杨志军，许等平，谭绪泉，王森林，杨宛蓉，张 芬，关 梅，王家福，王建体

（1.山东省国土空间规划院，山东济南250014；2.国家林业和草原局林产工业规划设计院，中国北京100010；3.潍坊理工学院，潍坊青州262500；4.山东省自然资源厅自然资源调查监测处，山东济南250014）

1 研究背景

2020年1月17日，自然资源部发布《自然资源调查监测体系构建总体方案》，为切实履行自然资源统一调查监测职责，确立了基础调查与专项调查统筹谋划、同步部署、协同开展的工作思路，明确了以国土三调为基础，集成现有森林资源、湿地资源、草原资源等数据成果，形成自然资源调查监测“一张底图”的工作要求。

在该背景下开展国土三调与森林资源、国土三调与湿地资源或国土三调与草地资源的地类属性及空间拓扑“1+N”衔接方案的研究。

2 图形地类属性及空间拓扑的研究

以国土“三调”数据和森林资源管理“一张图”数据为例，制作模拟数据进行图形地类属性及空间拓扑两方面研究。

2.1 图形地类属性

2.1.1 三调土地利用现状工作分类

（1）根据第三次全国国土调查工作分类标准，一级分类13 个，二级分类56 个，见表1。

表1 第三次全国国土调查分类

（2）为简化三调地类模型，选择有代表性的森林沼泽（0304）、旱地（0103）、果园（0201）、茶园（0202）、其他园地（0204）、乔木林地（0301）、竹林地（0302）、灌木林地（0305）、其他林地（0307）、其他草地（0404）、采矿用地（0602）、农村宅基地（0702）、公园与绿地（0810）、公路用地（1003）、坑塘水面（1104）和裸岩石砾地（1207）等16 个二级地类制作三调地类模拟数据模型。三调地类模型见图1。

2.1.2 林业行业地类分类系统

（1）森林资源管理“一张图”年度更新地类分类系统，一级分类为林地和非林地2 个，其中林地二级分类8 个，三级分类13 个，见表2。

表2 林业行业地类分类系统

（2）为简化森林资源管理“一张图”地类模型，选择有代表性的乔木林（0111）、竹林（0113）、国家特别规定灌木林（0131）、其他灌木林（0132）、未成林造林地（0141）、苗圃地（0150）、其他无林木林地（0163）、其他宜林地（0173）、林业辅助生产用地（0180）、耕地（0210）和建设用地（0250）等11 个三级地类制作“一张图”地类模拟数据模型。“一张图”地类模型见图2。

2.2 图形空间拓扑

就现有国土三调、森林资源、湿地资源和草原资源等多种自然资源数据，必须确保图层内部及图层间存在规定好的图形拓扑关系，才能实现以国土三调数据为基础“1+N”多种数据源的衔接。为简化问题研究的复杂性，并能简明构建模拟数据，对拓扑规则做如下要求。孤岛、空洞和范围不一致等情况不考虑。

2.2.1 图层内拓扑规则 以国土三调数据为基础，参与衔接的“1+N”多种数据源图层内部必须满足2个拓扑规则:一是构成图层全部要素的各个图形间必须不重叠;二是构成图层全部要素的各个图形间必须不存在缝隙。

2.2.2 图层间拓扑规则以国土三调数据为基础，参与衔接的“1+N”多种数据源图层间必须满足2 个拓扑规则，一是各图层最外围界线完全一致，二是各图层图形间严格保持一对一或一对多的对应关系（因为以三调数据为基础，衔接后模型不存在多对一或多对多的对应关系）。

2.3 构建模型

2.3.1 地类模型图以现有国土“三调”数据和森林资源管理“一张图”数据为例，构建地类模型图层见图1、2，图形分子式为“小班号—地类”

图1 三调地类模型

2.3.2 属性结构表最大限度简化所构建的地类模型图层数据库结构属性表，仅包含县、乡、村、小班号、地类和面积等6 个字段。三调和“一张图”地类模型图层数据库结构属性表见表3 表4。

表3 三调地类模型图层数据库结构属性

表4 “一张图”地类模型图层数据库结构属性

2.3.3 三调地类模型图共有16 块图形，每块图形一种地类，共涉及16 个地类，每块图形面积为1，总面积为16，且图形拓扑规则满足不重叠无缝隙；“一张图”地类模型图共有15 个图形，共涉及11 个地类，图形面积有2、1.5、1 和0.5 四种，总面积为16，且图形拓扑规则满足不重叠无缝隙；三调地类模型图层与“一张图”地类模型图层最外围界线完全一致，但衔接前两图层图形间存在多对多、一对一、一对多或多对一的关系。

2.4 衔接处理

图2 “一张图”地类模型

从上面所构建模型看，以三调数据为基础，三调地类模型与“一张图”地类模型两图层图形间存在多对一和多对多的关系，因此不能进行属性衔接，所以首先需要进行图形衔接处理，使两图层图形间只存在一对一和一对多对应关系。

