地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)在土地監(jiān)管中的初步應(yīng)用研究

郭冬娥1，江 娜2，郭永亮3

(1.山東省地理信息中心，山東 濟(jì)南 250013； 2.山東省國(guó)土測(cè)繪院研發(fā)中心，山東 濟(jì)南 250013；3.中國(guó)海監(jiān)乳山市大隊(duì)，山東 威海 264500)

通過(guò)對(duì)地理國(guó)情普查中地表覆蓋分類數(shù)據(jù)與土地變更調(diào)查中的地類圖斑數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，探討了地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)在土地資源保護(hù)、土地監(jiān)管中的應(yīng)用。深入分析兩類數(shù)據(jù)，通過(guò)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系定性分析并計(jì)算空間重合率，通過(guò)來(lái)源—去向矩陣定量分析兩類數(shù)據(jù)的異同；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合土地監(jiān)管熱點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)在土地宜農(nóng)性評(píng)估、潛在建設(shè)熱點(diǎn)區(qū)域定位、建設(shè)用地監(jiān)管及建設(shè)過(guò)程追蹤等方面可以發(fā)揮作用。

地理國(guó)情普查；地表覆蓋分類；土地；轉(zhuǎn)移矩陣；建筑工地

一、引 言

地理國(guó)情是指那些與地理相關(guān)的自然和人文要素的國(guó)情，它從空間角度反映一個(gè)國(guó)家自然、經(jīng)濟(jì)、人文的狀況[1]。地理國(guó)情普查分類對(duì)象主要包括地表形態(tài)、地表覆蓋分類、地理國(guó)情要素3個(gè)方面[2]。數(shù)據(jù)依“自然優(yōu)先、現(xiàn)狀優(yōu)先”的原則采集，具有客觀性、公正性、高精度的特點(diǎn)，以第三方身份為其他行業(yè)管理與決策支撐提供了新的視角。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，土地利用不斷發(fā)生變化，國(guó)土部門對(duì)于土地的監(jiān)管力度持續(xù)加強(qiáng)，土地資源的監(jiān)管和變化監(jiān)測(cè)一直是研究熱點(diǎn)。鮑桂葉等通過(guò)不同的信息提取方法，從遙感影像中提取土地利用信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[3-6]；張新長(zhǎng)等將遙感與GIS技術(shù)結(jié)合，進(jìn)行土地利用空間結(jié)構(gòu)變化分析[7-9]；萬(wàn)江波等基于土地利用轉(zhuǎn)移矩陣監(jiān)測(cè)區(qū)域土地應(yīng)用演變[10-11]。已有研究或使用的影像數(shù)據(jù)源分辨率較低，監(jiān)測(cè)尺度較大，難以滿足土地利用精細(xì)化監(jiān)管的要求；或僅基于遙感解譯角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，較少關(guān)注土地的社會(huì)屬性。在實(shí)際進(jìn)行土地資源監(jiān)管時(shí)，既需要土地部門的專業(yè)數(shù)據(jù)作為管理基礎(chǔ)，也需要高精度的第三方數(shù)據(jù)對(duì)土地專業(yè)調(diào)查成果進(jìn)行補(bǔ)充和監(jiān)督印證。以此為出發(fā)點(diǎn)，本文基于地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)與土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，明確數(shù)據(jù)的關(guān)系及地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，并探討地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)在土地監(jiān)管中的應(yīng)用方向和服務(wù)點(diǎn)，以促進(jìn)地理國(guó)情普查成果的應(yīng)用。

二、研究方法

本文研究方法的技術(shù)流程如圖1所示。

1) 分析數(shù)據(jù)關(guān)系：通過(guò)對(duì)地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)與國(guó)土部門的土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)，以及其分類體系確定原則、內(nèi)容差異、空間基準(zhǔn)等進(jìn)行分析，確定兩類數(shù)據(jù)中地表覆蓋分類數(shù)據(jù)(LCA)與地類圖斑數(shù)據(jù)(DLTB)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；按照對(duì)應(yīng)關(guān)系，將LCA重新歸類至土地利用分類體系。

2) 空間對(duì)應(yīng)關(guān)系分析：統(tǒng)一兩類數(shù)據(jù)的空間坐標(biāo)基準(zhǔn)，將土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)由1980西安坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至2000國(guó)家大地坐標(biāo)系；進(jìn)行空間疊加分析，計(jì)算同一地類的空間重合率。

