李國華，關(guān)梅，江娜，祝明然

(1.山東省國土測繪院,山東 濟(jì)南 250013；2.山東省第一次全國地理國情普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，山東 濟(jì)南 250013;3.山東省第三次土地調(diào)查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，山東 濟(jì)南 250013;4.山東省自然資源廳，山東 濟(jì)南 250014)

0 引言

黃河三角洲區(qū)位條件優(yōu)越。該區(qū)域位于京津冀都市圈與山東半島的結(jié)合部，和遼寧沿海經(jīng)濟(jì)帶隔海相望，處于長三角和珠三角產(chǎn)業(yè)向北梯次轉(zhuǎn)移的中間地帶。具有吸引各方投資、加快開放開發(fā)的戰(zhàn)略區(qū)位優(yōu)勢。

土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和地理國情普查數(shù)據(jù)在成果運(yùn)用上有著明顯的區(qū)別，土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)側(cè)重于管理屬性，是為了滿足土地管理，突出體現(xiàn)土地利用狀況[1]。兩類數(shù)據(jù)具有一定的獨(dú)立性，也具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，分析研究兩類數(shù)據(jù)，可以從多個維度客觀校核土地利用現(xiàn)狀的真實(shí)狀況。地表覆蓋數(shù)據(jù)是“所見即所得”，根據(jù)遙感影像中的紋理、光譜特征，依據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)如實(shí)采集數(shù)據(jù)[2]。通過地表覆蓋數(shù)據(jù)和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的空間疊加，可以查清土地利用圖斑的地表覆蓋情況，準(zhǔn)確定位耕地撂荒，臨時種植等地類，掌握批而未用、未批先用等多種情況，為土地用途的管制、耕地占補(bǔ)平衡、基本農(nóng)田保護(hù)、農(nóng)業(yè)設(shè)施發(fā)展規(guī)模評估，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等，提供決策支持和數(shù)據(jù)支撐，對落實(shí)最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，實(shí)現(xiàn)國土資源節(jié)約集約利用，具有重要的應(yīng)用意義[3]。開展地理國情普查數(shù)據(jù)和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)對比分析對于自然資源管理，特別是探索正在開展的第三次國土調(diào)查及地理國情監(jiān)測工作融合銜接具有借鑒意義。

1 技術(shù)方法

地理國情普查成果數(shù)據(jù)與土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)在內(nèi)容分類上不是一個體系，差異較大。對比分析中，主要采用以土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)為參考，將地理國情普查數(shù)據(jù)分類體系對應(yīng)到土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)體系中[4]。一種方法采用全覆蓋對應(yīng)。土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中的“DLTB”層采用場模型，將整個區(qū)域無縫覆蓋[4]；地理國情普查數(shù)據(jù)中的地表覆蓋分類數(shù)據(jù)“LCA”層也是實(shí)現(xiàn)地表無縫覆蓋[5-7]。對于無法一一對應(yīng)的類別，根據(jù)“主要對應(yīng)”的原則，進(jìn)行地類對比。對于不同土地利用現(xiàn)狀類別數(shù)據(jù)對應(yīng)到國情普查中相同的類別時，類別面積不重復(fù)計(jì)算、不漏算。以全覆蓋做全局對比，結(jié)合土地利用現(xiàn)狀的其他數(shù)據(jù)、地理國情要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)類比對、專題比對。第二種方法采用以指標(biāo)體系中分類含義為基礎(chǔ)，兼顧實(shí)際情況。將兩個分類體系建立對照關(guān)系時，以各類別的定義為依據(jù)，不同的大類，包含同樣的子類；相同的子類，分到不同的大類中。第三種方法是根據(jù)子類逐級合并。由于兩個分類體系的大類含義不一致，以大類直接進(jìn)行對比與實(shí)際差別較大，就采用以土地利用現(xiàn)狀分類大類為基礎(chǔ)，對普查數(shù)據(jù)二、三級類重新歸類，形成與土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)意義上綜合的“大類”。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)對比時，遵循以內(nèi)容含義一致的原則。在對比過程中，根據(jù)兩個分類體系對應(yīng)地物的定義制作對照關(guān)系表。對比過程中，地理區(qū)界范圍嚴(yán)格保持一致。在統(tǒng)計(jì)各類地物面積時采用相同的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，避免由于統(tǒng)計(jì)方法不同引起的誤差[8]。

