昝建春

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650051)

GIS建模技術(shù)在林地變更調(diào)查數(shù)據(jù)與國(guó)土資源數(shù)據(jù)銜接中的應(yīng)用

昝建春

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650051)

為了銜接林地變更調(diào)查數(shù)據(jù)與國(guó)土資源數(shù)據(jù)，需要提前進(jìn)行林業(yè)與國(guó)土地類(lèi)差異情況分析，目前主要采用ArcGIS空間分析方法進(jìn)行分析處理，但是處理過(guò)程繁雜，易出錯(cuò)。文中采用ArcGIS空間分析模型生成器對(duì)差異情況過(guò)程進(jìn)行模型化處理，對(duì)差異情況處理過(guò)程進(jìn)行建模，綜合不同差異類(lèi)型模型，得出林業(yè)與國(guó)土地類(lèi)差異分析模型。通過(guò)模型的構(gòu)建及應(yīng)用，驗(yàn)證了該模型方法的科學(xué)性與可靠性，較常規(guī)方法數(shù)據(jù)處理效率明顯提高，數(shù)據(jù)處理模型可共享。

GIS建模技術(shù)；差異分析模型；空間分析；模型生成器；林地變更調(diào)查數(shù)據(jù)；國(guó)土資源數(shù)據(jù)

林地是森林資源的重要組成部分，也是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和保障，肩負(fù)著生態(tài)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展的多重使命。黨的十八屆三中全會(huì)《關(guān)于全面深化改革若干重大問(wèn)題的決定》中提出“建立空間規(guī)劃體系，劃定生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間開(kāi)發(fā)管制界限，落實(shí)用途管制”，其實(shí)質(zhì)是開(kāi)展空間規(guī)劃。長(zhǎng)期以來(lái)，在林地概念、范圍的界定上，林業(yè)部門(mén)與國(guó)土部門(mén)存在分歧，林業(yè)部門(mén)認(rèn)定的林地面積與土地勘測(cè)定界中認(rèn)定的面積存在差異甚至相差懸殊，由此經(jīng)常造成部門(mén)之間數(shù)據(jù)打架的局面，導(dǎo)致工作上的不便。科學(xué)界定林地概念、范圍，使之與土地利用總體規(guī)劃和第二次全國(guó)土地調(diào)查成果等充分銜接，是新時(shí)期對(duì)林地管理工作的新要求[1]。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，批量、流程化處理已成為當(dāng)今ArcGIS技術(shù)的重要特征。在傳統(tǒng)的空間分析及數(shù)據(jù)處理中通常借助計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言來(lái)達(dá)到大數(shù)據(jù)的批處理或流程化處理，這種方法工作量較大，編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言難度較高。ArcGIS空間分析模型指的是用于空間數(shù)據(jù)處理的一系列算法的集合，將一系列地理處理工具串聯(lián)在一起的工作流，將其中一個(gè)工具的輸出作為另一個(gè)工具的輸入[2]。利用ArcGIS提供的模型生成器(Model Builder)這一功能，在該模型生成器中架設(shè)各種地理處理模塊及相關(guān)編輯工具，能實(shí)現(xiàn)地理處理工作流和腳本的圖形化的構(gòu)造，從而簡(jiǎn)化復(fù)雜地理處理過(guò)程及規(guī)范數(shù)據(jù)處理流程，也可將模型生成器看成是用于生成工作流的可視化編程語(yǔ)言。

本研究采用模型生成器對(duì)云南省林地“一張圖”與土地“一張圖”地類(lèi)差異情況分析方法及過(guò)程進(jìn)行模型創(chuàng)建，以達(dá)到數(shù)據(jù)分析處理流程化的目的。GIS空間分析建立的模型能科學(xué)、高效地實(shí)現(xiàn)云南省林業(yè)資源數(shù)據(jù)與國(guó)土資源數(shù)據(jù)的差異分析，避免了繁重的數(shù)據(jù)處理，保證了數(shù)據(jù)處理的一致性和規(guī)范性，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)差異分析處理的自動(dòng)化，為新時(shí)期的林地管理工作提供技術(shù)保障和經(jīng)驗(yàn)積累。

1 研究課題背景

長(zhǎng)期以來(lái)，在林地概念、范圍的界定上，林業(yè)部門(mén)與國(guó)土部門(mén)存在分歧?？茖W(xué)界定林地概念、范圍，使之與土地利用總體規(guī)劃和第二次全國(guó)土地調(diào)查成果等充分銜接，是新時(shí)期對(duì)林地管理工作的新要求。

