一种面向国普地表覆盖与土地利用数据的比对分析方法

技术领域

本发明涉及信息领域，尤其涉及一种面向国普地表覆盖与土地利用数据的比对分析方法。

背景技术

目前，全国第一次地理国情普查工作已经结束，形成丰富的地理国情普查成果。为充分发挥地理国情普查成果的作用，检验地理国情普查与其成果的应用效果，验证分析地理国情普查成果的科学性、准确性和实用性，国务院第一次全国地理国情普查领导小组办公室2015年4月20日发布了《关于开展地理国情普查数据与其他部门普查或专题数据对比分析的通知》(国普统计[2015]6号)，要求各普查单位从预交的地理国情普查数据生产阶段成果中选取一个县，用基本统计软件系统(V1.1版)进行基本统计，并在此基础上开展基本统计数据与国土二调、水利普查、林业普查等其他部门的普查或专题数据的横向对比分析，找出共同点与区别，查找存在区别的原因，提出对策和建议。

目前市(县)地理国情普查地表覆盖数据与土地利用现状数据的比对分析与报告编制还停留在人工阶段，通常以市县为单位，主要比对分析植被覆盖，实施方法基本为利用GIS软件的空间分析功能，将地表覆盖数据与土地利用现状数据进行简单叠加分析，通过人工判断分析，形成地类流向表，由此分析各地类变化原因。此方法工作量大且效率低下，比对分析内容不全面，无法自动生成比对分析报告，也无法自定义选择比对区域。

地理国情普查数据与其他部门普查或专题数据比对分析统计是一项全新的工作，技术路线、比对分析方法还不成熟。为了推动地理国情普查数据与其他部门普查或专题数据比对分析工作，推进普查成果和其他部门的调查成果在测绘与专业部门的应用，必须综合现有技术与比对分析方法，依据科学性与实用性，提出一种全面、准确、高效的面向国普地表覆盖与土地利用数据的比对分析方法。

发明内容

发明目的：针对目前比对分析技术的不足，本发明提供了一种面向国普地表覆盖与土地利用数据的比对分析方法，自动分析两套不同分类体系、不同时期数据间的差异，实现基于统计单元与自定义区域的实时在线比对分析，并自动生成比对分析报告，为市县数据变化检测提供定量化支撑，大幅提高数据比对分析的质量与效率。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种面向国普地表覆盖与土地利用数据的比对分析方法，包括如下步骤：

(1)基于土地利用现状数据与地表覆盖数据分类体系比对情况建立分类对照关系表，并根据分类对照关系表分别建立土地利用现状数据与地表覆盖数据需要进行分类合并处理的合并对照表；

(2)统一地表覆盖数据与土地利用现状数据的坐标系及单位格式，并依据步骤(1)所建立的合并对照表，分别添加用于比对的字段并赋予合并后的分类结果值；

(3)将经步骤(2)处理后的地表覆盖数据与土地利用现状数据发布为地图服务；

(4)构建用于比对分析的模型，并发布相应的地理处理服务；

(5)根据发布的服务地址进行系统配置，选定比对区域与比对类型，调用地理处理服务进行比对，生成频数统计结果；

(6)获取频数统计结果、比对区域及比对类型，根据设定的比对指标和文档模板，自动生成地表覆盖数据与土地利用现状数据比对分析报告。

作为优选，所述分类对照关系表将地表覆盖数据采用的三级分类体系和土地利用现状数据采用的二级分类体系建立对应关系。

作为优选，所述步骤(2)中添加比对字段并赋值的操作包括：

(2.1)在地表覆盖数据表中增加新字段并将原地理国情信息分类码字段的值赋值给新字段；

(2.2)在土地利用现状数据表中增加新字段并将原地类编码字段的值赋值给新字段；

(2.3)根据所建立的合并对照表，将地表覆盖数据表中新字段的三级类合并，重新赋予合并后的分类编码值；

(2.4)根据所建立的合并对照表，将土地利用现状数据表中新字段的二级分类合并，重新赋予合并后的分类编码值。

作为优选，所述步骤(4)中构建模型的步骤包括：

(4.1)在GIS软件模型构建器窗口新建模型，创建两个相交工具；

(4.2)地表覆盖数据与土地利用现状数据分别作为两个相交工具的输入要素，并创建要素集(Feature Set)类型变量作为两个相交工具的输入要素；

(4.3)创建合并工具，并设置两个相交工具的输出作为合并工具的输入要素；

(4.4)创建频数统计工具，并设置合并工具的输出作为频数统计工具的输入表，设置地表覆盖数据与土地利用现状数据中新增的字段作为频数统计字段，并设置汇总字段为面积。

作为优选，所述步骤(6)中自动生成比对分析报告的步骤包括：

(6.1)对地表覆盖数据与土地利用现状数据分别进行比对类型的一级类统计；

(6.2)对频数统计结果进行遍历，若地表覆盖数据新增字段对应的一级类属于比对类型，则进行对照关系判断，若地表覆盖数据新增字段与土地利用现状数据新增字段符合对照关系，则视为未变部分，否则视为变化部分，形成地理国情普查数据各比对类型的来源表；