1.1 資料收集與分析

1.1.1 土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)

土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)是在土地調(diào)查成果的基礎(chǔ)上，采用相應(yīng)的技術(shù)方法對土地登記和土地統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行整理，包括年度變更登記和年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。主要包括圖斑的地類、位置、面積、分布等狀況，用于匯總查清各類土地的結(jié)構(gòu)、分布和利用現(xiàn)狀等。土地調(diào)查依據(jù)土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)，按照土地用途、經(jīng)營特點(diǎn)、利用方式和覆蓋特征等指標(biāo)進(jìn)行分類，一級類主要按土地用途劃分，二級類按經(jīng)營特點(diǎn)、利用方式和覆蓋特征進(jìn)行續(xù)分，是一種復(fù)雜的綜合分類。土地調(diào)查數(shù)據(jù)側(cè)重于土地的社會屬性[9]。

該文采用2013年全國土地變更調(diào)查與遙感監(jiān)測工作形成的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，分類體系是采用的《土地利用現(xiàn)狀分類》GB/T 21010-2007。該數(shù)據(jù)包括位置、范圍、地類等信息。數(shù)據(jù)采用西安80坐標(biāo)系，數(shù)據(jù)成果的現(xiàn)勢性為2013年12月。

1.1.2 地理國情普查數(shù)據(jù)

地理國情普查內(nèi)容與指標(biāo)是以基礎(chǔ)地理信息現(xiàn)有分類體系為基礎(chǔ)，參考相關(guān)專業(yè)部門開展的普查(調(diào)查、監(jiān)測)內(nèi)容分類，結(jié)合地理國情的分析和應(yīng)用需求，在內(nèi)容與指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上進(jìn)行了適當(dāng)?shù)臄U(kuò)充和細(xì)化。地理國情普查的分類對象主要包括地表形態(tài)、地表覆蓋和重要地理國情要素三個方面。其中地表覆蓋分類信息反映地表自然營造物和人工建造物的自然屬性狀況[10]。其中地表覆蓋分類數(shù)據(jù)主要采集指標(biāo)為400 m2，城市地區(qū)采用細(xì)化指標(biāo)[9]。該文所述的地理國情普查數(shù)據(jù)采用分辨率為0.5 m的遙感影像，參考基礎(chǔ)測繪和部門專題數(shù)據(jù)，采集生成，精度優(yōu)于1∶10 000基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)[11-12]。數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性為2014—2015年。地理國情普查與土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)對比見表1。

表1 地理國情普查與土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)對比

1.2 數(shù)據(jù)對比

基于相同的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，把數(shù)據(jù)統(tǒng)一到CGCS2000坐標(biāo)系統(tǒng)下，疊加兩類數(shù)據(jù)，進(jìn)行空間信息分類，采用成分分析法、層次分析法、系統(tǒng)聚類分析、判別分析等，對線狀地物求長度、曲率、方向[13-14]；對面狀地物求面積、周長、形狀、曲率等進(jìn)行分析，求幾何體的質(zhì)心；空間實(shí)體間的距離等。必要時采用人機(jī)相互的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，研究分析兩類數(shù)據(jù)的異同。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用橢球面積和長度，空間量算，比值分析，疊加分析和區(qū)域分析法[15]，統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的分類主要是一級分類指標(biāo)的對比分析。

