蘭新，王群

(1.湖北省長(zhǎng)江數(shù)說信息咨詢有限公司，湖北 武漢 430071； 2.襄陽市測(cè)繪研究院，湖北 襄陽 441000)

1 引 言

根據(jù)《市縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展總體規(guī)劃技術(shù)規(guī)范與編制導(dǎo)則》中空間規(guī)劃工作底圖編制技術(shù)規(guī)程[1]，按照三類空間定義，將地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)進(jìn)行重新歸類，形成農(nóng)業(yè)區(qū)、生態(tài)區(qū)、城鎮(zhèn)區(qū)現(xiàn)狀地表覆蓋歸類數(shù)據(jù)。

地理國(guó)情普查內(nèi)容分為12個(gè)一級(jí)類，58個(gè)二級(jí)類、135個(gè)三級(jí)類。地表覆蓋分類信息反映地表自然營(yíng)造物和人工建造物的自然屬性或狀況。地表覆蓋不同于土地利用，一般不側(cè)重于土地的社會(huì)屬性(人類對(duì)土地的利用方式和目的意圖)等。地表覆蓋通常采用規(guī)則格網(wǎng)形式的場(chǎng)模型(也稱作域模型)進(jìn)行描述。

由于數(shù)據(jù)采集和分類標(biāo)準(zhǔn)的限制，由此生產(chǎn)的地表覆蓋歸類數(shù)據(jù)不能很好地反映土地利用情況，不能成為嚴(yán)格意義上的現(xiàn)狀地表。特別是在房屋、水系和基礎(chǔ)設(shè)施等圖斑的劃分中存在不明確、難以劃分的情況，需要人工進(jìn)行大量的比對(duì)工作，且可能還會(huì)與其他部門的分類產(chǎn)生沖突，影響最終的應(yīng)用。而土地利用數(shù)據(jù)是嚴(yán)格按照管理需要和分類的要求，對(duì)土地利用類型進(jìn)行歸納和分類?！锻恋乩矛F(xiàn)狀分類》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用一級(jí)、二級(jí)兩個(gè)層次的分類體系，共分12個(gè)一級(jí)類、57個(gè)二級(jí)類。一是區(qū)分“類型”和“區(qū)域”，按照類型的唯一性進(jìn)行劃分，不依“區(qū)域”確定“類型”；二是按照土地用途、經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)、利用方式和覆蓋特征四個(gè)主要指標(biāo)進(jìn)行分類，一級(jí)類主要按土地用途，二級(jí)類按經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)、利用方式和覆蓋特征進(jìn)行續(xù)分，所采用的指標(biāo)具有唯一性；三是體現(xiàn)城鄉(xiāng)一體化原則，按照統(tǒng)一的指標(biāo)，城鄉(xiāng)土地同時(shí)劃分，實(shí)現(xiàn)了土地分類的“全覆蓋”。

如何將兩類數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，生產(chǎn)既與現(xiàn)狀相符又適當(dāng)考慮用途的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，顯得尤為重要。綜合后的成果將能得到更有廣的接受度，也便于與空間規(guī)劃三區(qū)的劃分銜接。

2 工作思路

本文以對(duì)某地區(qū)10 km2范圍的地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)和國(guó)土數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一來說明生產(chǎn)現(xiàn)狀一張圖的具體實(shí)現(xiàn)方式。

圖1是空間規(guī)劃底圖編制的總體技術(shù)流程：

圖1 現(xiàn)狀一張圖生產(chǎn)總體技術(shù)流程圖

(1)資料收集

根據(jù)生產(chǎn)需要向規(guī)劃部門收集最新的地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)情數(shù)據(jù)”)，向國(guó)土部門收集最新的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)土數(shù)據(jù)”)，向測(cè)繪部門收集最新的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)測(cè)繪成果數(shù)據(jù)，并收集與數(shù)據(jù)生產(chǎn)相關(guān)的技術(shù)規(guī)程、法律法規(guī)和政策文件。