3) 來(lái)源—去向分析：借鑒土地利用類型轉(zhuǎn)移模型[7]，計(jì)算土地變更調(diào)查與地表覆蓋分類數(shù)據(jù)的來(lái)源—去向關(guān)系矩陣，并分析差異原因；為保證計(jì)算速度，將兩類數(shù)據(jù)柵格化后再進(jìn)行分析。

4) 土地監(jiān)管應(yīng)用：通過(guò)對(duì)兩類數(shù)據(jù)關(guān)系進(jìn)行深入分析，結(jié)合土地監(jiān)管熱點(diǎn)，輔以多源遙感影像及社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等，從多點(diǎn)分析地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)在土地監(jiān)管中的應(yīng)用。

三、試驗(yàn)與分析

1.試驗(yàn)區(qū)域與數(shù)據(jù)

本文試驗(yàn)區(qū)為山東省東營(yíng)市。東營(yíng)市(36°55′N—38°10′N，118°07′E—119°10′E)位于山東省北部黃河三角洲地區(qū)，東、北臨渤海，西與濱州市毗鄰，南與淄博市、濰坊市接壤，轄東營(yíng)區(qū)、河口區(qū)兩區(qū)和墾利縣、廣饒縣、利津縣3縣，面積7923 km2，是黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心區(qū)域。東營(yíng)市灘涂和鹽堿地多，未利用地面積廣闊，占全市土地面積的38%。

圖1 技術(shù)流程

東營(yíng)市作為山東省第一次全國(guó)地理國(guó)情普查生產(chǎn)區(qū)域，已完成全市數(shù)據(jù)生產(chǎn)，數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性為2014年。其中，地表覆蓋分類數(shù)據(jù)(LCA)約42萬(wàn)個(gè)要素，包含10個(gè)一級(jí)類，分別為耕地(0100)、園地(0200)、林地(0300)、草地(0400)、房屋建筑(區(qū))(0500)、道路(0600)、構(gòu)筑物(0700)、人工堆掘地(0800)、荒漠與裸露地表(0900)和水域(1000)，并細(xì)分為46個(gè)二級(jí)類、79個(gè)三級(jí)類。數(shù)據(jù)采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系、經(jīng)緯度坐標(biāo)。土地變更調(diào)查是在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查成果和以此建立的初始地籍成果的基礎(chǔ)上，對(duì)土地登記和土地統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容每年發(fā)生的變化進(jìn)行調(diào)查，以更新日常地籍成果，滿足變更土地登記和年度土地統(tǒng)計(jì)的需要。東營(yíng)市土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)(DLTB)現(xiàn)勢(shì)性為2013年初，共24.6萬(wàn)個(gè)圖斑，一級(jí)類按照土地用途分為耕地(01)、園地(02)、林地(03)、草地(04)、城鎮(zhèn)村及工礦用地(20)、交通運(yùn)輸用地(10)、水域及水利設(shè)施用地(11)、未利用土地(12)8大類，按經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)、利用方式和覆蓋特征等續(xù)分為30個(gè)二級(jí)類。數(shù)據(jù)采用1980西安坐標(biāo)系，高斯-克呂格3°帶投影，中央經(jīng)線為120°。此外，為進(jìn)行分析，采用2010—2013年度土地變更調(diào)查影像數(shù)據(jù)為底圖；影像大多為0.5 m多光譜、局部為0.5 m全色或優(yōu)于2 m的多光譜數(shù)據(jù)，現(xiàn)勢(shì)性為每年的10—12月；采用2013年0.5 m分辨率航攝影像、2013年2 m多光譜天繪影像作為分析補(bǔ)充數(shù)據(jù)。

2.建立數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系

土地利用數(shù)據(jù)與地表覆蓋分類數(shù)據(jù)無(wú)法一一對(duì)應(yīng)，因此在建立對(duì)應(yīng)過(guò)程中，依照“內(nèi)容含義一致、空間參考一致、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法一致”的原則，以土地利用數(shù)據(jù)為參考，將地表覆蓋分類數(shù)據(jù)重新編碼對(duì)應(yīng)至土地利用分類數(shù)據(jù)體系中。采用全覆蓋方式，將整個(gè)分類體系完整對(duì)應(yīng)，對(duì)于無(wú)法一一對(duì)應(yīng)的類別，根據(jù)“主要對(duì)應(yīng)”的地類進(jìn)行對(duì)照，所有地類面積不重算、不漏算。兩大分類體系中名稱相同的地類在兩個(gè)分類體系中的意義可能不完全一致，對(duì)應(yīng)關(guān)系以指標(biāo)體系中分類的實(shí)際含義為基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)應(yīng)關(guān)系以子類的對(duì)應(yīng)關(guān)系為基礎(chǔ)，大類根據(jù)子類逐級(jí)合并。

