第三次全国土地调查与森林资源管理“一张图”数据融合方法探讨
时间：2023-03-01 16:20:06 来源：千叶帆 本文已影响人
郑文松
(广东省林业调查规划院，广东 广州 510520)
自然资源是一个复杂多样的系统。长期以来，中国采取分门类管理的方式，使自然资源各门类自成系统、纵深发展，但由于各系统不连通，导致管理对象、范围、内容等存在交叉重叠以及数据结果相互矛盾的情况[1]，各子系统与整体间既相互联系又相互制约，不利于当前自然资源的综合管理和统筹山水林田湖草沙系统治理的需求。
2020年1月，《自然资源调查监测体系构建总体方案》明确指出，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[2]。以第三次全国土地调查(以下简称“三调”或国土“三调”)为基础，融合现有的林、草、湿、水利等资源专项调查数据成果[3]，进而形成高集成通用的一张数据底图。2020年3月19日，《关于开展2020年森林督查暨森林资源管理“一张图”年度更新工作的通知》再一次明确了对接国土“三调”的要求，为林地、草地资源数据由林业“一张图”向自然资源“一张图”转变奠定了良好的基础[4]，这是我国从单一的土地调查向自然资源统一调查转变的划时代举措。国土“三调”作为资源数据基础，提供了现时、详细的国土空间开发与利用现状、自然资源变化等数据信息，为各类专项规划提供科学统一的现状底数和底图基础，避免各类规划的重复交叉、相互矛盾。
结合多年森林资源调查监测工作经验，在已有研究基础上，对目前国土“三调”与森林资源管理“一张图”(以下简称“一张图”)数据融合的现状以及问题进行深度研究分析，并根据工作经验总结一套数据融合的方法，为全国 “三调”与“一张图”的数据融合提供些许参考。
1.1 第三次全国土地调查
为准确了解我国土地利用现状，自1984年以来先后开展了详细的土地详查、土地变更调查和土地更新调查，全面摸清了各类土地面积、权属、空间分布和利用状况，提供了历史上关于土地利用和土地资源状况的详细基础信息。2007年7月1日，我国启动新一轮土地调查工作，建立了全国土地利用数据库，确保了土地数据的真实性。相隔10年，2017年以来进行的第三次全国土地调查，是基于第二次全国土地调查结果的更新及细化，体现了我国土地利用现状、土地所有权、土壤条件等国土利用10年间的变化。国土调查作为一项国情和国力调查，目的是摸清全国土地利用状况，把握实际土地基础数据，建立健全土地调查、统计和登记制度，实现数据社会化服务功能。土地资源的信息化满足了现代经济社会发展、土壤宏观调控和国土资源管理的需要[5]。
随着现代科技的发展和进步，航空航天技术、卫星遥感技术的进步和运用，移动互联网、云计算、无人机等新技术的广泛应用，以及“互联网+调查”的创新运用，大大提高了第三次全国土地调查的效率和准确性。调查方式也从实地调查为重点转变为“内外兼施”。国土调查综合考虑了农林水利等各部门的需求，也从各部门的专项调查转变为综合性调查，为利用国家资源和经济建设提供准确的基础信息和数据。
1.2 森林资源管理“一张图”
自《全国林地保护利用规划纲要(2010—2020年)》实施以来，经过10年的全国林地“一张图”建设发展，形成了一套行业标准和技术规范。森林资源管理“一张图”是指整合现有森林资源二类调查、林地“一张图”、国家级公益林落界等成果的森林资源分布矢量图。“一张图”为林地保护利用、森林资源管理、监测、规划编制及经营等提供科学、详实的信息[6]。
1.3 国土“三调”与森林资源管理“一张图”融合现状
