董安國,陳年松

(江蘇省測繪工程院，江蘇 南京 210013)

1 研究任務(wù)的提出

中國共產(chǎn)黨第十八屆三中全會審議通過《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》，提出了“對領(lǐng)導(dǎo)干部實行自然資源資產(chǎn)離任審計，建立生態(tài)環(huán)境損害責(zé)任終身追究制”的時代命題[1]。開展領(lǐng)導(dǎo)干部自然資源資產(chǎn)離任審計，是黨中央、國務(wù)院加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的一項重大決策部署。然而，審計部門開展這項審計工作面臨著自然資源資產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取、變化評估、領(lǐng)導(dǎo)干部績效評價等諸多難題[2]。尤其是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取方面，由于自然資源審計范圍面廣，不同的自然資源資產(chǎn)分別由不同的政府職能部門管轄，自然資源管理分散、信息破碎、標(biāo)準(zhǔn)不一，信息基礎(chǔ)薄弱，信息提取難度大。近年來，測繪地理信息部門著手推進(jìn)全國土地調(diào)查、地理國情普查和監(jiān)測等工作，獲取了大量地形、水系、交通、地表覆蓋等要素的基礎(chǔ)信息，并對其進(jìn)行了動態(tài)化、定量化、空間化的監(jiān)測和變化統(tǒng)計分析[3]。土地調(diào)查、地理國情數(shù)據(jù)內(nèi)容與自然資源資產(chǎn)審計范圍高度重合。以此作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，開展自然資源資產(chǎn)監(jiān)測工作，能夠為領(lǐng)導(dǎo)干部自然資源資產(chǎn)離任審計提供全面、系統(tǒng)、真實的自然資源基礎(chǔ)信息和相關(guān)信息提取分析技術(shù)的支撐。

自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢在于克服了政府部門間數(shù)據(jù)資源的開放度、關(guān)聯(lián)度、共享度，資源數(shù)據(jù)以及互相關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，使未來統(tǒng)一監(jiān)管機(jī)構(gòu)的主要工作內(nèi)容從公共事務(wù)服務(wù)向公共數(shù)據(jù)服務(wù)轉(zhuǎn)變[4]。在領(lǐng)導(dǎo)干部自然資源資產(chǎn)離任審計的工作中，大數(shù)據(jù)手段使得審計人員突破了原本審計抽樣的審計模式，對自然資源資產(chǎn)進(jìn)行總體審計，可以避免審計抽樣的風(fēng)險并且發(fā)現(xiàn)抽樣審計所不能發(fā)現(xiàn)的問題。通過歷年自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)之間的交叉比對，可以輔助發(fā)現(xiàn)典型的違規(guī)情況。在自然資源離任審計的工作中，可以利用自然資源大數(shù)據(jù)的差異信息提取技術(shù)來解決以下問題。

2 研究要解決的具體問題

2.1 基本農(nóng)田非法占用問題(國土資源資產(chǎn))

利用國土部門的基本農(nóng)田范圍與地表覆蓋進(jìn)行空間疊置分析，提取基本農(nóng)田內(nèi)的建設(shè)類用地，扣除經(jīng)過合法審批部分，進(jìn)一步對比遙感影像及外業(yè)核查，最終確定基本農(nóng)田內(nèi)非法占用問題。

2.2 湖庫變化情況問題(水資源資產(chǎn))

利用不同時間點的地理國情、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，比對湖庫水量、面積變化情況；利用不同時間點的地理國情、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，分析湖庫外擴(kuò)一公里范圍內(nèi)的土地覆蓋情況，重點關(guān)注新增開發(fā)建設(shè)情況。

3 圍填海情況(海洋資源資產(chǎn))

利用不同時間點的疑似違法用地圖斑，以疑點最大化的原則，結(jié)合圍海造田地類，重新界定邊界范圍，并統(tǒng)計總面積。

2.4 公益林非法占用問題(森林資源資產(chǎn))

利用地表覆蓋數(shù)據(jù)與林業(yè)部門公益林?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行空間疊置分析，提取了公益林內(nèi)非林地圖斑，對于建設(shè)用地類圖斑扣除經(jīng)合法審批部分，進(jìn)一步對比遙感影像及外業(yè)核查，最終確定公益林非法占用問題。

2.5 違規(guī)開采礦產(chǎn)問題(礦產(chǎn)資源資產(chǎn))

利用露天采掘場與公益林?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行疊置分析，提取了露天裁決場范圍內(nèi)的公益林圖斑，作為疑似違規(guī)開采圖斑；將礦產(chǎn)資源規(guī)劃禁采取范圍與露天采掘場進(jìn)行疊置分析，發(fā)現(xiàn)位于禁采區(qū)內(nèi)的露天采掘場情況。

3 差異圖斑提取的設(shè)計和實現(xiàn)

差異圖斑提取是利用不同時點的自然資源資產(chǎn)地理實體,通過疊加比較分析提取變化數(shù)據(jù)的過程，其本質(zhì)是基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的目標(biāo)匹配并從中發(fā)現(xiàn)區(qū)別并生成基本單元數(shù)據(jù)。基本單元中任何一個對象發(fā)生變化,視為基本單元發(fā)生變化?？臻g目標(biāo)在匹配時，可以采用地理信息表達(dá)中的語義、幾何、屬性以及拓?fù)涞汝P(guān)系進(jìn)行。