2 數(shù)據(jù)分析

對地表覆蓋分類一級類中的耕地、園地、林地、草地、交通運(yùn)輸用地、水域水利設(shè)施用地、其他土地、城鎮(zhèn)村及工礦用地等8大類與土地利用現(xiàn)狀相關(guān)分類進(jìn)行了對比。分別從LCA層的對應(yīng)面積、重合面積、重合占比、重合占覆蓋比和差值率等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體結(jié)果見表2和表3,分析結(jié)果見圖1、圖2。

表2 黃三角地表覆蓋分類與土地利用一級類統(tǒng)計(jì)符合情況(km2)

表3 黃三角區(qū)域土地變更與地表覆蓋各地類構(gòu)成比例

圖1 覆蓋分類據(jù)與土地利用分類數(shù)據(jù)對應(yīng)情況統(tǒng)計(jì)

圖2 覆蓋分類與土地利用分類數(shù)據(jù)空間重合比例統(tǒng)計(jì)

從圖1和圖2可見，耕地和城鎮(zhèn)村及工礦用地重合比例較高。兩類數(shù)據(jù)中，土地利用現(xiàn)狀中的耕地、園地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地的面積均大于地表覆蓋分類數(shù)據(jù)；而林地和草地的面積明顯偏小，如圖3所示。兩類數(shù)據(jù)各地類構(gòu)成比例詳見表3。

圖3 地表覆蓋分類數(shù)據(jù)與土地變更調(diào)查各類面積差異情況

圖4 黃三角土地與地表覆蓋分類一級類構(gòu)成情況

從一級類構(gòu)成占比分析可以看出，地表覆蓋與土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中，耕地、園地、林地混合情況較為嚴(yán)重，但三類的總量基本一致，土地利用現(xiàn)狀中三者占比為52.1%，地表覆蓋中三者為52.9%；草地、水域水利、其他土地等混分較為嚴(yán)重，但是三者的總量基本平衡，土地利用現(xiàn)狀中為30.9%，地表覆蓋中為29.2%，詳見圖4、圖5和圖6。重合度在沿海地區(qū)向內(nèi)陸地區(qū)逐漸增大，沿海地區(qū)不一致圖斑占比較大，反映出土地利用情況復(fù)雜，詳見圖7、圖8。

圖5 黃三角土地與地表一級類構(gòu)成情況

圖6 黃三角地表覆蓋一級類構(gòu)成情況

圖7 黃三角區(qū)域土地與覆蓋數(shù)據(jù)重合情況

圖8 黃三角區(qū)域土地與覆蓋數(shù)據(jù)不一致情況

3 結(jié)果分析

(1)土地利用現(xiàn)狀與地表覆蓋分類數(shù)據(jù)的整體重合率為62.1%，其中，耕地重合率最高，為77.8%；其次為城鎮(zhèn)村及工礦用地，為71.8%。其他土地重合率最低，僅為6.4%。園地、林地、草地以及其他土地對應(yīng)情況不同區(qū)縣差異較大。這幾類數(shù)據(jù)在土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中面積較小，對于差異反映敏感，且這些類別中，DLTB與LCA數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系不明確，存在“多對多”情況。

(2)地表覆蓋分類數(shù)據(jù)中的林地、草地、交通運(yùn)輸用地以及城鎮(zhèn)村及工礦用地面積大于土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)；而耕地、園地、水域水利設(shè)施用地以及其他土地等的面積均為土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)大于地表覆蓋分類數(shù)據(jù)。其中，草地面積差異最大。

(3)從各一級類構(gòu)成占比來看，LCA層與DLTB層數(shù)據(jù)中，耕地、園地、林地混合情況較為嚴(yán)重，但三類的總量基本一致，土地中三者占比為52.1%，覆蓋中三者為52.9%；草地、水域水利、其他土地等混分較為嚴(yán)重，但是三者的總量基本平衡，DLTB層中為30.9%，LCA層中為29.2%。