迄今为止，我国已开展全国国土调查3次、全国森林资源清查9次、全国湿地资源调查2次。由于实施部门的职能和管理需求不同，采用的分类标准均独立且多样。
国土或林业部门在制定分类标准时存在认知局限，只能涵盖各自领域的自然资源类型。随着认知和技术水平的提高，各分类标准不断更新迭代，差异更为明显，因此，在面对交叉重叠部分时，不同部门的标准间又缺乏有效的联动，进而导致交叉、遗漏等问题。各系统间属性不明确、统计重复，导致资源出现多头管理或者无人管理的情况。例如，红树林资源具有林地、湿地、海岸等多重属性，导致林业、海洋、环保等多头管理的职责不清、管理混乱情况。分类标准、行政界限、数据成果不一致等是当前数据融合的难点，也是提升自然资源治理体系和治理能力现代化的现实问题，以“三调”为底图，融合各类自然资源，构建统一的自然资源分类标准，形成“一套数”具有重要的现实意义。
2.1 影像底图数据导致差异
以广东省为例，“三调”以优于0.2～1 m高分辨率卫星遥感影像为底图，后续更新调查则使用优于0.5 m高分辨率影像；
林业调查影像底图为2013年优于5 m影像，年度更新底图为1 m或2 m遥感影像。相对而言，“三调”底图精度更高、更准确，可用于内业识别和解析。
由于国土“三调”和森林资源调查的时点不同，所使用的影像底图数据时间差异较大，调查时间不一致引起的土地类型变化也会导致调查结果不一致。
2.2 标准不一致导致差异
根据《第三次全国土地调查土地分类标准》，林地作为13个一级类之一，又分为4个二级类。而林地调查分类标准执行《广东省森林资源规划设计调查操作细则》，林地分为8个一级类，13个二级类(表1)。
表1 国土“三调”分类与森林资源调查分类对应关系
由于概念、分类标准和技术规范不同，长期以来国土部门调查的林地数据和林业部门调查的林地数据存在较大差异。
由表1对照可知，两者的林地分类名称相似，土地类型之间的对应关系也比较规整，但其内涵和外延却大相径庭。两者林地分类标准差异见表2。
2.3 边界导致差异
从整体的行政边界来说，“三调”和“一张图”所使用的行政界线和行政区代码不一致，导致其覆盖范围不一致，存在只有“三调”覆盖而“一张图”未覆盖以及“一张图”覆盖而“三调”未覆盖两种情况[7]，导致图斑属性空洞缺失。
从小班区划边界上来说，由于时点不一致，部分小班情况有所变化等因素，导致部分小班边界不能完全吻合，数据对接会产生大量细碎图斑。
2.4 空间位置导致差异
在“三调”与“一张图”数据融合实际操作中，因其数据源不同及坐标校正的空间位置不一致，导致成果图层叠加产生面积较小、细碎狭长的图斑。区划小班因数据源不同，导致小班边界区划不一致[7]。
表2 国土”三调“分类与森林资源调查分类标准差异
2.5 其他因素导致差异
国土“三调”为基础调查，主要调查土地利用现状。林业部门则以土地管理属性为林地分类依据，存在有林地权属证明为林地，但规划未实施、造林更新待补植与失败、人为或自然原因损毁、农户自主种植与建设以及林被郁闭度、覆盖度过低等情况，“三调”据实调查采集现状地类，导致数据差异。
“三调”与“一张图”数据融合技术分为分类标准的统一、内业标准的统一、外业补充调查的校正、数据库建设的统一4个方面。
3.1 分类标准的统一
由于目前 “三调”与“一张图”使用的分类标准存在差异，而自然资源又暂未形成统一的分类标准，对于此次数据融合，遵循以“三调”成果为主的原则，在国土“三调”一级、二级分类的基础上保留林地分类标准三级分类以进行细化，完成分类标准体系的融合。
3.2 内业标准的统一
