地理国情普查数据在土地监管中的初步应用研究

2015-05-08郭冬娥郭永亮

测绘通报 2015年7期

关键词：国情普查土地利用

郭冬娥，江娜，郭永亮

(1.山东省地理信息中心，山东济南 250013； 2.山东省国土测绘院研发中心，山东济南 250013；3.中国海监乳山市大队，山东威海 264500)

地理国情普查数据在土地监管中的初步应用研究

郭冬娥1，江娜2，郭永亮3

(1.山东省地理信息中心，山东济南 250013； 2.山东省国土测绘院研发中心，山东济南 250013；3.中国海监乳山市大队，山东威海 264500)

通过对地理国情普查中地表覆盖分类数据与土地变更调查中的地类图斑数据进行对比分析，探讨了地理国情普查数据在土地资源保护、土地监管中的应用。深入分析两类数据，通过建立对应关系定性分析并计算空间重合率，通过来源—去向矩阵定量分析两类数据的异同；在此基础上，结合土地监管热点，发现地理国情普查数据在土地宜农性评估、潜在建设热点区域定位、建设用地监管及建设过程追踪等方面可以发挥作用。

地理国情普查；地表覆盖分类；土地；转移矩阵；建筑工地

一、引言

地理国情是指那些与地理相关的自然和人文要素的国情，它从空间角度反映一个国家自然、经济、人文的状况[1]。地理国情普查分类对象主要包括地表形态、地表覆盖分类、地理国情要素3个方面[2]。数据依“自然优先、现状优先”的原则采集，具有客观性、公正性、高精度的特点，以第三方身份为其他行业管理与决策支撑提供了新的视角。

随着经济社会的快速发展，土地利用不断发生变化，国土部门对于土地的监管力度持续加强，土地资源的监管和变化监测一直是研究热点。鲍桂叶等通过不同的信息提取方法，从遥感影像中提取土地利用信息进行动态监测[3-6]；张新长等将遥感与GIS技术结合，进行土地利用空间结构变化分析[7-9]；万江波等基于土地利用转移矩阵监测区域土地应用演变[10-11]。已有研究或使用的影像数据源分辨率较低，监测尺度较大，难以满足土地利用精细化监管的要求；或仅基于遥感解译角度进行监测，较少关注土地的社会属性。在实际进行土地资源监管时，既需要土地部门的专业数据作为管理基础，也需要高精度的第三方数据对土地专业调查成果进行补充和监督印证。以此为出发点，本文基于地理国情普查数据与土地变更调查数据，通过对两类数据进行对比分析，明确数据的关系及地理国情普查数据的特点，并探讨地理国情普查数据在土地监管中的应用方向和服务点，以促进地理国情普查成果的应用。

二、研究方法

本文研究方法的技术流程如图1所示。

1) 分析数据关系：通过对地理国情普查数据与国土部门的土地变更调查数据，以及其分类体系确定原则、内容差异、空间基准等进行分析，确定两类数据中地表覆盖分类数据(LCA)与地类图斑数据(DLTB)的对应关系；按照对应关系，将LCA重新归类至土地利用分类体系。

2) 空间对应关系分析：统一两类数据的空间坐标基准，将土地变更调查数据由1980西安坐标系转换至2000国家大地坐标系；进行空间叠加分析，计算同一地类的空间重合率。

3) 来源—去向分析：借鉴土地利用类型转移模型[7]，计算土地变更调查与地表覆盖分类数据的来源—去向关系矩阵，并分析差异原因；为保证计算速度，将两类数据栅格化后再进行分析。