收集到數(shù)據(jù)后，首先進(jìn)行字段梳理。其中國(guó)情數(shù)據(jù)成果保留FEATID(唯一標(biāo)識(shí)碼)、CC(地理國(guó)情信息分類碼)字段，并增加GP_GHDM(國(guó)普規(guī)劃代碼)字段，國(guó)土數(shù)據(jù)保留DLBM(地類編碼)、DLMC(地類名稱)字段，并增加GT_GHDM(國(guó)土規(guī)劃代碼)字段。然后進(jìn)行拓?fù)湔_性和屬性完整性檢查。

(2)數(shù)據(jù)統(tǒng)一

對(duì)收集到的數(shù)據(jù)成果進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一等工作。將矢量數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一為shapefile格式，將坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為CGCS2000大地坐標(biāo)系，高斯-克呂格投影。

(3)編碼賦值

空間用地分類代碼的分類標(biāo)準(zhǔn)能夠與土地利用規(guī)劃、國(guó)情普查地表覆蓋分類數(shù)據(jù)對(duì)接，并能最大限度地與現(xiàn)行各類規(guī)劃，尤其是空間規(guī)劃協(xié)調(diào)。

空間用地分類體系劃分為三級(jí)，包括一級(jí)地類、二級(jí)地類和三級(jí)地類。一級(jí)地類包括農(nóng)用地、建設(shè)用地和其他土地。二級(jí)地類包括耕地、園地、林地、牧草地、其他農(nóng)用地、城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)用地、采礦用地、其他獨(dú)立建設(shè)用地、交通水利用地、其他建設(shè)用地、水域、自然保留地，共13類。三級(jí)地類在二級(jí)地類基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)分，部分二級(jí)地類由于已滿足空間規(guī)劃編制需要，不再細(xì)分三級(jí)地類，這種情況下，三級(jí)地類與二級(jí)地類同名。

本次生產(chǎn)以空間用地分類代碼為基礎(chǔ)，分別制定地理國(guó)情用地分類代碼、土地利用分類代碼與空間用地分類代碼的對(duì)照表。并通過python腳本工具在ArcGIS平臺(tái)上進(jìn)行編碼賦值操作。

(4)疊加分析

在ArcGIS平臺(tái)上通過軟件自帶的模型構(gòu)建器進(jìn)行國(guó)情數(shù)據(jù)、國(guó)土數(shù)據(jù)的疊加分析，每個(gè)圖斑將獲得兩套分類代碼。

(5)差異分析

以空間用地分類代碼為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圖斑類型的差異比較，并根據(jù)最新的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)測(cè)繪成果進(jìn)行差異類型的分析。

(6)差異統(tǒng)一

通過對(duì)差異類型的分析，制定差異統(tǒng)一對(duì)照表，通過ArcGIS腳本工具獲取每個(gè)圖斑的最終分類代碼，實(shí)現(xiàn)差異統(tǒng)一。

3 關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)

3.1 編制對(duì)照表

以空間用地分類代碼為基礎(chǔ)，分別制定其與國(guó)情數(shù)據(jù)、國(guó)土數(shù)據(jù)和林業(yè)小班的編碼對(duì)照表。

3.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是在預(yù)處理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化。國(guó)土數(shù)據(jù)和林業(yè)小班數(shù)據(jù)可以與空間用地分類代碼形成一對(duì)一的關(guān)系，而國(guó)情數(shù)據(jù)則不能，需要進(jìn)行進(jìn)一步的處理。具體流程如圖2所示：

圖2差異處理技術(shù)流程圖

地理國(guó)情地表覆蓋分類數(shù)據(jù)中沒有對(duì)道路、房屋和水系進(jìn)行分類存放，需要進(jìn)行單獨(dú)的處理，具體處理方式如下：

(1)道路數(shù)據(jù)處理

對(duì)國(guó)情普查中的道路數(shù)據(jù)暫時(shí)賦予編碼1。將國(guó)情普查數(shù)據(jù)中與LCTL(城市道路)相重疊的圖斑賦值為2520，其余圖斑賦值為1520。

