地理国情监测数据与国土调查数据的整合研究

李炼锋

（广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060）

2020 年1 月17 日，自然资源部发布的《自然资源调查监测体系构建总体方案》指出：当前自然资源调查监测中的基础调查工作以第三次全国国土调查（以下简称“国土三调”）为基础，自然资源调查监测工作是在基础调查和专项调查形成的自然资源本底数据基础上开展的，地理国情监测是自然资源调查监测的专题监测分项之一；现有分类体系存在概念不统一、内容有交叉、指标相矛盾等问题［1］。以“国土三调”成果为自然资源调查监测“一张底图”，对现有数据成果进行分析判断，厘清“国土三调”中“工作分类”与地理国情监测中“内容与指标”之间的关系，重新定义地理国情监测的分类体系，对开展自然资源调查监测工作至关重要。

已有研究较多关注地理国情应用于自然资源调查监测的思路框架，较少涉及实际操作层面的数据衔接试验，或基于地理国情数据与土地利用数据的差异对比，探讨在土地监测管理中的应用服务［2］。本文从地理国情监测在自然资源调查监测中的应用出发，通过对比地理国情监测数据与国土调查数据，从实践层面进行数据整合试验并分析差异原因，最后提出衔接国土资源等自然资源调查监测的地理国情优化建议。

1 数据来源与研究方法

本文选取广州市南沙区城乡接合部区域为试验对象，从图1 国土调查数据来看，试验区内建设用地与农用地、未利用地等非建设用地的面积比约为1∶1，包含一定规模的镇、乡和村庄建设用地，而从图2 地理国情地表覆盖数据来看，除盐碱地表、沙质地表等个别地类缺失外，其余地类均有涉及，两类数据反映出较为复杂的城乡用地情况，对于两类数据的对比分析具有典型代表性［3］。由于试验区内水资源丰富多样，但反映常水位水面的地表覆盖分类中水域数据较为粗糙且缺失明显，而地理国情要素中水域要素不仅反映高水位水面且相对细致全面，故采用地理国情要素中水域要素数据与国土调查数据进行对比试验。在两类数据衔接试验后，采用2019 年高分辨率遥感影像进行检验核查，分析两类数据的一致性以及造成数据差异的原因。本文研究方法的技术流程如图3 所示。

图1 试验区土地利用现状

图2 试验区地表覆盖分类

图3 技术流程

（1）构建分类体系对应关系。通过对地理国情监测数据与国土调查数据所依据的两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，建立两种分类标准的对应关系［4］。“定义相近”是以各类别的实际含义为基础，根据各定义内容和采集要求进行类别归并；“最小细分”是将所有类别的对应关系都划分到最小类别从而建立对应关系，如在地理国情某一类别对应土地利用现状分类时，若地理国情某二级类不完全对应土地利用现状分类的特定地类，则采用地理国情该类别的三级类与之对应；“逐级合并”则采用全覆盖方式将整个分类体系完整对应，对应关系中以最小地类为基础，一级、二级类根据最小子类逐级归并。

（2）进行空间数据衔接试验。对国土调查数据进行格式、坐标转换，统一两类数据的空间坐标基准，确保在空间上能叠加分析，为两类数据衔接试验做准备。根据两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，以地类重合面积与土地利用现状分类用地面积的比值为指标综合评价衔接转换效果，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，所有地类面积不重算、不漏算。

（3）分析数据整合差异原因。将高分辨率遥感影像与两类数据进行空间叠置，分别对地理国情监测数据、国土调查数据进行核查，分析数据衔接差异的原因，并对差异原因进行总结归类，为调整地理国情监测指标内容和今后优化地理国情监测工作方案提供依据［5］。

2 分类标准对应关系

在地理国情地表覆盖分类与土地利用现状分类的对应关系中，前者基本可以与后者的农用地和未利用地各分类建立直接的“一对一”对应关系，而地表覆盖分类遵循“所见即所得”原则，侧重土地的自然属性，导致其与土地利用现状分类中各建设用地的对应关系多是“多对一”或无对应关系，如地表覆盖分类中乔灌混合林、稀疏灌丛以及固沙灌草等，在土地利用现状分类中无法找到直接的对应类别。从具体地类看，土地利用现状分类中的耕地、园地、林地、草地、水域及水利设施用地（河流、湖泊、水库、坑塘、冰川及永久积雪）、其他土地(盐碱地、沙地）5 个一级类及其大部分二级类，可与地表覆盖分类建立直接“一对一”对应关系，用于数据整合试验；部分二级类(如公路、机场用地等）虽然可以建立对应关系，但类别定义存在一定差异，还需补充地表覆盖其他地类，如土地利用现状分类中机场用地不仅对应地表覆盖分类中停机坪和跑道，还应补充机场用地范围内的绿化草地、房屋建筑区等；交通运输用地、城镇村及工矿用地等类别因与地表覆盖分类在类别定义上差异较大，对应关系多是“一对多”或无对应，如将商服、工矿仓储等建设用地归并于城镇村及工矿用地的二级类，均以“一对多”关系对应于地表覆盖分类中的房屋建筑区、道路、绿化林地、绿化草地等［6］。

3 数据整合转换试验

由于地表覆盖分类与土地利用现状分类中的商服、工矿仓储、住宅、公共管理与公共服务、特殊用地等建设用地难以建立直接对应关系，且当前采用的国土调查数据中城镇村用地类别数据尚未细分，因此只对归并后的“城镇村及工矿用地”与地表覆盖分类数据进行整合试验。

