面向自然资源空间重叠问题的分类对策探索

马克委 罗方权 郭 威

(1. 江苏省地质测绘院, 江苏 南京 211102;2. 江苏省地质矿产调查研究所, 江苏 南京 210049)

0 引言

自然资源调查工作是加快建立自然资源统一调查、评价、监测制度,健全自然资源监管体制,切实履行自然资源“两统一”职责的一项重要工作。

自然资源是天然存在的、有使用价值的、可提高人类当前和未来福利的自然环境因素的总和。自然资源部职责涉及或者现阶段调查监测的自然资源应是除待条件成熟时再开展调查的阳光、空气、风等其他自然资源外,包括：①土地、矿产、森林、草原、水、湿地、海域海岛等自然资源,涵盖陆地和海洋、地上和地下；②在实际工作中,对与自然资源紧密关联的自然地理和人文地理等要素一并进行调查；③从自然资源利用管理的角度进行考虑的各类管控界线(人类社会属性)。包括行政界线、自然资源权属界线、永久基本农田、生态保护红线、城镇开发边界、自然保护地界线、开发区界线等等[1-2]。自然资源部发布的《自然资源调查监测体系构建总体方案》[3]明确了要求,要参考《土地利用现状分类》[4]《地理国情普查内容与指标》[5-6]以及国土空间规划用途分类[7]等,制定地表覆盖分类标准[8],按照自然资源在地表的实际覆盖情况,将地球表面(含海水覆盖区)划分为作物、林木、草、水等若干覆盖类型,每个大类可再细分到多级类。

制定地表覆盖分类标准时,由于在不同行业,其概念不统一,内容有交叉,指标相重叠情况,以单一的行业标准,无法体现自然资源的完整性、无法满足自然资源调查成果的多用性。本文以地表覆盖一些典型的例子展开分析研究,按照行业分类关注点,通过分类标准细化、调查指标细化、优化数据表达、组织和统计,在构建分类标准和实施调查等方面提出建议,解决各行业分类的交叉重叠等矛盾的问题,构建科学、系统的自然资源调查体系[9-10]。

1 自然资源空间重叠问题解析

根据各行业标准的概念含义、内容、指标的分析研究,不同行业各有关注和特点,各行业的调查数据,其组织方式和几何表达又都是一一对应,各类资源间又没有相互关联,这种数出多门的成果数据无法准确、科学统计以及应用。

(1)《土地利用现状分类》标准与《林业资源分类与代码 森林类型》(以下简称“林业资源分类”)标准[11],前者是以土地资源为主的利用现状分类,后者是以森林资源类型进行分类,两种资源在空间重叠时调查的结果是不一样的。如大面积乔木林的堤坝,以土地利用现状分类调查时,调查结果为“水工建筑用地”;以林业资源分类调查时,调查结果为相应的“乔木林”[12]。任何一种标准都不能准确、完整表达这种重叠的资源现状。

(2)地理国情普查(下称“国情普查”)中,被行道树覆盖的道路或街道按照林地调查,道路则被肢解或完全忽略;水面上有桥梁时,按照从上到下原则,调查为道路而忽略了桥下的水面(水资源)。这种空间交叉或重叠的分类,作为行业专项调查势必使某些资源不能全面完整调查出来,解决不了准确统计和精细化管理问题[13]。

(3)各行业调查数据的图斑(地块)和分类代码均是唯一的,是一对一关系。这种传统行业习惯思维已经形成既有的概念,在数据结构上一直延续下来。

按照《自然资源调查监测体系构建总体方案》要求,为合理解决这些问题,需要突破原有单个行业思维,根据各行业标准的特点将相同、相近分类进行融合,将不同、不一致分类进行细化;按照资源的实际现状情况,交叉重叠的资源应全部调查出来,有几种资源则调查几种资源,而不是以主要资源(行业关注或主要功能)代替其他资源;突破原来数据组织的唯一性思维(一个图斑对应唯一的分类代码),而采取一对多概念,即某个资源重叠的图斑(地块)用多个分类代码来如实反映,实现分类现状全面真实表达。

2 空间重叠问题的解决思路

2.1 体系构建原则

自然资源分类是自然资源管理的基础,是开展调查监测工作的前提,构建分类体系,既要有科学性和系统性,又要能满足当前管理需要。在面向自然资源空间重叠时,自然资源调查既要遵循山水林田湖草是一个生命共同体的理念,又要尽量满足当前管理延续性和习惯性。

2.1.1满足自然资源分类科学性、系统性

根据自然资源产生、发育、演化和利用的全过程,以立体空间位置作为组织和联系所有自然资源体的基本纽带,以现行测绘基准为框架,以数字高程模型为基底,以高分辨率遥感影像为背景,按照三维空间位置,对各类自然资源分层分类,科学组织各个自然资源体有序分布在地球表面(含地表上、下),形成一个完整的支撑生产、生活、生态的自然资源立体模型。