“三调”与“一张图”成果数据融合内业中要重点完成统一时点、边界、属性工作。数据融合工作遵循以“三调”成果为主的“基础底图”作用，以“一张图”成果为数据补充。时点统一以“三调”时点为基准，采用对应的高分辨率遥感影像。边界融合过程中行政界线严格采用“三调”界线，叠加融合“一张图”中经营界线为统一管理界线。以“三调”林地图斑为基础[8]，叠加“一张图”图斑边界，对“三调”图斑进行进一步区划，形成小班。由于图斑边界不一致形成的破碎小斑则根据其位置、林地分类进行就近融合[6]。属性的融合衔接以边界融合成果为基础，对应继承森林资源专项调查的特有信息，以精准把握森林资源现实情况。融合成果中以“三调”林地的基本属性信息为基础，如地类代码、地类名称、面积、坐落单位名称、权属等，再承接赋予“一张图”以外的详细属性信息，使融合成果更具现势性、专业性和普适性。
3.3 外业补充调查的校正
对内业直接确认的图斑，需进行外业按比例抽样复核，保证融合数据准确性。对内业处理中标记的分类存疑、无法准确判断边界或属性以及新增林地小斑，还需重点核对疑似违法用地图斑、公益林变化图斑、林转非变化图斑以及大面积变化图斑，采用实地核实、确认和补充调整。实地核查时使用国土“三调”分类标准，同时应从不同角度拍摄能反映实地现状的照片、视频等证据材料，记录位置以及调查工作信息，以供后续举证上报、图斑审核使用。
实地核查完成后，填写完善属性信息[9]，对检查结果进行梳理，在对接融合底图上标注需要修改的详细信息。其中，涉及“三调”或“一张图”的图斑数据变更及校正时，需分别按国土变更调查程序或森林资源管理“一张图”更新规则进行[10]，通过审核后再修正，并进行数据对接融合。
3.4 数据库建设的统一
目前我国尚缺乏统一且成熟的自然资源调查监测数据库，可以“三调”为契机，在其成熟的对象关系型空间数据库模型的基础上，设计开发一个统一的数据库。使用统一的遥感数据源，统一多源多尺度的数据整合及信息提取技术，对不同的自然资源调查监测数据进行批量采集、提取、清洗、关联、逻辑检查、修正、质量检查、入库等。将各资源门类的数据统一储存及管理，真正实现自然资源“一套数”，有利于揭示我国自然资源的分布规律和发展趋势以及新时代自然资源的统计分析、统筹管理、保护及开发[11]。
在梳理国土“三调”和森林资源管理“一张图”概念、内涵及其标准现状的基础上，深入分析两者数据融合工作中存在的问题，对数据融合技术方法及技术路线进行研究探索，总结分类标准的统一、内业标准的统一、外业补充调查的校正、数据库建设的统一4种方法，为构建具有广东特色的“1+X”自然资源数据体系提供了有益思路，具有一定的参考价值，但还需在工作实践中验证和不断优化。同时，“三调”和“一张图”的融合工作任重道远，其中的许多问题难题仍需进一步重视和解决。因此，从两个方面对“三调”和“一张图”融合工作提出建议。
1)以林长制为抓手，加强组织领导。数据融合对接存在大量责任交叉重叠区域，仅靠林业部门难以推动。建议依托现行的林长制构建林长责任体系，充分调动各级党政领导的重视，充分认识“三调”和“一张图”数据融合的重大意义及深远影响，明确责任分工，强化责任担当，统筹自然资源、林业、农业农村、发改、财政、检察等机关部门，建立部门联席和信息公开机制，加强沟通协调，积极联动，共同协商解决数据融合工作中重点难点问题，着力提升森林资源保护发展水平。
2)增加专项资金投入，全面启动对接融合工作。积极争取公共财政为主的资金，加强资金管理，专款专用，做好资金使用监督工作，提高资金的使用效率，使资金能安全运行、用好用足，要切实保障推行数据对接融合必要的工作经费，确保数据对接完成后的新一轮林地保护利用规划、国土空间规划等编制以及信息平台建设等各项工作顺利推进。
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