基于GIS的云南省湿地资源年度监测成果的质量检查研究与实现①

董 磊，刘 茜，宋劲忻，普发全

(1.云南省林业调查规划院，云南 昆明 650051；2.楚雄州森林和草原资源监测站，云南 楚雄 650224)

复杂多样的地质地貌和气候条件孕育了云南省垂直性分布显著的湿地资源，使云南成为我国内陆湿地种类最多的省份。根据云南省第二次湿地资源调查成果，云南省分布有4个湿地类14个湿地型，湿地面积56.35万hm2[1]。为了及时监测各区域湿地资源的变化及其变化原因，实现县级及以上行政区域湿地资源主要指标的年度监测，云南省在全国率先开展了以县(市、区)为监测单元的湿地资源总量年度监测工作。数据入库前需按照技术规程的要求，对数据的矢量图形、属性信息进行检查[2]。以前需要人工逐个对数据进行检查，费时费力，且不能保证成果的正确性与规范性。因此，有必要开展湿地资源年度监测成果的质量检查研究，通过有效的质量检查方法实现了数据正确性与规范性的统一[3-4]。

1 监测指标

1.1 湿地类型与面积变化指标

河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地和人工湿地的湿地类型与面积的变化。

1.2 保护率指标

湿地保护率、自然湿地保护率。

1.3 监测单元

以云南省129个县(市、区)为独立的监测单元。

1.4 监测周期

湿地资源年度变化监测周期为1个完整年。

1.5 监测基数

以上年度湿地资源监测数据作为本年度湿地资源年度监测的基数。

2 监测内容

2.1 湿地范围变化监测

2.1.1 增加湿地

主要指非湿地转为湿地的土地。包括因湿地恢复、水利建设、技术因素等造成的湿地斑块增加或湿地范围扩大。

2.1.2减少湿地

主要指湿地转为非湿地的土地。包括因建设项目占用、围垦、填埋、其他占用、技术因素、自然因素等导致的湿地斑块消失或湿地范围减少。

2.2 湿地型变化监测

2.2.1 增加湿地斑块

由非湿地转为湿地的湿地斑块。

2.2.2减少湿地斑块

由湿地转为非湿地的湿地斑块。

2.2.3湿地型变化斑块

湿地范围内，湿地型之间发生变化的斑块。

2.3 受保护湿地面积监测

监测各类在保护地及其他保护形式中受保护的湿地面积及湿地类型。纳入保护率计算的湿地面积包括：自然保护区、湿地公园、国家公园、森林公园、风景名胜区、沙漠(石漠)公园、地质公园等7类保护地；水产种质资源保护区、水源保护区、湿地保护小区、世界自然或文化遗产地等4类保护形式。

保护地及其他保护形式范围存在交叉重叠的，不重复计算保护率，按以上排序，受保护湿地面积计入排序靠前的保护地或保护形式。新增保护地或保护形式需提供建立的批复文件和相关图件(矢量数据)。

2.4 分级管理湿地监测

监测国际重要湿地、国家重要湿地、省级重要湿地、一般湿地等分级管理湿地内的湿地类型及面积。县(市、区)开展的一般湿地认定，须同时提供一般认定批复、报告、矢量数据。

3 年度监测成果质量检查内容

3.1 监测成果的完整性与规范性

3.1.1 完整性

湿地资源年度监测成果包括：监测报告、统计表和年度监测数据库。

3.1.2规范性

年度监测数据库的建设应以正射影像图像和上年度监测数据库为基础，结合外业核查成果和基础资料进行建设；数据库结构和命名方式是否规范；数据库所包含的图层是否齐全，图层的名称、属性表填写是否正确；图层的名称与内容是否一致；图层是否使用统一的空间基准。

3.2 图形数据的检查

图形数据主要包括基础地理数据、行政区划数据、保护地数据、湿地认定数据和本年度湿地监测数据。空间数据集中反映了湿地资源变化状况，是湿地年度监测最重要的数据成果，检查内容见表1。

表1 图形数据检查内容Tab.1 Inspection content of graphic data

3.3 属性数据的检查

属性数据检查主要包括4部分内容(表2)。

由表2可知，空值检查是对不能为空字段的检查；正确性检查主要是对数值型字段有效性、合理性的检查；一致性检查是对字段值与字典代码一致的检查；逻辑性检查是对表内不同字段逻辑关系的检查。