2.1.2满足当前行业管理延续性、习惯性

农业、林业、草原、湿地、水利、建设规划等行业部门在各自行业管理过程中,经过长时间总结均形成了各自相对合理的标准。但各行业的标准统一到自然资源的大概念时,就出现一些分类重叠与交叉。如在基本农田范围内耕地当中临时栽植的速生杨,对于农业来讲是耕地,属于耕地资源;对于林业来讲,同时也是林业资源。沿海滩涂中的红树林,既是湿地,又是林地[14]等。在体系构建时要综合考虑各行业标准,尽可能满足当前行业管理延续性、习惯性。

2.2 体系构建方法

2.2.1分类融合细化

各行业出于本身需要,其分类的内容、概念不同于其他行业,从而引起的分类指标不同,进而统计结果也不同。为解决此问题,在上述原则基础上,按照覆盖现状和资源类型,结合各行业分类标准,求同存异,通过优化组合,把自然资源分类进行融合细化。如将《土地利用现状分类》分类标准中的乔木林,结合《林业资源分类与代码 森林类型》《地理国情普查内容与指标》标准中的乔木林定义与分类,融合细化为阔叶乔木林、针叶乔木林、针阔混交乔木林;将《土地利用现状分类》分类标准中的竹林,结合《林业资源分类与代码 森林类型》标准中的竹林定义与分类,细化为大径竹林、小径竹林、竹木混交林;将《土地利用现状分类》标准中的其他园地,结合《地理国情普查内容与指标》标准中的其他园地定义与分类,细化为其他乔灌园地、其他藤本园地、其他草本园地。当然在融合细化分类时还需考虑“基础调查”的可行性、与“专项资源调查”的衔接情况以及工作量因素,使自然资源分类不宜过深过细。

2.2.2调查融合细化

分类细化可解决概念不统一,指标不一致问题,但要如实反映重叠交叉的资源现状,还需把调查采集的指标细化,即不仅把单一资源分类采集出来,还需把重叠部分调查采集出来并分别赋予相应分类代码。如图1所示,道路和耕地上有行道树覆盖的重叠情况,“三调”成果中根据土地利用的主要功能分别为水田与道路,缺少林木资源(林木覆盖);“国情普查成果”中,由于林木覆盖原因,道路没有能完整调查表达出来。

图1 行业调查成果

想要把林木覆盖和道路的自然状况都完整调查出来,必须进行融合细化采集,如图2进行融合处理,相同部分进行融合;不同部分,将原“三调”成果图斑按照林木覆盖投影进行分割采集。

图2 融合细化

细化分割采集后,如图3所示,图斑(地块)A、图斑H是水田,为单一的耕地资源,与“三调”成果一致;图斑B、图斑G为行道树林木覆盖和水田重叠的双重资源,继承“三调”成果,增加林木资源;图斑C为行道树与道路重叠的双重资源,继承“三调”成果,增加林木资源;图斑D、图斑E、图斑F是道路,为单一的交通资源,与“三调”成果保持一致。

图3 融合细化结果

为使各类资源现状全面反映,调查时需要对各资源分别细化采集,达到最小采集指标要求的根据实际调查情况不能遗漏一一采集,将“三调”成果的耕地、道路分类图斑进行切割采集,细化为耕地、林木、道路交通。

2.2.3数据组织

自然资源分类调查采集完成后,部分图斑(地块)的资源分类属性实际上不唯一,其分类代码应按照实际现状情况全面如实表达,但最少应对应一个分类代码,多个代码时,不应重复。

对于重叠交叉资源的多个分类代码,应按照相应的顺序进行组织。为保持与“三调”成果的良好衔接,第一个分类代码应继承“三调”分类属性,其后为重叠交叉的其他分类代码。以图3为例,按照资源现状的调查情况,其数据组织情况如表1所示。

2.2.4几何表达

在自然资源调查中,地表覆盖要素图斑(地表覆盖层)的几何表达方式,应与“三调”相一致,各图斑(地块)在国土空间中不重不漏,全面覆盖整个调查区域的地表,各图斑面积经平差后总面积应与调查区域面积严密相等。如图3中,S图3=S图斑A+S图斑B+S图斑C+S图斑D+S图斑E+S图斑F+S图斑G+S图斑H。其中单独的每一类资源,按照其相应位置、范围、面积等属性分别表达。

表1 图斑分类数据组织

2.2.5统计方法

在以上成果表达的基础上,根据应用需要,通过分类数据检索功能实现行业分类统计。

耕地资源,按照耕地相应的分类代码检索。表1中图斑A、图斑B、图斑G、图斑H 4个图斑(地块)中含有耕地资源的分类代码,那么耕地资源的面积应为:S耕地=S图斑A+S图斑B+S图斑G+S图斑H。

