国土调查与地理国情数据对比分析方法研究

徐 锋，王海涛*，张 娜，孙婷婷，余意伟

（1.湖北省基础地理信息中心（湖北省北斗卫星导航应用技术研究院），湖北 武汉 430074；2.湖北省地图院，湖北 武汉 430074）

2020-01-17，自然资源部发布《自然资源调查监测体系构建总体方案》（以下简称《总体方案》），明确了自然资源调查监测工作的内容。为加快建立自然资源统一调查、评价、监测制度，健全自然资源监管体制，切实履行自然资源统一调查监测职责提供了行动指南。其中，国土变更调查为常规监测，以每年12月31日为时点，地理国情监测为专题监测，以每年6月30日为时点[1]。

因此，开展地理国情监测数据与第三次国土调查（以后简称“三调”）数据对比分析，找出差异性的原因，可为完善自然资源调查体系的分类标准和技术标准的建议提供参考依据，同时提高地理国情监测及土地变更调查的工作效率。

1 主要典型研究情况

关于地理国情监测与国土调查数据的研究，本文介绍几种比较典型的研究情况。文献[2]通过对地理国情监测数据与国土调查数据所依据的2种分类体系进行分析，依照“定义相近、最小细分、逐级合并”原则，以土地利用现状分类为基准，将地理国情不同地类重新对应其中，建立2种分类标准的对应关系[3]。再根据2种分类标准的对应关系，进行不同地类的空间分析和数据统计，计算特定地类的空间重合率，比较两类数据成果在空间分布上的一致性。将高分辨率遥感影像与两类数据进行空间叠置分析对接差异性原因，通过实验分析认为导致差异性的原因为：调查内容与地类定义不一致；数据来源与影像时点不一致；最小上图图斑面积的不一致。

文献[4]认为三调主要侧重于土地权属调查，地理国情主要侧重于土地覆盖的调查，二者在调查内容、影像源、最小调查上图要求、调查数据结构等方面存在一定差异，分析了两者这些方面的关系，并建立了调查分类的对应关系。

文献[5]从基础性地理国情监测与第三次国土调查分类指标体系语义出发，在构建对应关系的基础上，利用GIS空间分析方法对耕地数据从数学基础差异、影像差异分析、分类指标差异分析、图斑勾绘精度差异方面分析探究两者之间的差异及原因。

文献[6]以黑龙江省第三次全国国土调查与地理国情监测项目为研究对象，从主要目标、实施任务、调查方法、精度指标、分类指标等不同层面对第三次全国国土调查与地理国情监测开展了对比分析。

文献[7]通过分析国土调查的分类标准，研究了现有地理国情监测的分类体系，提出了新的分类构想，即以现有国情分类为基础，参考国土三调分类进行扩充完善。

已有研究中大多数是从理论层面进行展开分析，或者就某一地类或者区域展开实验分析，很少提出从实际操作层面对地理国情监测及国土调查数据进行全面的数据对比分析。本文选择湖北省2019年基础性地理国情监测数据和第三次国土调查数据作为研究对象，探讨两者数据对比分析方法及作业流程。

2 分类体系及数据成果分析

《总体方案》要求统一自然资源分类标准，而地理国情和三调的分类标准不一致，所以两者数据对比分析必须考虑分类因素，实现分类的全覆盖。

2.1 地理国情分类及数据

湖北省2019年基础性地理国情监测内容以《基础性地理国情监测内容与指标》（GQJC 03-2019）为基础。监测内容主要包括地表覆盖和地理国情要素2个方面。其中，地表覆盖分类信息反映自然营造物和人工建的属性或状况[8]。

地理国情监测数据成果主要有影像数据及其元数据、地表覆盖和理国情要素监测成果数据及其生产元数据、外业调查数据、遥感解译样本数据、元数据。

2.2 三调分类及数据

依据《第三次全国国土调查工作分类》，三调包括13个“一级类”及56个“二级类”，尤其是将具有重要调节作用的湿地提升至一级分类[9]。

第三次国土调查数据成果主要有以下内容：数据成果和数据库成果。其中数据库成果包括土地利用数据库、土地权属数据库、遥感影像数据库和各项专项数据库。

2.3 分析小结

从调查监测数据内容来看，两者数据表达相似的内容主要为地表覆盖和土地利用图层。

从分类语义来看，两者在耕地、园地、林地、草地、水域、道路在定义上基本是一致的，可参见表1。

表1 地理国情与三调分类映射表（语义一致）

因此，本文选择地理国情的地表覆盖数据（LCRA）与三调的地类图斑数据（DLTB）作为对比分析对象，影像数据作为辅助。根据两者分类语义，采取双向对比分析和单向对比分析相结合的方式实现对比分析。

3 对比分析方法

主要使用面积对比方法、空间对比方法。

1）对比种类：耕地、园地、林地、草地、水域、道路作为双向对比类别；三调中的湿地、商业服务业用地、工矿用地、住宅用地、公共管理与公共服务用地、特种用地、水利设施用地、其他土地，国情中的房屋建筑、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸露地作为单向对比类别。

2）对比基准：采用正反向对比相结合的方式。正向对比以三调数据为基准，用三调的分类图斑裁切国情地表覆盖数据，对分类差异地块进行对比分析；反向对比以国情数据为基准，用三调国情的分类地表覆盖裁切三调地类图斑。