3.試驗(yàn)分析

(1) 數(shù)據(jù)差異性分析

計(jì)算土地利用分類數(shù)據(jù)中各一級(jí)類的面積，按照對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算地表覆蓋分類數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的土地一級(jí)類面積。將土地利用數(shù)據(jù)統(tǒng)一至2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，對(duì)兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析，計(jì)算相同地類重合面積占土地利用分類數(shù)據(jù)一級(jí)類的比例。

兩類數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示。整體重合率為52%，其中，耕地重合率最高且較為穩(wěn)定，約為80%；其次為城鎮(zhèn)村及工礦用地，約為70%；其他土地重合率最低，僅為8%。差異存在的主要原因有4個(gè)方面：①首先是兩類數(shù)據(jù)定義體系的差異性。兩類數(shù)據(jù)對(duì)于同一地類的定義并不完全一致，如土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中水域及水利設(shè)施用地、交通用地等的范圍更大，如圖3所示；鹽堿地、林地、草地、園地等大多地類定義并不完全一致。②兩類數(shù)據(jù)指標(biāo)體系存在差異，地類無(wú)法一一對(duì)應(yīng)。兩類數(shù)據(jù)存在一對(duì)多、多對(duì)一、多對(duì)多等各種對(duì)應(yīng)關(guān)系。③由于數(shù)據(jù)采集尺度、綜合原則不一致，地表覆蓋中達(dá)到采集指標(biāo)的狹長(zhǎng)條帶狀的草地、道路路面、碾壓踩踏地表等地物，在土地利用中可能就近歸并入相應(yīng)的地類中，如圖4所示。④數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性不一致。土地利用數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性為2013年，地表覆蓋分類數(shù)據(jù)為2014年，時(shí)間不一致導(dǎo)致實(shí)際地物發(fā)生變化。

圖2 東營(yíng)市及各區(qū)縣兩類數(shù)據(jù)重合情況

圖3 土地利用與地表覆蓋中道路范圍定義不一致

圖4 地表覆蓋中的碾壓踩踏地表在土地中進(jìn)行綜合

(2) 來(lái)源—去向分析

在兩類數(shù)據(jù)關(guān)系定性分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)來(lái)源—去向定量計(jì)算數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)移關(guān)系。為保證計(jì)算效率，將土地利用與地表覆蓋數(shù)據(jù)以2 m為格網(wǎng)大小進(jìn)行柵格化并在ArcGIS軟件中計(jì)算來(lái)源—去向矩陣，結(jié)果見表1。兩類數(shù)據(jù)差異超過(guò)200 km2的地類及其轉(zhuǎn)向關(guān)系如圖5所示。東營(yíng)市轉(zhuǎn)移關(guān)系最明顯且單向的是水域水利設(shè)施用地，達(dá)1647 km2，構(gòu)成來(lái)源包括LCA中的耕地、草地、城鎮(zhèn)工礦用地及其他土地，其中草地的面積最大為548 km2。其他土地的轉(zhuǎn)移關(guān)系分為來(lái)源和去向兩部分內(nèi)容，來(lái)源結(jié)構(gòu)為水域水利設(shè)施用地(主要為新修人工湖、人工河邊的荒漠與裸露地表)，轉(zhuǎn)移去向主要為耕地和草地，大多發(fā)生在鹽堿地區(qū)域，部分鹽堿地表面生長(zhǎng)天然草地，部分被人為開墾為耕地。東營(yíng)市及各區(qū)縣耕地來(lái)源最多的是草地和林地，基本在農(nóng)用地范疇內(nèi)轉(zhuǎn)移；其次為城鎮(zhèn)村及工礦用地，主要由于兩類數(shù)據(jù)存在時(shí)間差異，由人類建設(shè)活動(dòng)引起。

表1 東營(yíng)市土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)地表覆蓋分類數(shù)據(jù)來(lái)源—去向 km2