(2)房屋數(shù)據(jù)處理

對(duì)國(guó)情普查中的房屋數(shù)據(jù)暫時(shí)賦予編碼2。通過屬性將房屋數(shù)據(jù)單獨(dú)導(dǎo)出，與國(guó)土數(shù)據(jù)中的房屋類型進(jìn)行疊加分析，獲取國(guó)情中房屋數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)位置的土地利用圖斑代碼，并賦值。對(duì)與土地利用數(shù)據(jù)中房屋數(shù)據(jù)沒有交集的圖斑，統(tǒng)一賦值為2200。通過空間連接操作，將原始LCRA(地表覆蓋分類數(shù)據(jù))文件中的房屋數(shù)據(jù)賦予空間規(guī)劃代碼的值。具體方法如圖3所示：

圖3 “房屋圖層”差異處理方法

(3)水系數(shù)據(jù)處理

對(duì)國(guó)情普查中的水系數(shù)據(jù)暫時(shí)賦予編碼3。將地理國(guó)情地表覆蓋歸類數(shù)據(jù)與國(guó)情要素?cái)?shù)據(jù)HYDA(水域(面))進(jìn)行疊加操作，通過空間連接獲取水系圖斑具體的地物代碼類別。由于HYDA(水域(面))中采集的河流、溝渠、水庫和坑塘等的面積，采集范圍線與地表覆蓋歸類有所區(qū)別，故進(jìn)行空間連接后，部分面積達(dá)不到國(guó)情要素采集指標(biāo)的不能獲得相應(yīng)的CC(地理國(guó)情信息分類碼)碼值，通過分析，此部分的圖斑主要是面積較小的坑塘，故統(tǒng)一賦值為1032(坑塘)。

通過以上處理后，使得地理國(guó)情數(shù)據(jù)中的每個(gè)圖斑均獲得對(duì)應(yīng)的空間用地分類代碼，可以與國(guó)土數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析。

3.3 疊加分析

使用ArcGIS軟件，加載數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析。本項(xiàng)目采用ArcGIS中自帶的模型構(gòu)建器工具，通過拖入相應(yīng)工具，進(jìn)行流程化處理。如圖4所示，先將國(guó)情普查數(shù)據(jù)和國(guó)土數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，得到具有兩套編碼的數(shù)據(jù)成果。然后對(duì)數(shù)據(jù)提取面積大于 400 m2，且空間分類代碼不同的差異圖斑，經(jīng)過字段標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到最終的差異圖斑數(shù)據(jù)，并輸出差異統(tǒng)計(jì)表。疊加后，每個(gè)圖斑就擁有了國(guó)情和國(guó)土的兩套編碼了。

圖4國(guó)情數(shù)據(jù)與國(guó)土數(shù)據(jù)疊加分析圖

3.4 差異分析

對(duì)疊加后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。以共同的空間規(guī)劃用地代碼作為一致性判定準(zhǔn)則，分析各個(gè)圖斑在兩套數(shù)據(jù)中編碼的異同情況。由于進(jìn)行聯(lián)合處理后，部分圖斑面積很小，主要是由于界線不同造成的差異，在進(jìn)行差異分析時(shí)先設(shè)定一個(gè)閾值，對(duì)閾值以上的圖斑進(jìn)行差異分析。

3.5 差異統(tǒng)一

本次差異統(tǒng)一的主要工作是要完成編碼規(guī)則統(tǒng)一、圖斑屬性統(tǒng)一和圖斑邊界統(tǒng)一。具體確定的原則如下：

(1)以空間用地分類代碼作為最終圖斑編碼；

(2)圖斑屬性的確定要結(jié)合土地利用調(diào)查和國(guó)情數(shù)據(jù)，并參考最新的影像資料成果或現(xiàn)場(chǎng)核查情況；

(3)在屬性一致的前提下，以國(guó)情數(shù)據(jù)的圖斑邊界為準(zhǔn)，在屬性認(rèn)定存在差異時(shí)，以影像進(jìn)行邊界的重新勾繪。

根據(jù)以上原則，在ArcGIS平臺(tái)上進(jìn)行差異的統(tǒng)一工作。根據(jù)差異分析結(jié)果，制定編碼統(tǒng)一規(guī)則，并通過python腳本工具，獲取每個(gè)圖斑的最終規(guī)劃代碼值。同時(shí)也保留了圖斑在原始數(shù)據(jù)中的分類編碼值。

