地理国情监测数据在资源环境承载能力评价中的应用

殷年

(合肥市测绘设计研究院,安徽合肥 230061)

0 引言

地理国情监测数据(下面简称地理国情数据)是地理国情监测的产品,由地表形态、地表覆盖和地理国情要素等数据组成[1],是一种极为重要的基础信息资源。作为一种精度高、质量稳定、定时更新、内容全面的地理信息数据源,地理国情数据能够提供有广泛深入的行业应用。资源环境承载力是某一时间及区域中,为了维持区域资源环境系统可持续发展所能承受的人类活动的最大能力。资源环境承载力是描述人类活动尤其是经济活动与环境相协调能力的重要指标,在经济社会可持续发展的过程中发挥着重要的指导作用[2]。总的说来,目前我国资源环境承载力研究总体处于上升发展阶段[3]。

数据源的质量与获取成本是制约资源环境承载能力评价质量和应用的重要因素。许明军[4]等在调查西南山区资源环境承载能力时明确指出,限于资料的可得性和数据的连续性,一些基础数据还有欠缺,造成研究存在一定局限性。刘凯[5]等在对城镇化的资源环境承载能力研究中提出,评价数据源会影响评价指标的选取,很多合理的评价指标因为数据的缺失被废弃。牛方曲[6]等在西藏资源环境承载能力研究中指出,更细尺度的数据能够更好的评价资源环境承载能力。

可见,数据源是影响资源环境承载能力评价效果的重要因素,拓宽数据来源、提高数据质量是提高资源环境承载能力评价质量的关键。地理国情数据具有多样性、准确性、完整性和及时性的特点,在资源环境承载能力研究领域将发挥重要的作用。

由于地理国情数据及产品有其专有定义和体系,与资源环境承载能力所需数据在目标、定义、尺度、精度等方面都有所不同,需要将其提取与转化为适用于资源环境承载能力评价的数据。这种将已有的规范化数据按需求进行提取与转化,输出成符合另一标准体系要求的数据的过程,称为数据转译。本文探讨了地理国情数据在资源环境承载能力评价数据源中的作用,并以某地资源环境承载能力评价中的地理国情数据转译为例,研究了地理国情数据与资源环境承载能力之间的转译方法,形成了数据转译指标体系。

1 地理国情监测与资源环境承载能力

1.1 地理国情数据

地理国情数据是从空间角度反映国家自然、经济、人文的状况的数据,包括了地表形态、地表覆盖和地理国情要素数据等数据成果库,还包含了各地专项普查数据库、专题数据库、地理国情统计分析成果,成果类型十分丰富;同时地理国情数据具有精度高、质量稳定、可靠的特点。地理国情监测是一项持续性的工作,地理国情数据每年持续更新,具有很强的时效性。可见,地理国情数据是一种优质的空间及统计数据源。

1.2 资源环境承载能力评价

资源环境承载能力尚未形成一套统一的理论与方法体系。不同学者对资源环境承载能力的理解不同,调查区域的调查目标、区域现状存在差异,可获取的评价数据的不同都会影响评价指标的构建。虽然资源环境承载能力评价指标体系多样,但仍然存在公认的基础评价内容,如土地资源承载力、水资源承载力、水环境承载力、大气环境承载力等。这些评价内容在不同应用中侧重点会有所不同,但都需要大量、多样和准确的数据作为支撑,这些数据不仅限于传统的统计数据,更包括了具有空间属性的土地利用数据、水资源分布数据、林地分布数据等。

1.3 两者之间的关系

相较于传统统计数据,地理国情数据真实可靠、准确权威并且动态更新,能够提供资源环境承载能力评价所需要的基本信息。但由于地理国情数据及产品有其专有定义和体系,与资源环境承载能力基础数据的目标、定义、尺度、精度等都不尽一致,所以需要研究两者的数据转译方法。只有在经过一系列针对性的处理后,地理国情数据才能准确合理地应用于资源环境承载能力评价。

2 转译方法

2.1 转译内容

在资源环境承载能力评价体系中,由地表覆盖数据转译可得到的基本农田、一般农用地等地表状态数据,由路网数据转译可得到的交通便捷性评价因子,由行政区划数据可转译得到的城市氛围评价数据,由DEM 数据可转译得到的坡度坡向数据。

2.2 数据转译流程

如图1所示,本文提出的数据转译流程主要包括数据输入、构建转化指标体系、数据预处理、数据提取转化和数据输出。

构建数据提取转化指标体系指根据目标地区承载力评价的具体要求,分析评价数据所需指标,并与已有地理国情数据建立联系,并确定数据转译方法;数据预处理包括坐标转换、工作范围确定和单位统一等内容;经过数据提取与转化将空间属性信息转换为资源环境承载能力评价的可用信息。最后输出数据作为资源环境承载能力评价的基础数据。

环境承载力评价采用了开发适宜性这一指标来评价某个区域是否适合开发利用。所谓开发适宜性,是指某个区域的某一项影响因子是否有利于土地的开发利用,这个影响因子越不适合开发,开发适宜性赋值越小,反正越大。例如基本农田区域不允许进行开发利用,因此定义为强限制性因子,所在区域的适宜性赋值应为0,意味完全不适宜开发;一般农用地区域较不适宜被再次开放利用,因此定义为较强限制性因子,需要根据农用地种类进行适宜性赋值。

表1所示是经过模糊判断矩阵得到的建设开发适宜性评价指标权重,其中基本农田、一般农用地、交通便捷性、城市氛围和坡度5类由地理国情数据转译得到[7]。数据源包括地理国情调查得到的永久基本农田专题数据、地表覆盖数据和DEM 数据。

表1 建设开发适宜性评价各指标权重Tab.1 Index weights for construction and development suitability evaluation

2.3 数据转译指标体系

本文主要实现了基本农田分类提取、一般农用地分类提取、交通条件分析、城市氛围、坡度区提取五项由地理国情监测数据向资源环境承载能力评价的转译指标构建。表2中列举了地理国情数据的转译指标体系,以及输出适用于资源环境承载能力评价使用的栅格数据的方法。

表2 数据转译指标体系Tab.2 Data translation system

3 数据转译与建设适宜性评价结果

依照提出的转译流程与方法,本文实现了由地理国情数据向资源环境承载能力评价数据的转译。转译得到了基本农田、一般农用地、交通便捷性、城市氛围和坡度,转译结果为栅格图层,方便进一步的指标计算。

适宜性评价的计算公式[7]如式(1)所示:

公式中:E为单位适宜性最终得分;j为强限制性因子代码;k为较强限制性因子代码;Fj为第j个强限制性因子的适宜性分类赋值;fk为第k个较强限制性因子的适宜性分类赋值;Wk为第k 个适宜性因子的权重;m 为强限制性因子个数;n为较强限制性因子个数。

根据计算得分,将建设开发适宜性划分为事宜建设用地和特别不适宜建设用地,以某地地理国情监测数据为例,其建设适宜性结果如图2所示。

图2 建设适宜性评价结果Fig.2 Result of construction suitability

4 结语

本文将地理国情数据作为数据源实现了资源环境承载能力评价。以实测数据为例,给出了地理国情数据转译为资源环境承载能力评价数据源的思路与方法,并通过实践验证了方法的正确性与可靠性。本文仅仅实现了特定的转译方法,其普适性有待进一步验证。地理国情数据作为一种精度高、质量稳定、现势性强的空间数据,有广泛的应用空间,期望通过本研究能够为拓展地理国情数据的应用深度与广度,以及拓宽资源环境承载能力评价的数据来源提供一定的参考。