3）数据基础：采用2000国家大地坐标系（CGCS2000），投影方式为高斯克吕格投影，3°分带，与三调地类图斑数据保持一致。

4）数据精度：采用地块的几何面积（平面投影面积），单位为亩；采用四舍五入原则，小数点保留2位。

5）总体情况分析：对国情地表覆盖数据和三调地类图斑数据，进行数据总体情况分析。

6）分类对比分析：对国情地表覆盖数据、三调地类图斑数据，进行分类对比并分析差异性原因。

7）差异性归纳分类：基于分类对比差异性分析结果，根据叠加影像进行差异性分类，并进行标记。

8）差异性汇总统计：对归纳分类后的差异性数据进行汇总。

4 作业流程

根据本文提出的对比方法，结合地理国情与三调的数据特点，可按以下流程开展数据的对比分析工作，如图1所示。

图1 地理国情与三调对比分析流程图

4.1 数据预处理

由于地理国情与三调数据数学基础、范围界线不一致，为了统一对比基础和开展对比分析工作，需要对数据进行预处理。主要为：

1）数据准备。主要包括2019年地理国情监测分区数据和邻省分区数据、影像数据、三调地类图斑数据和三调工作界线数据。

2）统一数据基准。平面坐标系：2000国家大地坐标系（CGCS2000）。投影方式为高斯克吕格投影，根据数据所在区域按3°分带，中央经线以三调数据为基准。

3）数据拼接。由于地理国情监测工作界线跟三调的工作界线不一致，因此，以地级市为单位，将辖区各县的地理国情地表覆盖（LCRA）数据和与之接边的各县地表覆盖数据进行拼接。

4）统一数据范围。为保证地理国情地表覆盖数据范围跟三调数据一致，采用三调的工作界线对地表覆盖数据进行裁剪处理。

5）数据分层。根据对比分析分类对对地表覆盖和地类图斑数据进行分层，以gdb格式进行存储。

6）数据裁切。工作内容主要包括：①用三调分层成果对国情地表覆盖数据进行裁切；②用国情数据分层成果对三调地类图斑数据进行裁切。

7）数据集制作。对比分析数据集主要包括原始的土地利用和地表覆盖数据以及分类裁切的数据，作为开展对比分析的具体对象。

4.2 分类对比分析

1）数据对比：按照分类，将三调（国情）某类数据区域范围内的国情（三调）数据与三调（国情）数据进行对比，通过表、图文字方式进行表达。可形成国情（三调）数据地类面积分布表和数据地类空间分布图。

2）差异性分析：根据数据对比结果，详细解释分析数据出现各类差异性（图斑分类不同）的原因。可将对比数据叠加影像结合国情与三调的技术资料，从数据分类定义、调查技术手段、调查特点、标准时点等方面，分析出现不同地类的原因。

3）差异性归纳分类：根据差异性分析结果，对差异性原因进行归纳分类。对不同的分类，制定不用的差异性分类规则，然后对各个图斑进行差异性分类。

4）差异性汇总统计：根据分类规则对差异数据进行分类后，以面积和空间分布对比，可编制差异性分类概况表。

根据湖北省2019年基础性地理国情监测数据和第三次国土调查数据进行对比分析的成果来看，出现的差异性主要集中在以下方面：

1）两者调查的侧重点不同。国情侧重于地表覆盖现状的表达，而三调侧重于土地的利用方式及潜能，会存在临时改变土地用途或者未使用的土地。

2）采集单元不一致。三调的农村土地利用现状调查的地类图斑为调查界线或者土地权属界线分割的图斑，城镇内部土地利用现状地类图斑则是依据城镇宗地的用途参考城镇规划功能分区划分的，而地理国情则是按“所见即所得”，地表覆盖符合上图标准的需要上图。

3）分类定义不一致。①分类不一致。《基础性地理国情监测内容与指标》（GQJC 03-2019）规定的国情地表覆盖的分类与《第三次全国国土调查工作分类》分类种类与层级不一致。②部分分类定义不一致。比如国情的道路仅仅指道路面，而三调的道路还包含征地范围内的路堤、道沟、桥梁、林木等。

4）采集规则或方式不一致。如对于水域国情是根据影像水域范围绘制地块，而三调是按照常水位线调查为水域用地，造成三调中常水位以下的地块根据地表覆盖属性认定为林地耕地等。

5）核查时间不一致。2019年地理国情监测是以2019-06-30为标准时点，而第三次全国土地调查以2019-12-31为标准时点，时差会出现地表覆盖或者土地利用发生一定的变化。

6）影像解译不一致。一方面三调与国情采用的影像底图不一样，标准时点不一致，影像精度亦不同；另一方面人为解译影像偏差导致2种数据的边界不一致。

7）其他需核实原因，该部分可作为下次调查重点对象。

5 结语

本文提出了地理国情监测数据和三调数据的对比分析方法，并建立了可操作流程。对语义相同的分类进行双向对比，语义不同的分类进行单向对比，实现了两者数据分类对比的全覆盖。采用面积对比法、空间对比法进行对比，并对差异性进行归纳分类和统计，可形成具有挖掘价值的对比分析成果，将分析成果应用于下一年度的国情或者国土调查监测，提高监测工作效率与质量。但由于影像解译原因导致数据边界不一致、仅根据影像和数据分析差异性会存在一定的分析偏差。两者数据的分类及采集技术标准还需要进一步探索，以实现统一调查监测。