林木(森林)资源,按照森林资源相应的分类代码检索。表1中图斑B、图斑C、图斑G 3个图斑(地块)中含有森林资源分类代码,那么林地资源的面积应为:S林地=S图斑B+S图斑C+S图斑G。

道路交通资源,按照道路交通相应的分类代码检索。表1中图斑C、图斑D、图斑E、图斑F 4个图斑(地块)含有公路资源分类代码,那么道路交通资源的面积应为:S交通=S图斑C+S图斑D+S图斑E+S图斑F。

3 案例验证

3.1 案例区状况

为验证上述思路的可行性,在丘陵地区选择案例区域。案例区有山坡、水库、堤坝、道路、耕地、林地、草地等兼具山水林田湖草各类资源的代表性区域,如图4所示,作为实例进行分类调查验证分析。案例区域中有单一分类地块,也有重叠交叉分类地块。重叠交叉分类包括:堤坝上有乡村道路和护堤灌草,耕地(基本农田)中有部分种植速生杨的经济苗木。

图4 案例区域

3.2 分类调查

以“三调”成果为基础[15],参照行业调查标准要求,按照以上融合细化的思路,结合实地补充调查采集形成自然资源分类结果。

调查成果的分类数据组织、表达和统计如下。

(1)案例区中各分类图斑数据组织情况如表2所示。

表2 分类图斑数据组织

(2)案例区各分类图斑在国土空间覆盖中表达为:S图5=S图斑01+S图斑02+…+S图斑17=673 916 m2。

(3)在以上调查成果的基础上,按照应用需要,可详细准确统计各分类或资源状况。

水工建筑用地,按照水工建筑用地相应的分类代码检索。表2中图斑02、图斑03、图斑04 3个图斑(地块)中含有水工建筑用地的分类代码,那么水工建筑用地的面积应为:S水工建筑用地=S图斑02+S图斑03+S图斑04=136 616 m2。

耕地资源面积,按照耕地相应的分类代码检索。表2中图斑07、图斑08、图斑09、图斑11、图斑12、图斑16这6个图斑(地块)中含有耕地的分类代码,那么耕地资源的面积应为:S耕地资源=S图斑07+S图斑08+S图斑09+S图斑11+S图斑12+S图斑16=336 756 m2。

林地资源面积,按照林地相应的分类代码检索。表2中图斑06、图斑12、图斑15、图斑17这4个图斑(地块)中含有林地的分类代码,那么林地资源的面积应为:S林地资源=S图斑06+S图斑12+S图斑15+S图斑17=286 501 m2。

草地资源面积,按照草地相应的分类代码检索。表2中图斑02、图斑04、图斑05这3个图斑(地块)中含有草地资源的分类代码,那么草地资源的面积应为:S草地资源=S图斑02+S图斑04+S图斑05=123 264 m2。

道路资源面积,按照道路相应的分类代码检索。表2中的图斑03(地块)中含有道路资源的分类代码,那么道路资源的面积应为:S道路资源=S图斑03=17 295 m2。

堤坝上的乡村道路、护堤灌草,如果按照原分类和采集标准要求,以土地利用的主要功能进行归类,可能不能真实反映出来。以本文的思路可以把各资源的现状真实、全面的解决。

3.3 案例分析

在案例中通过验证,能够使重叠交叉的各自然资源全面反映和统计出来,相对于“三调”成果,补充图斑12,使耕地资源更为全面;细化了水工建筑用地图斑,使护堤灌草等其他草地、乡村路等道路得到相应体现;同时这些重叠交叉资源的空间位置、范围、面积也得以准确反映,为相关部门提供协同管理依据。

4 结束语

通过以上探索研究,从自然资源的细化分类与调查、几何表达、数据组织、统计方法4个方面思考,在陆表空间范围内的地表覆盖层上,不重不漏的全面反映自然资源分布现状;在关注的专项资源层次上,不会因为在空间位置上重叠交叉时,而有所取舍,使专项资源现状有更完整的反映。这样突破原有的习惯性思维,可以为解决自然资源重叠交叉现状提出建议,为调查成果“一查多用”更好提供思路;为更全面准确掌握我国陆表空间范围内,自然资源的种类、分布、位置、范围、数量提供解决方案,为“一查多用”提供准确全面的数据成果。

本文在构建自然资源分类时,仅从资源概念和相关行业分类标准的理论角度出发开展研究,行业管理单位从应用角度是否认可还需进一步调研,详细了解行业应用需求、自然资源类型以及指标细化的细致程度等,进而调整和完善,使自然资源分类具有普适性。