至此完成了編碼的統(tǒng)一工作，每個(gè)圖斑均獲得了唯一的空間規(guī)劃代碼值。此時(shí)以地理國(guó)情數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過圖斑唯一標(biāo)識(shí)碼搜索其被分割的零散圖斑，按照就大原則，將各分離圖斑均賦予面積最大的圖斑屬性。再將此時(shí)成果與地理國(guó)情數(shù)據(jù)進(jìn)行空間連接，將圖斑的空間代碼值、國(guó)情GHDM(規(guī)劃代碼)、土地GHDM(規(guī)劃代碼)值進(jìn)行掛接，實(shí)現(xiàn)圖斑的邊界統(tǒng)一。

3.6 數(shù)據(jù)規(guī)整

完成統(tǒng)一后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)錂z查、屬性檢查以及重點(diǎn)地物屬性檢查，并按照技術(shù)規(guī)程要求進(jìn)行字段的規(guī)范化處理，生產(chǎn)出現(xiàn)狀一張圖數(shù)據(jù)，成果展示如圖5所示：

圖5 現(xiàn)狀一張圖成果展示

4 主要技術(shù)手段

在數(shù)據(jù)生產(chǎn)中，充分利用ArcGIS自帶的工具、地理處理包等，通過腳本工具實(shí)現(xiàn)流程化處理，將制定的規(guī)則通過工具來具體實(shí)現(xiàn)。本次生產(chǎn)中主要用到的有ArcGIS中的模型構(gòu)建器和ArcPy地理處理包。

4.1 ArcGIS模型構(gòu)建器

ArcGIS模型構(gòu)建器是數(shù)據(jù)建模工具，為設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)ArcGIS中各種數(shù)據(jù)處理提供了一個(gè)圖形化的建模環(huán)境。模型構(gòu)建器以流程圖的形式表示，這個(gè)流程是由工具和數(shù)據(jù)組成。

ModelBuilder可以把分析和準(zhǔn)備數(shù)據(jù)過程所用到的所有分析工具和數(shù)據(jù)通過流程化結(jié)合在一起，每次更新操作都可以保存，并且重新運(yùn)行。此外模型可以直接生成腳本語言，與腳本語言結(jié)合起來，建立模型。能最大限度地重用，減少重復(fù)性的勞動(dòng)。

在進(jìn)行差異疊加分析、差異分析時(shí)，主要采用ArcGIS模型構(gòu)建器來完成的。

4.2 python與ArcPy

python是一種跨平臺(tái)的開源腳本語言，具有功能強(qiáng)大和簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)。ArcPy是一個(gè)在ArcGIS下以ArcGIS Scripting模塊為基礎(chǔ)并繼承了其功能的站點(diǎn)包。它為以使用高效的方式通過python執(zhí)行地理數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)管理和地圖自動(dòng)化創(chuàng)建基礎(chǔ)。通過ArcPy能方便簡(jiǎn)單地使用ArcGIS自帶的數(shù)據(jù)處理工具，簡(jiǎn)化編程難度，同時(shí)更符合數(shù)據(jù)生產(chǎn)作業(yè)人員的習(xí)慣。

在進(jìn)行圖斑屬性賦值、差異統(tǒng)一時(shí)，主要用python編寫的腳本工具，通過調(diào)用ArcPy中的相關(guān)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。

5 問題與展望

本項(xiàng)目生產(chǎn)中只考慮了主要的兩類數(shù)據(jù)，將來還可以將其他數(shù)據(jù)一起進(jìn)行疊加分析處理，制定統(tǒng)一規(guī)則。處理的結(jié)果現(xiàn)勢(shì)性取決于所使用的數(shù)據(jù)，最終成果還必須經(jīng)過影像比對(duì)和現(xiàn)場(chǎng)核查，以提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。此外，數(shù)據(jù)處理流程目前還是分模塊進(jìn)行，今后可考慮建立統(tǒng)一流程，一體化處理，提高處理效率和可復(fù)制性。