(4)重合關(guān)系受時間因素影響不大。因?yàn)楦饕患夘惷娣e基數(shù)較大，變化數(shù)據(jù)相對來說較小，差異僅在小數(shù)點(diǎn)后體現(xiàn)。

4 結(jié)論分析

4.1 定義體系的差異性

兩類數(shù)據(jù)對于同一地類的定義并不完全一致，如土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中水域及水利設(shè)施用地比地表覆蓋中的水域范圍更大一些，包括水面以及水利設(shè)施用地等。土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中的水面采集時強(qiáng)調(diào)的是常水位線，而地表覆蓋分類數(shù)據(jù)采集時更強(qiáng)調(diào)水體覆蓋。因此，水域水利設(shè)施中，灘涂、水工建設(shè)用地可能為耕地、草地等，灘涂可能為其他土地中的荒漠與裸露地表。交通設(shè)施用地中的道路定義也不一致，土地利用中的道路不僅包括路面范圍，還包括設(shè)計(jì)內(nèi)的路堤、路塹、道溝、?？空?、林木以及直接為其服務(wù)的附屬設(shè)施用地；而在國情普查中，路面僅包括了路面范圍；按照立體覆蓋原則，若路面被樹木遮擋，優(yōu)先采集為林地。鹽堿地、林地、草地、園地等大多地類定義并不完全一致。

4.2 地域特點(diǎn)與數(shù)據(jù)歸類原則不一致

地理國情普查更加側(cè)重自然屬性，而土地利用現(xiàn)狀則更側(cè)重土地的利用方式、土地用途、經(jīng)營特點(diǎn)、管理特性等因素。這樣，由于季節(jié)、經(jīng)濟(jì)利益、暫時需要等原因，可能臨時改變土地用途，但并不改變土地地類；而在國情普查中，則根據(jù)其自然地表覆蓋情況歸類。特別是耕地中的旱地，如果臨時種植樹木，可能暫時仍采集為耕地，但是在地表覆蓋中采集為林地。這個在人工幼林、苗圃中有比較明顯的體現(xiàn)。

4.3 數(shù)據(jù)采集尺度、綜合原則不一致

對于地表覆蓋中夠指標(biāo)采集的狹長條帶狀的草地、道路路面、碾壓踩踏地表等地物，在土地利用中通常就近歸并入相應(yīng)的土地利用類別中。土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中對于城鎮(zhèn)區(qū)域采集范圍線，不采集居民區(qū)內(nèi)部的綠化林用地、草地等，直接歸入建設(shè)用地，在地理國情普查中都要細(xì)分，房屋建筑(區(qū))需采集房屋最小外輪廓。因此，城鎮(zhèn)工礦用地內(nèi)部的草地、林地、水域水利設(shè)施用地比例較高。值得注意的是，城鎮(zhèn)工礦內(nèi)部草地中占比高的并不是綠化草地，而是天然草地占絕對優(yōu)勢。

4.4 兩類數(shù)據(jù)指標(biāo)體系差異，致使地類無法一一對應(yīng)

兩類數(shù)據(jù)非一一對應(yīng)關(guān)系，存在一對多、多對一、多對多的各種各樣對應(yīng)關(guān)系，造成兩類數(shù)據(jù)對比關(guān)系存在差異。如土地利用中的其他土地由設(shè)施農(nóng)用地和鹽堿地構(gòu)成，而設(shè)施農(nóng)用地在地表覆蓋分類中與場院進(jìn)行了對應(yīng)，含義并不完全一致，部分區(qū)域?qū)?yīng)于房屋建筑區(qū)；鹽堿地對應(yīng)為天然草地，天然草地已與其他草地有對應(yīng)關(guān)系。因此，土地利用現(xiàn)狀中的其他土地的范疇遠(yuǎn)大于地表覆蓋分類數(shù)據(jù)，導(dǎo)致兩類數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系較差，這也是造成覆蓋中草地占比較高的原因。