表2 属性数据检查内容Tab.2 Inspection content of property data

3.4 空间和属性逻辑的一致性

空间和属性逻辑一致性检查的主要内容包括：图形要素必须与属性表记录对应；面状图层中图斑面积与属性表中的面积一致；线状图层线长度与属性表中的长度一致。

4 年度监测成果质量检查与评定

4.1 检查流程

湿地资源年度监测成果质量检查总体流程如图1所示。

图1 湿地资源年度监测数据质量检查流程Fig.1 Inspection process of annual monitoring data of wetland resources

4.2 质量评定

4.2.1 外业质量

湿地变化斑块区划误差在1∶10 000比例尺遥感影像上边界线误差小于1 mm为合格图斑，合格图斑数达90%及以上的为合格。检查达不到合格标准的，应重新对湿地变化图斑进行复核修正，直至达到合格标准方可认定核查结果。检查湿地面积变化的同时，对变化原因、湿地型一并进行检查，正确率应在98%及以上。

4.2.2内业质量

重点检查湿地资源年度核查数据库，对空间数据进行拓扑检查，对属性数据进行逻辑检查，确保数据库符合规范、完整、无缺漏项。

5 年度监测数据质量检查的实现

根据湿地资源年度监测数据检查内容和技术流程，利用ArcGIS和SQL Server软件开发了数据质量检查模块，主要分为图形数据检查和属性数据检查两个模块。其中，图形数据检查由ArcGIS模型构建器实现，属性数据检查由SQL Server查询工具实现。

5.1 图形数据检查

在项目路径文件夹下创建源数据库、临时存储数据库、成果数据库，分别用于存储源图层、临时处理图层和逻辑错误提示图层。根据图形检查内容，在ArcGIS模型构建器下创建相应检查模块，包括拓扑检查、多部件检查、湿地变化图斑检查和面积检查，通过构建模型，输入本期监测数据、上期监测数据后即可运行模型工具，输出图形检查结果图层，详见图2～图4。

图2 图形数据检查工作流程图Fig.2 Inspection workflow of graphic data

图3 图形数据检查的模型构建Fig.3 Construction of graphic data inspection model

图4 图形数据检查模型工具Fig.4 Model tool of graphic data inspection

5.1.1拓扑检查

拓扑检查模块通过添加拓扑工具集实现，包括创建拓扑、向拓扑中添加要素、添加拓扑规则、验证拓扑、导出拓扑错误等过程。

5.1.2多部件检查

多部件检查模块通过字段工具集实现，通过计算多部件数来确定多部件图斑。

5.1.3湿地变化图斑检查

湿地变化图斑检查模块通过叠加分析工具集实现，本期监测图层按属性筛选出湿地变化图层，叠加本期监测图层与上期监测图层，两期图层范围对比筛选出两期范围变化图斑。参照两期范围变化图斑对湿地变化图层进行图形检查。

5.1.4面积检查

面积检查模块通过字段工具集实现，以重新计算的面积来验证面积误差。

5.2 属性数据检查

将湿地监测数据导入SQL Server数据库，按属性检查内容逐一进行筛查，包括不填项、必填项、选填项检查，正确性检查，逻辑性检查及其他属性检查，筛选出属性错误记录并导出属性错误记录表，详见图5和图6。

图5 属性数据逻辑错误查询窗口Fig.5 Query window of attribute data logic error

图6 属性错误记录Fig.6 Attribute error record

5.2.1不填项、必填项、选填项检查

不填项字段值必须为空；必填项字段值必须非空；选填项根据特定字段值确定为空或非空。

5.2.2正确性检查

按照《云南省2020年湿地资源监测操作细则》规定检查字段是否正确、完整，字段属性是否填写正确、规范。

5.2.3逻辑性检查

检查数据库中各属性间逻辑一致性，如变化原因与变化类型、本期湿地类型等是否矛盾。

5.2.4其他属性检查

其他属性检查包括保护形式发生变化的图斑属性检查等。

6 结论

开展湿地资源监测工作，动态掌握全省湿地资源变化情况，是制定和实施湿地资源保护与恢复规划，优化国土空间开发格局的重要依据，是全面推进云南省生态文明建设和绿色发展的重要支撑，同时也是各级政府职能考核考评的重要指标。GIS空间数据本身包含大量的信息，是空间图形和属性信息的载体，要求数据具有更加缜密的逻辑性和规范性。湿地资源年度监测数据质量检查模块的开发，不仅能减少数据的修改工作，保证数据成果的准确性，更提高了数据质量检查的工作效率。