陳 平，高仕華，吳衛(wèi)軍

(云南省測(cè)繪工程院，云南 昆明 650034)

0 引言

第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查(簡(jiǎn)稱“三調(diào)”)作為一項(xiàng)重大的國(guó)情國(guó)力調(diào)查[1]，目的是在第二次全國(guó)土地調(diào)查(簡(jiǎn)稱“二調(diào)”)成果基礎(chǔ)上，全面細(xì)化和完善全國(guó)土地利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

流量分析是三調(diào)各類國(guó)土調(diào)查專項(xiàng)分析的基礎(chǔ)。流量分析是指利用三調(diào)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)與二調(diào)數(shù)據(jù)、年度變更調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行空間位置疊加，統(tǒng)計(jì)分析一定時(shí)期內(nèi)土地利用分類體系中各類土地總量的變動(dòng)及其相互影響[2-6]。通過(guò)流量分析，統(tǒng)計(jì)各類土地的增減變化情況，匯總各類土地增加來(lái)源和減少去向，分析土地利用變化情況。通過(guò)從政策驅(qū)動(dòng)、市場(chǎng)因素、調(diào)查口徑變化等方面查找變化原因，一方面可以發(fā)掘出國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及調(diào)查中出現(xiàn)的誤判地類，另一方面可及時(shí)發(fā)現(xiàn)國(guó)土資源管理方面存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。同時(shí)，可根據(jù)各地類的流量的來(lái)源和去向分析區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向。

由于二調(diào)、年度變更調(diào)查以及三調(diào)的數(shù)據(jù)量非常龐大，流量分析的步驟非常繁雜，實(shí)施難度較大，為了提高工作效率，減少人為操作的誤差，確保統(tǒng)計(jì)分析的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。本文采用C#.Net編程語(yǔ)言基于ArcObjects開發(fā)接口，采用Add-in開發(fā)模式，在ArcGIS桌面系統(tǒng)進(jìn)行定制與擴(kuò)展，設(shè)計(jì)了三調(diào)流量分析的軟件，軟件批量自動(dòng)實(shí)現(xiàn)分縣三調(diào)與二調(diào)或者年度變更調(diào)查成果之間的流量分析。

1 二調(diào)與三調(diào)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的差異

三調(diào)是在二調(diào)成果的基礎(chǔ)上開展的，但是同時(shí)三調(diào)與二調(diào)存在著區(qū)別，在統(tǒng)一的平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行對(duì)比才具有參考價(jià)值，因此流量分析前需統(tǒng)一二調(diào)與三調(diào)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差異。

1.1 坐標(biāo)系統(tǒng)的差異

二調(diào)的平面坐標(biāo)采用1980西安坐標(biāo)系，三調(diào)平面坐標(biāo)采用的是CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系[3]，進(jìn)行疊加分析前需把二調(diào)成果從1980西安坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，流量分析時(shí)統(tǒng)一在CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系下計(jì)算圖斑的橢球面積。

1.2 行政界線的差異

三調(diào)使用的縣級(jí)行政區(qū)界線由省三調(diào)辦專門組織作業(yè)單位根據(jù)統(tǒng)一下發(fā)的遙感影像及民政部門收集的界線走向說(shuō)明對(duì)二調(diào)的縣級(jí)以上行政區(qū)界線進(jìn)行了精細(xì)化修改，并且部分縣域經(jīng)過(guò)行政區(qū)劃調(diào)整，行政界線與原來(lái)發(fā)生較大的變化，因此二調(diào)界線和三調(diào)界線不一致，流量分析時(shí)統(tǒng)一以三調(diào)行政區(qū)界限為準(zhǔn)進(jìn)行疊加分析。

1.3 數(shù)據(jù)類型的差異

二調(diào)土地利用現(xiàn)狀圖斑分為地類圖斑(面狀)、線狀地物(線狀)、零星地物(點(diǎn)狀)3種數(shù)據(jù)類型，三調(diào)土地利用現(xiàn)狀圖斑僅有地類圖斑(面狀)一種數(shù)據(jù)類型[4]。流量分析時(shí)，需將二調(diào)土地利用線狀、點(diǎn)狀圖斑統(tǒng)一成面狀數(shù)據(jù)類型，或者以屬性的形式將線狀地物和零星地物掛接在地類圖斑中，流量分析統(tǒng)一在面狀圖斑下進(jìn)行空間疊加分析。本文采用將線狀地物和零星地物以屬性的形式掛接在二調(diào)地類圖斑中進(jìn)行流量分析。