4) 土地监管应用：通过对两类数据关系进行深入分析，结合土地监管热点，辅以多源遥感影像及社会经济数据等，从多点分析地理国情普查数据在土地监管中的应用。

三、试验与分析

1.试验区域与数据

本文试验区为山东省东营市。东营市(36°55′N—38°10′N，118°07′E—119°10′E)位于山东省北部黄河三角洲地区，东、北临渤海，西与滨州市毗邻，南与淄博市、潍坊市接壤，辖东营区、河口区两区和垦利县、广饶县、利津县3县，面积7923 km2，是黄河三角洲高效生态经济区和山东半岛蓝色经济区的核心区域。东营市滩涂和盐碱地多，未利用地面积广阔，占全市土地面积的38%。

图1 技术流程

东营市作为山东省第一次全国地理国情普查生产区域，已完成全市数据生产，数据现势性为2014年。其中，地表覆盖分类数据(LCA)约42万个要素，包含10个一级类，分别为耕地(0100)、园地(0200)、林地(0300)、草地(0400)、房屋建筑(区)(0500)、道路(0600)、构筑物(0700)、人工堆掘地(0800)、荒漠与裸露地表(0900)和水域(1000)，并细分为46个二级类、79个三级类。数据采用2000国家大地坐标系、经纬度坐标。土地变更调查是在土地利用现状调查成果和以此建立的初始地籍成果的基础上，对土地登记和土地统计的内容每年发生的变化进行调查，以更新日常地籍成果，满足变更土地登记和年度土地统计的需要。东营市土地变更调查数据(DLTB)现势性为2013年初，共24.6万个图斑，一级类按照土地用途分为耕地(01)、园地(02)、林地(03)、草地(04)、城镇村及工矿用地(20)、交通运输用地(10)、水域及水利设施用地(11)、未利用土地(12)8大类，按经营特点、利用方式和覆盖特征等续分为30个二级类。数据采用1980西安坐标系，高斯-克吕格3°带投影，中央经线为120°。此外，为进行分析，采用2010—2013年度土地变更调查影像数据为底图；影像大多为0.5 m多光谱、局部为0.5 m全色或优于2 m的多光谱数据，现势性为每年的10—12月；采用2013年0.5 m分辨率航摄影像、2013年2 m多光谱天绘影像作为分析补充数据。

2.建立数据对应关系

土地利用数据与地表覆盖分类数据无法一一对应，因此在建立对应过程中，依照“内容含义一致、空间参考一致、数据统计方法一致”的原则，以土地利用数据为参考，将地表覆盖分类数据重新编码对应至土地利用分类数据体系中。采用全覆盖方式，将整个分类体系完整对应，对于无法一一对应的类别，根据“主要对应”的地类进行对照，所有地类面积不重算、不漏算。两大分类体系中名称相同的地类在两个分类体系中的意义可能不完全一致，对应关系以指标体系中分类的实际含义为基础。同时，对应关系以子类的对应关系为基础，大类根据子类逐级合并。

3.试验分析

(1) 数据差异性分析

计算土地利用分类数据中各一级类的面积，按照对应关系计算地表覆盖分类数据对应的土地一级类面积。将土地利用数据统一至2000国家大地坐标系，对两类数据进行空间叠加分析，计算相同地类重合面积占土地利用分类数据一级类的比例。

两类数据的对应关系如图2所示。整体重合率为52%，其中，耕地重合率最高且较为稳定，约为80%；其次为城镇村及工矿用地，约为70%；其他土地重合率最低，仅为8%。差异存在的主要原因有4个方面：①首先是两类数据定义体系的差异性。两类数据对于同一地类的定义并不完全一致，如土地利用现状数据中水域及水利设施用地、交通用地等的范围更大，如图3所示；盐碱地、林地、草地、园地等大多地类定义并不完全一致。②两类数据指标体系存在差异，地类无法一一对应。两类数据存在一对多、多对一、多对多等各种对应关系。③由于数据采集尺度、综合原则不一致，地表覆盖中达到采集指标的狭长条带状的草地、道路路面、碾压踩踏地表等地物，在土地利用中可能就近归并入相应的地类中，如图4所示。④数据现势性不一致。土地利用数据现势性为2013年，地表覆盖分类数据为2014年，时间不一致导致实际地物发生变化。

