李佩峰 宋 雷 李書(shū)獻(xiàn) 何志杰 張之勇

(湖北省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院 武漢 430075)

為科學(xué)落實(shí)規(guī)劃造林綠化空間，根據(jù)自然資源部、國(guó)家林業(yè)和草原局《關(guān)于在國(guó)土空間規(guī)劃中明確造林綠化空間的通知》的要求[1]，參照國(guó)家《造林綠化空間調(diào)查評(píng)估技術(shù)方案》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《技術(shù)方案》)，湖北省開(kāi)展造林綠化適宜性評(píng)估工作。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，湖北省103個(gè)行政單位共下發(fā)國(guó)家級(jí)圖斑面積42.07萬(wàn)hm2，區(qū)劃23.38萬(wàn)個(gè)圖斑；省級(jí)補(bǔ)充圖斑面積37.79萬(wàn)hm2，區(qū)劃69.63萬(wàn)個(gè)圖斑，涉及單位多、覆蓋面廣、數(shù)據(jù)量大。對(duì)各縣市區(qū)提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確快速的質(zhì)量檢查，確保全省適宜造林成果數(shù)據(jù)符合國(guó)家審核要求十分關(guān)鍵，利用ArcPy完成湖北省造林綠化適宜性評(píng)估質(zhì)檢工作[2]，能夠幫助基層林業(yè)調(diào)查人員和省級(jí)項(xiàng)目檢查人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，減輕內(nèi)業(yè)工作強(qiáng)度，提升林業(yè)科技創(chuàng)新能力。

1 研究?jī)?nèi)容

根據(jù)對(duì)國(guó)家造林綠化適宜性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、檢查驗(yàn)收辦法、省級(jí)核查技術(shù)方案以及相關(guān)政策文件的研究和分析，構(gòu)建造林綠化適宜性評(píng)估指標(biāo)體系，對(duì)造林綠化空間適宜性評(píng)估成果數(shù)據(jù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“評(píng)估成果”)的檢查主要包括屬性檢查、圖形檢查兩個(gè)方面，其中屬性檢查主要是對(duì)每個(gè)造林圖斑的屬性信息進(jìn)行完整性、規(guī)范性、邏輯性、準(zhǔn)確性檢查；圖形檢查主要涉及《技術(shù)方案》中國(guó)家級(jí)下發(fā)圖斑是否全部保留入庫(kù)，以及成果數(shù)據(jù)是否存在重疊、多部件等錯(cuò)誤。

本次適宜性評(píng)估工作是在ArcGIS軟件中進(jìn)行，利用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的屬性編輯、數(shù)據(jù)管理、空間處理等[3]。人工使用ArcGIS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查不僅效率低，而且重復(fù)的操作容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，利用ArcPy(Python語(yǔ)言編寫(xiě)的ArcGIS數(shù)據(jù)處理站點(diǎn)包)編寫(xiě)腳本工具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作[4]，既可提高數(shù)據(jù)處理效率，節(jié)約時(shí)間，又可保證每次處理的準(zhǔn)確性[5]，并且根據(jù)《技術(shù)方案》制定的工具步驟易學(xué)，可將屬性檢查、圖形檢查、面積重新計(jì)算等操作進(jìn)行整合，提高了評(píng)估成果檢查的效率，研究工具質(zhì)檢對(duì)湖北省造林綠化適宜性評(píng)估項(xiàng)目是可行性的，為今后相似的林業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)成果驗(yàn)收提供新思路[6]。

2 造林綠化適宜性評(píng)估指標(biāo)體系

參照自然資源部、國(guó)家林業(yè)和草原局《技術(shù)方案》標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合湖北省實(shí)際情況，構(gòu)建湖北省造林綠化適宜性評(píng)估指標(biāo)體系。其中前置評(píng)估條件主要包括地類(lèi)現(xiàn)狀、限制地類(lèi)2項(xiàng)；土地不適宜性指標(biāo)主要包括降水量、海拔、坡度、土層厚度、其他因子等5項(xiàng)(表1)。

表1 湖北省造林綠化適宜性評(píng)估指標(biāo)體系

對(duì)所有下發(fā)圖斑和補(bǔ)充圖斑的上述指標(biāo)逐項(xiàng)評(píng)估，確定“適宜”和“不適宜”造林綠化空間的圖斑，形成規(guī)劃造林?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。

3 工具設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境

處理器CPU Intel(R) Core(TM) i5-6200U CPU @ 2.30GHz；內(nèi)存：8G；操作系統(tǒng)：Windows 7 64bit；軟件：ArcGIS 10.5 for Desktop Advanced。

3.2 功能設(shè)計(jì)