1.4 分類標(biāo)準(zhǔn)的差異

二調(diào)分類標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T 21010—2007《土地利用現(xiàn)狀分類》，一級(jí)分類12個(gè)，二級(jí)分類57個(gè)，一級(jí)地類包括：耕地、園地、林地、草地、商服用地、工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地、住宅用地、公共管理與公共服務(wù)用地、特殊用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地。二調(diào)實(shí)際調(diào)查中將一級(jí)分類中的商服用地、工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地、住宅用地、公共管理與公共服務(wù)用地、特殊用地及二級(jí)分類中的街巷用地和空閑地歸并為一級(jí)分類城鎮(zhèn)村及工礦用地。歸并后二調(diào)實(shí)際的一級(jí)分類只有8個(gè)，分別為：耕地、園地、林地、草地、城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地。

三調(diào)土地分類標(biāo)準(zhǔn)采用《第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查工作分類》[5]，工作分類以GB/T 21010—2017《土地利用現(xiàn)狀分類》為基礎(chǔ)，對(duì)部分地類進(jìn)行了細(xì)化和歸并，一級(jí)分類13個(gè)，二級(jí)分類55個(gè)。一級(jí)地類包括：濕地、耕地、種植園用地、林地、草地、商業(yè)服務(wù)業(yè)用地、工礦用地、住宅用地、公共管理與公共服務(wù)用地、特殊用地、交通運(yùn)輸用地、水域及水利設(shè)施用地、其他土地。

流量分析時(shí)，為了消除分類差異，統(tǒng)一分析口徑，將三調(diào)一級(jí)分類中的商服用地、工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地、住宅用地、公共管理與公共服務(wù)用地、特殊用地、以及二級(jí)分類中的鹽田、城鎮(zhèn)村道路用地、交通服務(wù)場(chǎng)站用地、空閑地歸并為城鎮(zhèn)村及工礦用地。同時(shí)將二調(diào)的沿海灘涂、內(nèi)陸灘涂、沼澤地從水域及水利設(shè)施用地、其他土地中拆分出來(lái)，歸并為濕地，實(shí)現(xiàn)兩次調(diào)查土地分類的完整銜接。

2 流量分析方法

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備包括三調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)成果以及二調(diào)或者年度變更調(diào)查的數(shù)據(jù)庫(kù)成果。根據(jù)二調(diào)及年度變更數(shù)據(jù)類型的特點(diǎn)，分別選擇加載全省二調(diào)或者年度變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)中的地類圖斑(面狀)、線狀地物(線狀)、零星地物(點(diǎn)狀)。三調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)存放在一個(gè)組織目錄下，按照統(tǒng)一的命名規(guī)則(行政區(qū)代碼+行政區(qū)名稱，如530102五華區(qū).gdb)，軟件自動(dòng)讀取所有符合命名規(guī)則的縣級(jí)三調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 數(shù)據(jù)裁切

采用三調(diào)縣級(jí)行政區(qū)從全省二調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)中裁剪出地類圖斑(面狀)、線狀地物(線狀)、零星地物(點(diǎn)狀)，并投影至相應(yīng)的平面坐標(biāo)系。

2.3 空間疊加

采用二調(diào)地類圖斑與三調(diào)地類圖斑進(jìn)行空間疊加(相交)，記錄圖斑三調(diào)屬性與二調(diào)屬性，以及二調(diào)和三調(diào)地類圖斑疊加前后的圖形面積(SHAPE_Area)。二調(diào)地類圖斑與三調(diào)地類圖斑疊加后，可進(jìn)一步使用永久基本農(nóng)田、壩區(qū)、生態(tài)保護(hù)紅線等數(shù)據(jù)對(duì)疊加后的圖斑進(jìn)行標(biāo)識(shí)，便于同步開展永久基本農(nóng)田、壩區(qū)、生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi)的流量分析。

橢球面積的維護(hù)。根據(jù)三調(diào)疊加前后圖形面積的占比乘以三調(diào)圖斑面積(TBMJ)，快速得到疊加后各圖斑的橢球面積。

三調(diào)圖斑地類面積和扣除面積的維護(hù)。沒(méi)有涉及耕地扣除的三調(diào)圖斑地類面積即為圖斑橢球面積，涉及耕地扣除的則根據(jù)三調(diào)扣除系數(shù)，計(jì)算出到疊加后各圖斑三調(diào)扣除面積和圖斑地類面積。

二調(diào)零星地物面積的維護(hù)。零星地物作為扣除地類均勻分布在二調(diào)地類圖斑上，根據(jù)二調(diào)疊加前后圖形面積的占比乘以零星地物面積，快速得到疊加后各圖斑的二調(diào)零星地物扣除面積和編碼。

二調(diào)線狀地物面積的維護(hù)。對(duì)線狀地物進(jìn)行面狀化處理，面狀化過(guò)程末端類型選擇為FLAT，即面狀化后緩沖區(qū)的末端為方形，不能為圓形。線狀地物面狀化后的圖斑，與二調(diào)地類圖斑和三調(diào)地類圖斑疊加后的圖斑，再次進(jìn)行疊加，記錄得到二調(diào)地類圖斑和三調(diào)地類圖斑疊加后的圖斑的二調(diào)線狀地物編碼和扣除面積。