圖5 東營(yíng)市轉(zhuǎn)換關(guān)系超過(guò)200 km2的地類

(3) 在土地監(jiān)管中的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)客觀、精細(xì)的特點(diǎn)凸顯出來(lái)。結(jié)合土地監(jiān)管熱點(diǎn)，本文認(rèn)為地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)在土地監(jiān)管中有幾個(gè)應(yīng)用點(diǎn)：①兩類數(shù)據(jù)耕地對(duì)應(yīng)關(guān)系最為明確，且側(cè)重點(diǎn)不同，可將地表覆蓋作為第三方數(shù)據(jù)對(duì)耕地轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。通過(guò)耕地來(lái)源—去向分析，發(fā)現(xiàn)宜農(nóng)用地分布情況，對(duì)土地利用的適宜性重新作出評(píng)估，尤其須關(guān)注群眾大范圍的自發(fā)開墾耕地區(qū)域，如在墾利縣黃河入海口處，存在大量其他土地(鹽堿地)轉(zhuǎn)為耕地的現(xiàn)象。②人類建設(shè)活動(dòng)對(duì)土地的影響不僅包括非建設(shè)用地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，農(nóng)用地中耕地轉(zhuǎn)為園地、林地也應(yīng)該引起足夠關(guān)注。耕地轉(zhuǎn)出中，有78%轉(zhuǎn)為苗圃(0250)，有22%為人工幼林(0370)，這可能是由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動(dòng)導(dǎo)致耕地轉(zhuǎn)為賠償價(jià)值較高的林地、園地。重點(diǎn)關(guān)注建筑工地、城鎮(zhèn)周圍或集中連片出現(xiàn)的形狀規(guī)則的人工幼林、苗圃、天然草地。此類區(qū)域可能是下一步建設(shè)熱點(diǎn)區(qū)域。③地表覆蓋分類數(shù)據(jù)可對(duì)城市建設(shè)用地使用情況進(jìn)行監(jiān)管。對(duì)建設(shè)進(jìn)度、建設(shè)與規(guī)劃的符合情況、批而未建等可以起到監(jiān)管的作用。城鎮(zhèn)內(nèi)部(201、202)的大片天然草地，特別是面積較大、形狀規(guī)則的天然草地，可反映城市內(nèi)部建設(shè)用地使用情況，如發(fā)現(xiàn)批而未建的疑似區(qū)域(如圖6所示)；通過(guò)規(guī)劃用地與實(shí)際地表覆蓋的比對(duì)，判斷建設(shè)進(jìn)度是否符合規(guī)劃。④對(duì)新增建設(shè)用地來(lái)源進(jìn)行追蹤。通過(guò)建筑工地的轉(zhuǎn)入來(lái)源分析(如圖7所示)，發(fā)現(xiàn)東營(yíng)市建筑工地主要來(lái)自于未利用地(51%)，其次為城鎮(zhèn)工礦用地(26%)，耕地占比為17%。監(jiān)測(cè)過(guò)程中，通過(guò)多期的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出分析，可以發(fā)現(xiàn)城市建設(shè)熱點(diǎn)區(qū)域和熱點(diǎn)方向。

圖6 城市內(nèi)部的大片規(guī)則天然草地疑似批而未建土地

圖7 建筑工地來(lái)源構(gòu)成

四、結(jié)束語(yǔ)

地理國(guó)情普查的最終目的是應(yīng)用。本文通過(guò)對(duì)土地利用分類數(shù)據(jù)與地表覆蓋分類數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，探討了地理國(guó)情普查成果在土地監(jiān)管中的應(yīng)用。地理國(guó)情普查成果以客觀、精細(xì)的特點(diǎn)，為土地專業(yè)普查提供了監(jiān)督對(duì)比平臺(tái)，其成果在土地管理中也可以發(fā)揮重要作用。隨著地理國(guó)情普查的全面完成、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的持續(xù)開展，以及與土地部門業(yè)務(wù)對(duì)接的深入，地理國(guó)情普查成果將會(huì)在土地資源保護(hù)、土地監(jiān)管中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

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Research on Application of the Geography Census Data in the Land Supervision

GUO Donge,JIANG Na,GUO Yongliang

郭冬娥，江娜，郭永亮.地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)在土地監(jiān)管中的初步應(yīng)用研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2015(7)：75-78.

10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0216

2015-03-03

郭冬娥(1973—)，女，碩士，高級(jí)工程師，主要從事攝影測(cè)量與遙感、GIS方面的研究。E-mail：guode11@yeah.net

江 娜。E-mail：jiangna123321@163.com

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：0494-0911(2015)07-0075-04