云南省各級(jí)林業(yè)部門(mén)高度重視與國(guó)土部門(mén)的銜接工作，積極與國(guó)土部門(mén)協(xié)調(diào)，結(jié)合土地利用總體規(guī)劃、第二次全國(guó)土地調(diào)查成果等資料對(duì)之前的林地變更數(shù)據(jù)進(jìn)行了認(rèn)真核實(shí)調(diào)整。因國(guó)土部門(mén)與林業(yè)部門(mén)在地類(lèi)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)查時(shí)間及調(diào)查方法上有所不同，導(dǎo)致全省林地“一張圖”與土地“一張圖”的林地及各地類(lèi)面積存在差異。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源

云南省2014年林地一張圖數(shù)據(jù)庫(kù)(簡(jiǎn)稱：林地“一張圖”)；

云南省2013年土地變更調(diào)查成果(簡(jiǎn)稱：土地“一張圖”)。

3 研究方法

3.1 建模方法

Model Builder是ArcGIS空間分析模型生成器。該建模方法通過(guò)提供圖形化操作工具，并用連接線將模型元素連接，在模型屬性中設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)和環(huán)境，一旦完成一個(gè)完整的可重復(fù)使用空間處理模型設(shè)計(jì)后就可以實(shí)現(xiàn)流程化空間分析處理[3]。圖形化建模工具可以將數(shù)據(jù)和空間處理工具連接起來(lái)，處理復(fù)雜的GIS任務(wù)，更大程度地實(shí)現(xiàn)GIS空間分析方法的共享。在Model Builder中，輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和相應(yīng)的空間處理工具以直觀的圖形語(yǔ)言表示，按有序的步驟連接起來(lái)，可以按需添加標(biāo)簽來(lái)說(shuō)明模型各個(gè)模塊的功能，使人們對(duì)模型的組成及執(zhí)行過(guò)程的認(rèn)識(shí)更加簡(jiǎn)單，對(duì)模型進(jìn)行修改和糾錯(cuò)更加容易[4]。在本研究中，針對(duì)林地“一張圖”與土地“一張圖”空間分析處理，通過(guò)使用Model Builder建模技術(shù)，完成了林地“一張圖”與土地“一張圖”差異分析的流程化處理。

3.2 建模技術(shù)流程3.2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及預(yù)處理

1)收集云南省2014年林地一張圖數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)模型數(shù)據(jù)需求，設(shè)置相關(guān)因子并篩選出相關(guān)的專題數(shù)據(jù)，如：林業(yè)林地、非林地等。

2)收集各縣2013年土地變更調(diào)查成果，匯總后形成云南省2013年土地變更調(diào)查成果；根據(jù)模型數(shù)據(jù)需求，篩選出相關(guān)的專題數(shù)據(jù)，如：國(guó)土林地、非林地等。

3)投影坐標(biāo)系均統(tǒng)一為Xian_1980_GK_CM_99E(或105E)。

3.2.2 Model Builder建模

在對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理之后，明確對(duì)每個(gè)差異分析類(lèi)型的數(shù)據(jù)處理方法以及所用空間分析工具，開(kāi)始模型的創(chuàng)建。每個(gè)差異分析處理模型應(yīng)盡可能做得高效簡(jiǎn)潔，避免復(fù)雜冗余操作，必要時(shí)適當(dāng)添加注釋信息，以提高其可讀性。

3.2.3 執(zhí)行結(jié)果及分析

模型創(chuàng)建并調(diào)試成功之后，運(yùn)行模型，得出結(jié)果數(shù)據(jù)，即差異分析統(tǒng)計(jì)表。

圖1 林業(yè)與國(guó)土地類(lèi)差異分析模型Fig.1 Variation analysis model of forestry and land type

4 模型構(gòu)建及應(yīng)用

4.1 差異分析模型的構(gòu)建

本研究對(duì)林業(yè)與國(guó)土主要存在的3種差異類(lèi)型進(jìn)行分析并采用空間分析工具構(gòu)建模型，具體為：

1)林業(yè)與國(guó)土均劃為林地的類(lèi)型；

2)國(guó)土劃為林地，而林業(yè)沒(méi)有劃為林地的類(lèi)型；

3)林業(yè)劃為林地，而國(guó)土沒(méi)有劃為林地的類(lèi)型。

將預(yù)處理完成后的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)添加進(jìn)模型構(gòu)建器中，對(duì)不同差異類(lèi)型的數(shù)據(jù)分別采用空間分析工具進(jìn)行處理，按有序的步驟連接輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和相應(yīng)的空間處理工具，形成一個(gè)完整的流程化空間分析處理模型[5]。

本研究構(gòu)建的林業(yè)與國(guó)土地類(lèi)差異分析的模型如圖1所示。

4.2 模型的驗(yàn)證和運(yùn)行

模型構(gòu)建完成后，點(diǎn)擊模型構(gòu)建器的菜單—模型—驗(yàn)證整個(gè)模型，從而驗(yàn)證模型的邏輯合理性。通過(guò)驗(yàn)證后，再點(diǎn)擊模型構(gòu)建器的菜單—模型—運(yùn)行整個(gè)模型，從而得到結(jié)果數(shù)據(jù)。模型的驗(yàn)證和運(yùn)行如圖2所示。