根据两种分类标准的对应关系，将地理国情覆盖分类对应于土地利用现状分类的各地类面积进行汇总统计，得出两类数据的整体重合率为74.0%，不同地类的整合一致性存在较大差异，尽管“一对一”对应关系下的地类一致性相对较高，但对应关系的建立并不能实现两类数据的“完美整合”。

从具体地类的一致性分析来看，水域(不含水工建筑用地）的重合率高达91.6%，说明地理国情要素中水域要素数据与国土调查数据的水域一致性较高，其中，河流、湖泊水面的重合率分别高达99.3%、97.8%；其次是耕地和园地，重合率均在60%左右；由于试验区不涉及天然牧草地和人工牧草地，重合率为47.7%的草地仅反映其他草地的整合一致性；交通运输用地、其他土地、城镇村及工矿用地重合率较低，一致性较差，其中其他土地仅反映设施农用地的一致性，而城镇村及工矿用地仅反映采矿用地的一致性。

从地理国情数据与国土调查数据的叠加分析可以看出，二者的差异图斑主要在于耕地(水田、水浇地及旱地）、交通运输用地(公路用地、农村道路）、水域及水利设施用地(坑塘水面、沟渠及水工建筑用地）、其他土地(设施农用地）等(如图4 所示）。

图4 两类数据的重合区域及差异图斑

4 整合差异原因分析

利用高分遥感影像对两类数据衔接试验的一致性进行检验核查，从调查内容与地类定义、数据来源与影像时点、最小上图图斑面积等方面分析造成两类数据差异的原因。

（1）调查内容与地类定义不一致是造成两类数据差异的根本原因。地理国情监测旨在查清自然与人文地理要素的现状和空间分布情况，侧重反映国土资源要素的自然状态和现状特征。而土地变更调查主要为查清年度内各类土地的实际变化情况，包括各类新增建设用地审批、用地合法性、“批而未用”土地、基本农田保护、土地整理复垦开发补充耕地等情况，侧重反映土地的社会经济属性，成果具有法定效力和较强的限制性。调查内容不同导致地类定义不一致，从而影响数据衔接一致性。如地理国情监测会将铁路、公路征地范围的树木、草坪单独归类为绿化林地、绿化草地或护坡灌草，而土地利用现状分类将其作为附属用地归并于铁路用地、公路用地（如图5 所示）；因耕地休耕轮作或暂时种植经济作物，导致实际地表发生变化，如长草、积水、林木生长等，土地变更调查仍将其认定为耕地，而地理国情监测仅认定55.8%的耕地，其余则采集为温室大棚（9.2%）、高覆盖度草地（6.8%）、苗圃（5.7%）、乔灌木混合林（4.4%）等。

图5 两类数据的差异图斑

（2）数据来源与影像时点不一致是造成两类数据差异的客观因素。地理国情地表覆盖数据以当年3 月至6 月优于1m 分辨率的遥感影像为基础，辅以相关部门的调查统计等数据进行变化更新，标准时点为当年6 月30 日。而第二次全国土地调查以后的年度土地变更调查采用9 月至12 月优于1m 分辨率的遥感监测数据、土地整治项目区数据及相关审批管理资料，标准时点为12 月31 日，数据来源及影像时点不一致自然会造成数据成果的差异，如不同时期耕地地表变化会造成影像判读解译的不同。同时，影像判读解译和数据归类受专业人员的主观因素影响，不同技术人员对同一地物的判读存在误差，尤其体现在大片林地、草地、园地、水域等边界的确定，一定程度上影响了两类数据的一致性。此外，研究主要采用2017 年地理国情监测数据和2016 年土地利用变更调查数据，两类数据的时间不同，现势性存在差异，进一步影响了数据的一致性。

（3）最小上图图斑面积不一致是影响两类数据一致性的直接原因。地理国情监测数据的最小上图图斑面积中，耕地、园地、林地、草地、水域一般为400m2，房屋建筑区、人工堆掘地为1600m2，绿化林地、绿化草地、独立房屋为200m2且在城市地区细化到100m2等。而在土地变更调查中，耕地、园地的最小上图图斑面积为600m2，林地、草地等其他地类为1500m2，城镇村及工矿用地等建设用地为400m2。相比当前的土地变更调查成果，地理国情地表覆盖数据相对精细，最小上图图斑面积不同直接导致两类数据地类精度不一致，影响数据衔接效果。尽管与第二次全国土地调查相比，“国土三调”提高了图斑的面积精度，如建设用地和设施农用地实地面积为200m2，农用地(不含设施农用地）实地面积400m2，其他地类实地面积600m2，荒漠地区可适当降低精度，但只是与地理国情监测的数据精度大致相当，且距离“国土三调”完成和后续土地变更调查上图标准的实施还有一定时间。

5 结束语

在机构改革的背景下，厘清地理国情与国土资源及相关调查监测的差异，优化地理国情监测内容，对于促进地理国情监测在国土资源等自然资源调查监测中的衔接应用尤为重要。本文从理论和实践两个层面对地理国情监测数据与国土调查数据进行对比分析和衔接试验，分析造成两类数据差异的原因。随着自然资源调查监测评价体系的初步建立和国土空间规划体系的逐步完善，作为自然资源的重要调查工作，地理国情监测不仅要应对与国土资源调查监测的差异，还应考虑林业、水利等其他调查的工作内容与技术要求，从监测内容、技术标准、分类体系等方面优化完善地理国情业务，建立与各专项自然资源调查监测的有效衔接。由于地理国情监测地表覆盖数据侧重反映土地的自然属性特征，完善土地功能管理属性的地理国情要素数据(如城镇综合功能单元）并应用于国土资源建设用地的监测管理，以及建立明确服务内容和对象的地理国情应用框架体系成为下一步研究重点。