工具界面簡(jiǎn)潔易操作，設(shè)計(jì)了4個(gè)輸入?yún)?shù)，分別為成果數(shù)據(jù)庫(kù)路徑、國(guó)家下發(fā)圖層路徑、省級(jí)補(bǔ)充圖層路徑、輸出文件路徑，將需要檢查的評(píng)估成果放入對(duì)應(yīng)的路徑后點(diǎn)擊“確定”開(kāi)始運(yùn)行檢查工具(圖1)。

圖1 湖北省造林綠化空間調(diào)查檢查工具界面

質(zhì)檢工具功能設(shè)計(jì)為4個(gè)部分[7-8]：

(1)完整性質(zhì)檢：按照《技術(shù)方案》成果提交要求進(jìn)行檢查，包括數(shù)據(jù)庫(kù)命名、成果圖層命名、坐標(biāo)系參數(shù)、字段結(jié)構(gòu)等4項(xiàng)檢查。

(2)規(guī)范性質(zhì)檢：以《技術(shù)方案》中數(shù)據(jù)庫(kù)代碼表為填寫(xiě)規(guī)范，逐個(gè)字段檢查填寫(xiě)的規(guī)范性。

(3)邏輯關(guān)系質(zhì)檢：以適宜性評(píng)估指標(biāo)體系為依據(jù)，檢查字段之間的邏輯關(guān)系。

(4)圖形質(zhì)檢：以《技術(shù)方案》中審核參考目錄為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，包括圖形范圍、重疊、自相交、多部件等四項(xiàng)檢查[9](圖2～5)。

圖2 完整性檢查運(yùn)行界面

圖3 規(guī)范性檢查運(yùn)行界面

圖4 邏輯關(guān)系檢查運(yùn)行界面

圖5 圖形檢查運(yùn)行界面

3.3 功能實(shí)現(xiàn)

3.3.1 完整性質(zhì)檢

以數(shù)據(jù)庫(kù)命名為例，將全省103個(gè)行政單位的代碼提前輸入到工具內(nèi)部，被檢查的數(shù)據(jù)庫(kù)名字會(huì)被下劃線“_”進(jìn)行拆分，采用逐一對(duì)比的方法，對(duì)前6位行政代碼進(jìn)行比對(duì)，若命名的行政代碼與103個(gè)代碼其中一個(gè)相同，則通過(guò)檢查。實(shí)現(xiàn)代碼如下：

gdb_name=os.path.basename(input_gdb)

xdm=gdb_name.split('_')[0]

if xdm not in XZQ_DM:

arcpy.AddError("錯(cuò)誤")

3.3.2 規(guī)范性質(zhì)檢

以“坡度”字段為例，《技術(shù)方案》要求填寫(xiě)代碼“1”“2”“3”，檢查時(shí)獲取成果圖層“坡度”字段屬性值，將不符合的圖斑標(biāo)記為錯(cuò)誤。實(shí)現(xiàn)代碼如下：

sql_dict={"PO_DU_check":"PO_DU not in (1,2,3) ",......}

for ck_field in check_field_list:

arcpy.MakeFeatureLayer_management(layer, "lyr", sql_dict[ck_field])

arcpy.CalculateField_management("lyr", ck_field, "1", "PYTHON")

3.3.3 邏輯關(guān)系質(zhì)檢

字段之間的邏輯關(guān)系需要對(duì)《技術(shù)方案》進(jìn)行分析、研究后制定出普遍的邏輯關(guān)系，將邏輯關(guān)系對(duì)應(yīng)的sql語(yǔ)句寫(xiě)出，以“是否適宜”為例，若某圖斑評(píng)估為“適宜”，則該圖斑相應(yīng)的字段必須符合以下條件：①地類(lèi)字段填寫(xiě)范圍為“0303”“0304”“030401”；②限制地類(lèi)字段必須為空；③降水量字段填寫(xiě)為400 mm以上、海拔字段填寫(xiě)為2 000 m以下、坡度字段填寫(xiě)35°以下、土層厚度字段填寫(xiě)30 cm以上、石漠化等級(jí)字段填寫(xiě)為輕度以下。檢查時(shí)將成果圖層創(chuàng)建為要素圖層，將要素圖層按屬性查詢(xún)，選擇出邏輯關(guān)系錯(cuò)誤的圖斑，導(dǎo)出至檢查數(shù)據(jù)庫(kù)。

arcpy.MakeFeatureLayer_management(input_lyr,"lyr")

arcpy.SelectLayerByAttribute_management("lyr","NEW_SELECTION",sql)

arcpy.CopyFeatures_management("lyr",error_layer)