圖2 模型的驗(yàn)證和運(yùn)行Fig.2 Verification and operation of the model

4.3 模型的應(yīng)用結(jié)果

模型的輸出結(jié)果為林業(yè)與國(guó)土不同差異類(lèi)型的地類(lèi)及面積統(tǒng)計(jì)表。

1)林業(yè)與國(guó)土均劃為林地類(lèi)型的統(tǒng)計(jì)表如圖3所示。

2)國(guó)土劃為林地，而林業(yè)沒(méi)有劃為林地類(lèi)型的統(tǒng)計(jì)表如圖4所示。

3)林業(yè)劃為林地，而國(guó)土沒(méi)有劃為林地類(lèi)型的統(tǒng)計(jì)表如圖5所示。

通過(guò)模型的應(yīng)用結(jié)果，可直觀地將林地與土地地類(lèi)差異的情況統(tǒng)計(jì)出來(lái)，用于分析林地‘一張圖’與土地‘一張圖’地類(lèi)差異情況。

圖3 林業(yè)與國(guó)土均劃為林地類(lèi)型統(tǒng)計(jì)表Fig.3 Woodland type statistical of forestry and land

圖4 國(guó)土劃為林地而林業(yè)沒(méi)有劃為林地類(lèi)型統(tǒng)計(jì)表Fig.4 Woodland type statistical of the land except forestry

5 結(jié)論與展望

對(duì)林地與土地地類(lèi)差異分析流程模型化，結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H情況對(duì)模型處理結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，可以看出模型處理結(jié)果與實(shí)際有著很好的一致性，驗(yàn)證了GIS建模技術(shù)的可靠性及適用性。在原本復(fù)雜難懂的計(jì)算機(jī)程序處理方法的基礎(chǔ)上，GIS建模方法是一個(gè)重大進(jìn)步，使得GIS批處理、流程化處理變得簡(jiǎn)單易行，并且保證了數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量，為大數(shù)據(jù)的批處理、流程化處理提供了一種新的解決方案，同時(shí)也為林地‘一張圖’與土地‘一張圖’充分銜接的管理工作提供了技術(shù)支撐。

在模型創(chuàng)建中還可以使用Python語(yǔ)言與建模技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行腳本工具開(kāi)發(fā)，從而增強(qiáng)模型構(gòu)建器的實(shí)用性以及靈活性。

圖5 國(guó)土劃為林地而林業(yè)沒(méi)有劃為林地類(lèi)型統(tǒng)計(jì)表Fig.5 Woodlandtypestatisticalofthelandexceptforestry

[1] 國(guó)家林業(yè)局森林資源管理司.關(guān)于做好全國(guó)林地變更調(diào)查工作的補(bǔ)充通知(資地函[2015]17號(hào))[Z].2015.

[2] 湯國(guó)安，楊昕. ArcGIS地理信息系統(tǒng)空間分析實(shí)驗(yàn)教程[M].北京:科學(xué)出版社，2006:16-17.

[3] 陳應(yīng)躍，甘淑，田禹東，等. 山區(qū)土地評(píng)價(jià)的GIS空間分析建模研究[J].國(guó)土資源遙感，2015，27(2)：196-200.

[4] 周揚(yáng)，李瀟麗，吳文祥，等. 基于Model Builder的庫(kù)區(qū)生態(tài)敏感性分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(29)：14272-14275，14322.

[5] 楊斌，顧秀梅，劉建，等. 基于ArcGIS的山地與非山地分類(lèi)方法體系研究[J].國(guó)土資源遙感，2011，23(4)：64-68.

[6] JOHNSTON K. Using ArcGIS Geostatistical Analyst[M].Redlands:Esri Press，2004:280.

Application of GIS Spatial Model in Forestland Change Data Linked up Land Resources Data

ZAN Jianchun

(Yunnan Institution of Forest Inventory and Planning, Kunming 650051, China)

In order to link up the forest land change date and land l resources data, this paper analyzed the variation of land types and forestry. At present, researchers in this field usually use ArcGIS spatial analysis, but the process is complicated and easy to make errors. In this paper, the authors use the spatial analysis model of ArcGIS generator model to conduct the calculation process and to build model by the dealing process of the variation in land types. After integrating different types of models, we can get the analysis model that link up the forestry resources data with land resources data. By building and applying of the model, this study tested the scientific character and reliability of the GIS model methods, and compared with the conventional methods, the model could improve the efficiency of data processing obviously and share the data processing with another.

GIS modeling technology; variation analysis; spatial analysis; model builder; forestry land change data; land resources data

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.01.004

2017-01-23.

昝建春(1986-)，男，云南祥云人，助理工程師.從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃與林業(yè)地理信息系統(tǒng)研究.

TP751.1；P208

A

1671-3168(2017)01-0016-05