二調(diào)地類圖斑面積和田坎面積的維護(hù)。利用疊加后各圖斑的二調(diào)零星地物扣除面積、線狀地物扣除面積、二調(diào)田坎系數(shù)可計(jì)算得到疊加后各圖斑的二調(diào)田坎扣除面積和圖斑地類面積。

2.4 分析結(jié)果輸出

根據(jù)維護(hù)好的疊加后各圖斑二調(diào)田坎扣除面積和圖斑地類面積、零星地物扣除面積、線狀地物扣除面積以及三調(diào)扣除面積和圖斑地類面積，經(jīng)過(guò)分組匯總統(tǒng)計(jì)、平差之后相應(yīng)填入設(shè)計(jì)好的流量分析表格模板中，如疊加后圖斑的二調(diào)地類編碼為濕地，三調(diào)地類編碼為耕地，面積則填入表1 中的深色單元格內(nèi)。分組平差方法必須符合三調(diào)各級(jí)面積統(tǒng)計(jì)邏輯基本要求[1]，確保流量分析計(jì)算出來(lái)的三調(diào)各地類的面積與通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)匯總統(tǒng)計(jì)出來(lái)的面積完全一致。流量分析表格之間的數(shù)值具有嚴(yán)密的邏輯關(guān)系，表格輸出前對(duì)表格中的數(shù)值進(jìn)行核對(duì)檢查。流量分析匯總形成土地利用現(xiàn)狀一級(jí)類(如表1所示)、二級(jí)類流量分析表，同時(shí)也可同步生成永久基本農(nóng)田、壩區(qū)、生態(tài)保護(hù)紅線以及其他任意范圍內(nèi)的流量分析表，通過(guò)逐級(jí)匯總形成州(市)、省級(jí)流量分析統(tǒng)計(jì)表。

表1 一級(jí)類流量分析表

3 軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

ArcObjects是ESRI公司ArcGIS系列產(chǎn)品的開發(fā)平臺(tái)，它是基于Microsoft 公司COM技術(shù)所構(gòu)建的模塊化、可伸縮和跨平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)。該技術(shù)可以在集成在大量的開發(fā)框架中，包括流行的.Net、Visual C++、Delphi、Java等，因此，開發(fā)人員可以在自己比較熟悉的開發(fā)環(huán)境中利用ArcObjects開發(fā)GIS應(yīng)用。ArcGIS 10為桌面定制開發(fā)提供了一種全新的方式——Add-in技術(shù)，使得定制和擴(kuò)展 ArcGIS 桌面應(yīng)用變得更加容易。

在總結(jié)流量分析方法的基礎(chǔ)上，采用C#.Net編程語(yǔ)言基于ArcObjects開發(fā)接口，運(yùn)用Add-in開發(fā)模式，設(shè)計(jì)出云自然第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查流量分析軟件。軟件運(yùn)行界面，如圖1所示。軟件參數(shù)設(shè)置加載全省二調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)中的地類圖斑、線狀地物、零星地物要素圖層以及批量導(dǎo)入三調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)，按照流量分析方法的步驟，自動(dòng)處理并輸出分析結(jié)果。

二調(diào)時(shí)期由于基礎(chǔ)資料薄弱，糾正遙感影像采用1∶5萬(wàn)數(shù)字高程模型，三調(diào)則采用了1∶1萬(wàn)數(shù)字高程模型，同一個(gè)地類圖斑在二調(diào)和三調(diào)采集時(shí)邊界不完全套合，流量分析時(shí)會(huì)出現(xiàn)不真實(shí)的“虛流量”。軟件設(shè)計(jì)了“虛流量”的消除模型，參數(shù)設(shè)置可選擇是否消除“虛流量”。

圖1 第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查流量分析軟件運(yùn)行界面

經(jīng)過(guò)了多輪的省級(jí)匯總分析，云南省129縣流量分析平均每個(gè)縣用時(shí)2～4 h，用時(shí)最長(zhǎng)的縣不超過(guò)8 h為會(huì)澤縣，該縣圖斑疊加后總數(shù)超過(guò)300萬(wàn)個(gè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

流量分析是三調(diào)匯總分析的重要組成部分，利用ArcGIS平臺(tái)的最新的Add-in擴(kuò)展技術(shù)，研究并開發(fā)一套自動(dòng)化的流量分析軟件，極大地提高了分析效率，確保了統(tǒng)計(jì)分析的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。本文所設(shè)計(jì)的流量分析軟件已經(jīng)在云南省三調(diào)省級(jí)成果匯總項(xiàng)目中得到應(yīng)用，希望下一步廣泛的推廣至全省州(市)、縣級(jí)成果匯總工作中，確保各級(jí)匯總分析數(shù)值上的延續(xù)性和準(zhǔn)確性，避免各級(jí)匯總分析相互矛盾的情況，為全省三調(diào)工作做出更好的貢獻(xiàn)。