2.4.1 图形衔接：首先对两图层图形间多对一和多对多的关系进行处理，比如“01-0304 和05-0301”与01-0111 为多对一关系，“04-0202 和08-0305”与“05-0131 和06-0132”为多对多关系。以三调数据为基础，对“一张图”地类模型进行图形衔接处理，处理结果如图3。

图3 图形衔接处理结果

经过处理后“一张图”地类模型与三调地类模型图层图形间满足“一对一或一对多”的拓扑关系，在此条件下进行属性衔接。

2.4.2 属性衔接：地类属性衔接涉及影像判读和现场地类认定，在此不赘述。属性衔接后图形状态及其数据库结构属性表如图4 和表5。

图4 属性衔接处理结果

表5 “一张图”地类模型衔接后数据库结构属性

2.5 衔接结果查询

2.5.1 三调地类模型查询统计

根据构建的三调地类模型进行查询统计，共有16 块图形，每块图形一种地类，共涉及16 个二级地类，分别为森林沼泽（0304）、旱地（0103）、果园（0201）、茶园（0202）、其他园地（0204）、乔木林地（0301）、竹林地（0302）、灌木林地（0305）、其他林地（0307）、其他草地（0404）、采矿用地（0602）、农村宅基地（0702）、公园与绿地（0810）、公路用地（1003）、坑塘水面（1104）和裸岩石砾地（1207），每一地类面积为1。进一步统计涉及11 个一级地类，面积分别为：湿地面积为1，耕地面积为1，种植园用地面积为3，林地面积为4，草地面积为1，工矿用地面积为1，住宅用地面积为1，公共管理与公共服务用地面积为1，交通运输用地面积为1，水域及水利设施用地面积为1，其他用地面积为1，总面积为16。

2.5.2 “一张图”地类模型查询统计

根据构建的“一张图”地类模型，衔接前（图2）和衔接后（图4）分别进行查询统计。

（1）“一张图”地类模型衔接前查询统计：共有15块图形，涉及11 个三级地类，面积分别为：乔木林（0111）面积为3.5，竹林（0113）面积为1.5，国家特别规定灌木林（0131）面积为1.5，其他灌木林（0132）面积为0.5，未成林造林地（0141）面积为0.5，苗圃地（0150）面积为0.5，其他无林木林地（0163）面积2，其他宜林地（0173）面积为2，林业辅助生产用地（0180）面积为1，耕地（0210）面积为2，建设用地（0250）面积为1。进一步统计涉及9 个二级地类，面积分别为：有林地面积为5，灌木林地面积为2，未成林地面积为0.5，苗圃地面积为0.5，无立木林地面积为2，宜林地面积为2，林业辅助生产用地面积为1，耕地面积为2，建设用地面积为1，总面积为16。

（2）“一张图”地类模型衔接后查询统计：共有20 块图形，其各类统计面积与衔接前完全一致。由此说明，衔接后原有图斑细化为更多的图斑，但衔接前后数据查询完全一致。

2.5.3 三调地类模型与“一张图”地类模型对应查询统计

（1）三调地类模型与“一张图”地类模型衔接前，由于不满足拓扑规则，无法进行对应查询统计。

（2）三调地类模型与“一张图”地类模型衔接后，由于满足一对一或一对多的拓扑规则，可以进行对应查询统计，结果如表6：

表6 地类衔接后面积统计表

（3）以三调数据为基础，按三调地类因子进行统计，由“地类衔接后面积统计表”可以看出三调地类与“一张图”地类间差别，比如茶园，三调属于种植园用地，而“一张图”属于林地，为国家特别规定灌木林，且参与森林覆盖率计算；比如三调灌木林地，对应“一张图”地类可能分解为国家特别规定灌木林和其他灌木林；比如三调其他林地，对应“一张图”地类可能分解为未成林造林地和苗圃地；比如三调公园绿地，对应“一张图”地类可能分解为建设用地和竹林，其中竹林参与森林覆盖率计算；比如三调公路用地，对应“一张图”地类可能分解为乔木林和乔木林，其中乔木林参与森林覆盖率计算。以上差别原因本文不做论述。

3 “1+N”衔接方案

3.1 以国土“三调”数据和森林资源管理“一张图”数据为例

通过以上模型构建，在满足前文设定拓扑规则条件下，能够实现国土三调与“一张图”地类属性衔接。

3.2 国土三调与多种自然资源数据的衔接

国土三调数据为基础，与湿地资源或草地资源等多种自然资源数据“1+N”地类属性衔接，在满足前文设定拓扑规则条件下同样能够实现。

4 结论

通过地类属性为关键因子构建模型，以三调数据与森林资源数据为衔接研究对象，以此推广到三调数据与其他多种自然资源数据的衔接，在满足一定拓扑规则条件下，以地类属性为纽带，能够实现，基础调查与专项调查统筹谋划、同步部署、协同开展的工作思路，能够构建，以国土三调为基础，集成现有森林资源、湿地资源、草原资源等数据成果，形成“一张底图”的自然资源统一调查监测体系。