图2 东营市及各区县两类数据重合情况

图3 土地利用与地表覆盖中道路范围定义不一致

图4 地表覆盖中的碾压踩踏地表在土地中进行综合

(2) 来源—去向分析

在两类数据关系定性分析的基础上，通过来源—去向定量计算数据间的转移关系。为保证计算效率，将土地利用与地表覆盖数据以2 m为格网大小进行栅格化并在ArcGIS软件中计算来源—去向矩阵，结果见表1。两类数据差异超过200 km2的地类及其转向关系如图5所示。东营市转移关系最明显且单向的是水域水利设施用地，达1647 km2，构成来源包括LCA中的耕地、草地、城镇工矿用地及其他土地，其中草地的面积最大为548 km2。其他土地的转移关系分为来源和去向两部分内容，来源结构为水域水利设施用地(主要为新修人工湖、人工河边的荒漠与裸露地表)，转移去向主要为耕地和草地，大多发生在盐碱地区域，部分盐碱地表面生长天然草地，部分被人为开垦为耕地。东营市及各区县耕地来源最多的是草地和林地，基本在农用地范畴内转移；其次为城镇村及工矿用地，主要由于两类数据存在时间差异，由人类建设活动引起。

表1 东营市土地变更调查数据地表覆盖分类数据来源—去向 km2

图5 东营市转换关系超过200 km2的地类

(3) 在土地监管中的应用

通过对两类数据进行深入分析，地理国情普查数据客观、精细的特点凸显出来。结合土地监管热点，本文认为地理国情普查数据在土地监管中有几个应用点：①两类数据耕地对应关系最为明确，且侧重点不同，可将地表覆盖作为第三方数据对耕地转移情况进行监测分析。通过耕地来源—去向分析，发现宜农用地分布情况，对土地利用的适宜性重新作出评估，尤其须关注群众大范围的自发开垦耕地区域，如在垦利县黄河入海口处，存在大量其他土地(盐碱地)转为耕地的现象。②人类建设活动对土地的影响不仅包括非建设用地转为建设用地，农用地中耕地转为园地、林地也应该引起足够关注。耕地转出中，有78%转为苗圃(0250)，有22%为人工幼林(0370)，这可能是由于经济建设活动导致耕地转为赔偿价值较高的林地、园地。重点关注建筑工地、城镇周围或集中连片出现的形状规则的人工幼林、苗圃、天然草地。此类区域可能是下一步建设热点区域。③地表覆盖分类数据可对城市建设用地使用情况进行监管。对建设进度、建设与规划的符合情况、批而未建等可以起到监管的作用。城镇内部(201、202)的大片天然草地，特别是面积较大、形状规则的天然草地，可反映城市内部建设用地使用情况，如发现批而未建的疑似区域(如图6所示)；通过规划用地与实际地表覆盖的比对，判断建设进度是否符合规划。④对新增建设用地来源进行追踪。通过建筑工地的转入来源分析(如图7所示)，发现东营市建筑工地主要来自于未利用地(51%)，其次为城镇工矿用地(26%)，耕地占比为17%。监测过程中，通过多期的转入转出分析，可以发现城市建设热点区域和热点方向。

图6 城市内部的大片规则天然草地疑似批而未建土地

图7 建筑工地来源构成

四、结束语

地理国情普查的最终目的是应用。本文通过对土地利用分类数据与地表覆盖分类数据的对比分析，探讨了地理国情普查成果在土地监管中的应用。地理国情普查成果以客观、精细的特点，为土地专业普查提供了监督对比平台，其成果在土地管理中也可以发挥重要作用。随着地理国情普查的全面完成、地理国情监测的持续开展，以及与土地部门业务对接的深入，地理国情普查成果将会在土地资源保护、土地监管中发挥越来越大的作用。

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