在自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)中，地理實體圖斑并不是孤立存在的，而是相互依賴、相互影響。例如,某一研究區(qū)域內(nèi)的面狀地理實體發(fā)生變更時,它的變更行為有可能是圖形變更或?qū)傩宰兏?與它關(guān)聯(lián)的線狀對象、點狀對象、面狀對象狀態(tài)并沒有發(fā)生變化,為了表示研究區(qū)域變化的完整性,通常也需要記錄相關(guān)的點對象、線對象和面對象,這些對象的變更行為屬于無變化[5]。針對不同類型的專題圖層，其變化類型可概括為屬性變更、圖形變更、新增、滅失和無變化5種類型(如表1所示)[6]。

依據(jù)上述規(guī)則，自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)的差異圖斑提取可設(shè)計為邏輯一致性、屬性一致性和圖形一致性3部分(如表2所示)[7]。

表1變更行為類型
Table1Change behavior type

序號變更行為類型編碼描述1屬性變更(Attribute-Change)0對象變更前后圖形保持不變,屬性發(fā)生變化。2圖形變更(Geometry-Change)1對象圖形在變更前后發(fā)生變化。3新增(New)2不存在的對象經(jīng)過變更生成新對象。4滅失(Delete)3存在的對象變更后消失。5無變化(No-Change)4存在的對象圖形、屬性在變更前后都沒有發(fā)生變化。

表2差異圖斑比對內(nèi)容
Table2Content of difference patches comparison

序號差異類型差異項目比對內(nèi)容1邏輯一致性數(shù)學(xué)基礎(chǔ)符合性比對平面坐標(biāo)系是否采用“國家2000坐標(biāo)系”,高程系統(tǒng)是否采用“1985國家高程基準(zhǔn)”。圖層完整性比對圖層在數(shù)量上是否完整。2屬性一致性結(jié)構(gòu)符合性比對圖層名稱、圖層中的屬性字段的數(shù)量、名稱、類型、長度、小數(shù)位數(shù)是否一致。值符合性比對屬性字段的值是否一致。3圖形一致性拓?fù)潢P(guān)系符合性比對圖層間同一圖形的拓?fù)潢P(guān)系是否一致。形狀相似度符合性比對圖層間同一圖形的形狀相似度情況。面積相似度符合性比對圖層間同一圖形的面積之差是否在限差內(nèi)。

依據(jù)上述原則，我們設(shè)計自然資源資產(chǎn)差異圖斑的提取流程。首先將需要提取差異圖斑信息的圖層A、B進(jìn)行邏輯一致性處理，糾正到同一個坐標(biāo)系；第二步，進(jìn)行幾何比對，提取出幾何不一致的圖斑，導(dǎo)入差異圖斑數(shù)據(jù)集；第三步，進(jìn)行屬性比對，在幾何一致的圖斑中提取出屬性不一致的圖斑，導(dǎo)入差異圖斑數(shù)據(jù)集，從而完成差異圖斑提取。提取流程如圖1所示。

圖1 差異圖斑的提取流程圖Fig.1 Flow chart for extracting difference patches

本文使用FME軟件做差異圖斑的提取工作。FME(全稱Feature Manipulate Engine)是一套將不同GIS數(shù)據(jù)模型和要素進(jìn)行整合與同構(gòu)化的產(chǎn)品，可用于讀寫存儲和轉(zhuǎn)換各種空間數(shù)據(jù)。利用FME軟件的相關(guān)轉(zhuǎn)換器，可以實現(xiàn)差異圖斑的幾何比對和屬性比對，本文利用FME構(gòu)建出不同時間節(jié)點上的兩個自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)圖層的差異圖斑提取模型，可實現(xiàn)一鍵式提取。

4 差異圖斑提取的成果

本文以基本農(nóng)田非法占用中的新增建設(shè)用地為例，以2015年、2016年兩個時段的數(shù)據(jù)輸入模型進(jìn)行運(yùn)算，提取自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)的差異圖斑成果，并統(tǒng)計結(jié)果(如表3所示)。

表3新增建設(shè)用地變更行為統(tǒng)計表
Table3Statistical table of change behavior of newconstruction land

變更行為類型編碼數(shù)量/處屬性變更01547圖形變更1873新增2654滅失3732無變化42423

在GIS系統(tǒng)中雙屏對比2015、2016年兩年新增建設(shè)用地變更的情況，可以看到某塊變更的圖斑(如圖2所示),該圖斑2015年、2016年的地塊形狀發(fā)生了顯著的變化。

圖2 新增建設(shè)用地變更Fig.2 New construction land change

可以看到某塊新增的圖斑(如圖3所示)：2015年不存在該建設(shè)用地圖斑，2016年新增了一塊建設(shè)用地圖斑。

圖3 新增建設(shè)用地增加Fig.3 Increase in new construction land

5 結(jié)束語

本文匯總了歷年監(jiān)測得到的自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)部門的專題信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)比對分析，形成一整套完善的差異圖斑提取的技術(shù)流程。該研究對于拓展自然資源資產(chǎn)大數(shù)據(jù)潛在應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)多源數(shù)據(jù)聯(lián)合監(jiān)測，提高資源監(jiān)測精度、效率和可靠性具有實際意義。

我們要利用大數(shù)據(jù)提高自然資源資產(chǎn)監(jiān)測的主動性、準(zhǔn)確性和有效性；通過提高大數(shù)據(jù)自動化處理水平、倡導(dǎo)優(yōu)化多源地理信息數(shù)據(jù)處理算法、研建同源地理信息數(shù)據(jù)批處理計算模型等方法，形成一套行之有效的業(yè)務(wù)化數(shù)據(jù)整合—分析—展示系統(tǒng)，推動測繪地理信息服務(wù)水平的提升，不斷強(qiáng)化自然資源資產(chǎn)管理制度建設(shè)，加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。