3.3.4 圖形質(zhì)檢

以圖形范圍檢查為例，根據(jù)《技術(shù)方案》要求，國(guó)家級(jí)下發(fā)圖斑要全部保留，項(xiàng)目組采用“分類(lèi)比對(duì)”的方式，在數(shù)據(jù)庫(kù)模板中加入“數(shù)據(jù)來(lái)源”字段，國(guó)家下發(fā)圖斑填寫(xiě)代碼“1”，評(píng)估成果中數(shù)據(jù)來(lái)源填寫(xiě)1的圖斑與國(guó)家原始下發(fā)圖斑進(jìn)行交集取反，若有圖斑生成，則報(bào)錯(cuò)。實(shí)現(xiàn)代碼如下：

arcpy.MakeFeatureLayer_management(input_lyr,"lyr")

arcpy.SelectLayerByAttribute_management("lyr","NEW_SELECTION","SJLY='1'")

arcpy.CopyFeatures_management("lyr","sjly1")

arcpy.SymDiff_analysis("sjly1",gjj,error_layer)

4 結(jié)果與分析

項(xiàng)目組對(duì)湖北省房縣、孝昌縣、浠水縣、嘉魚(yú)縣、潛江市5個(gè)單位的人工質(zhì)檢和工具質(zhì)檢情況進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)[10]，發(fā)現(xiàn)評(píng)估成果中存在多處錯(cuò)誤，并將錯(cuò)誤情況輸出到txt文件中反饋至縣市人員。將工具質(zhì)檢的檢查時(shí)間、檢查質(zhì)量與人工質(zhì)檢進(jìn)行對(duì)比(表2)。檢查時(shí)間為平均每個(gè)縣級(jí)單位所耗時(shí)間；檢查質(zhì)量由項(xiàng)目組專(zhuān)家根據(jù)《技術(shù)方案》進(jìn)行綜合評(píng)定，《技術(shù)方案》中要求“按不低于上報(bào)圖斑數(shù)量1%進(jìn)行抽查核查，抽查結(jié)果合格率應(yīng)大于95%”，專(zhuān)家組以此采用“優(yōu)、良、中、差”四級(jí)評(píng)定，合格率≥95%評(píng)定為“優(yōu)”，90%≤合格率<95%評(píng)定為“良”，85%≤合格率<90%評(píng)定為“中”，合格率<85%評(píng)定為“差”。

表2 人工質(zhì)檢和工具質(zhì)檢的對(duì)比

由此可得出以下幾點(diǎn)結(jié)果：

(1)平均每個(gè)縣級(jí)單位人工質(zhì)檢所耗時(shí)間為195 min，工具質(zhì)檢所耗時(shí)間為11 min，人工質(zhì)檢時(shí)間遠(yuǎn)大于工具質(zhì)檢時(shí)間。

(2)人工質(zhì)檢完整性、邏輯關(guān)系檢查質(zhì)量為“優(yōu)”，規(guī)范性檢查質(zhì)量為“中”，圖形檢查質(zhì)量為“良”，人工質(zhì)檢在邏輯關(guān)系檢查時(shí)可根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)“備注”內(nèi)容進(jìn)行人工分析，但長(zhǎng)時(shí)間的檢查中會(huì)出現(xiàn)部分操作遺漏或錯(cuò)誤等現(xiàn)象。

(3)工具質(zhì)檢完整性、規(guī)范性、圖形檢查質(zhì)量為“優(yōu)”，邏輯關(guān)系檢查質(zhì)量為“良”，因?yàn)楣ぞ哔|(zhì)檢在邏輯關(guān)系檢查時(shí)無(wú)法自動(dòng)分析數(shù)據(jù)庫(kù)“備注”內(nèi)容。

(4)人工質(zhì)檢規(guī)范性、圖形檢查質(zhì)量差于工具質(zhì)檢，邏輯關(guān)系優(yōu)于工具質(zhì)檢。

綜上所述，工具質(zhì)檢效率高于人工質(zhì)檢，檢查質(zhì)量能夠滿足工作需要，邏輯關(guān)系質(zhì)檢需要工具質(zhì)檢完成后人工補(bǔ)充質(zhì)檢，ArcPy可以在湖北省造林綠化適宜性評(píng)估質(zhì)檢工作中推廣應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

湖北省造林情況復(fù)雜多樣，邏輯關(guān)系的制定不能兼顧到所有縣市的特殊情況，隨著分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)逐漸清晰，邏輯關(guān)系更加明確，判定原因更加具體，工具也需要不斷地進(jìn)行完善與更新，從而滿足最新工作要求，下一步將繼續(xù)優(yōu)化工具，將縣代碼與邏輯關(guān)系結(jié)合起來(lái)，能夠更加因地制宜地檢查成果數(shù)據(jù)庫(kù)。

質(zhì)檢工具只能判斷評(píng)估成果是否符合既定的要求，對(duì)真實(shí)性無(wú)法做出判斷，這也是很多計(jì)算機(jī)工具的通病，省級(jí)檢查人員需要把工具與人工檢查結(jié)合起來(lái)，提高效率的同時(shí)也保證造林綠化適宜性評(píng)估準(zhǔn)確性。