(6.3)对频数统计结果进行遍历，若土地利用现状数据新增字段对应的一级类属于比对类型，则进行对照关系判断，若地表覆盖数据新增字段与土地利用现状数据新增字段符合对照关系，则视为未变部分，否则视为变化部分，形成土地利用现状数据各比对类型的流向表；

(6.4)根据预定义的模板，将统计结果与分析结果插入其中对应区域，输出文档，得到自动分析报告。

有益效果：与现有技术相比，本发明方法具有如下优点：

1.本发明考虑了地表覆盖数据与土地利用现状数据两者分类体系不同的影响，通过建立两种分类体系的对照关系，基于统一坐标系及单位进行比对分析，能够生成准确的数据比对分析结果。

2.充分考虑实际需求，实现比对分析与报告编制自动化，解决了人工比对分析门槛高，操作复杂，效率低等问题。

3.自动生成的比对分析报告包括准确的比对分析结果，并以图表形式直观展现，大幅提高了数据比对分析的质量与效率，比对分析结果客观反映两类数据间的差异，为市县数据变化检测提供定量化支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例方法的流程图；

图2为本发明实施例方法中地表覆盖数据与土地利用现状数据的比对分析地理处理流程图；

图3为本发明实施例方法中自动生成比对分析报告流程图。

图4为本发明实施例方法中生成比对分析报告中的地类变化图示例图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。下面结合附图与具体实施例对本发明的做进一步详细说明：

如图1所示，本发明实施例公开的一种面向国普地表覆盖与土地利用数据的比对分析方法，主要包括以下步骤：

步骤S1：基于土地利用现状数据与地表覆盖数据分类体系对比情况建立分类对照关系表，并根据分类对照关系表分别建立土地利用现状数据与地表覆盖数据需要进行分类合并处理的合并对照表；

步骤S2：统一地表覆盖数据与土地利用现状数据的坐标系及单位格式，并依据步骤S1所建立的合并对照表，分别添加用于比对的字段并赋予合并后的分类结果值；

步骤S3：将经步骤S2处理后的地表覆盖数据与土地利用现状数据发布为地图服务；

步骤S4：构建用于比对分析的模型，并发布相应的地理处理服务；

步骤S5：根据发布的服务地址进行系统配置，选定比对区域与比对类型，调用地理处理服务进行比对，生成频数统计结果；

步骤S6：获取频数统计结果、比对区域及比对类型，根据设定的比对指标和文档模板，自动生成地表覆盖数据与土地利用现状数据比对分析报告。

下面以某区域的地理国情普查地表覆盖数据与土地利用现状数据为例，说明本发明实施例方法完成自定义区域的地理国情普查地表覆盖数据与土地利用现状数据比对分析报告自动生成的详细过程。

步骤一：首先进行土地利用现状数据与地表覆盖数据分类体系对比，然后基于对比情况，确定对照关系，建立分类对照关系表，并确定对比分析指标。

地理国情普查地表覆盖数据与土地利用现状数据作为比对分析的数据源，两者由于采集部门不同，两者分类体系不同，并且坐标系与单位格式不一致。地表覆盖数据采用三级分类，其中一级类10个，二级类51个，三级类102个；土地利用现状数据采用二级分类，其中一级类12个，二级类57个。

本步骤中，在分析内容与分类指标的基础上，包括地理国情普查成果与国土二调专题成果对照，根据实际情况建立适应对比区域特征的土地利用现状数据与地表覆盖数据的对照关系表，然后根据分类对照关系表分别建立国普地表覆盖数据分类中三级类需进行合并处理的合并处理对照表，以及土地利用现状数据分类中二级类需进行合并处理的合并处理对照表。表1-3分别给出了一些具体的示例。

表1分类对照关系表

表2国普地表覆盖类型分类合并对照表

表3土地利用类型分类合并对照表

步骤二：对地表覆盖数据与土地利用现状数据做处理，统一坐标系、单位格式，添加用于比对的新字段并赋值。由于地表覆盖数据采用2000国家大地坐标系，土地利用现状数据采用西安1980坐标系，需要统一两者的坐标系和单位，具体操作方式是，在ArcGIS软件中，将地表覆盖数据投影转换至与土地利用现状数据相同的平面坐标系，图层单位统一采用米。

本步骤中，对地表覆盖数据与土地利用现状数据分别添加用于比对分析的新字段并赋值的详细步骤如下：

步骤①：将地表覆盖数据的CC(含义为地理国情信息分类码)字段赋值给添加的新字段CC1；

步骤②：将土地利用现状数据的DLBM(含义为地类编码)字段赋值给添加的新字段DLBM1；

步骤③：根据建立的分类合并对照表，将地表覆盖数据中的三级类合并，重新赋值。

步骤④：根据建立的分类合并对照表，将土地利用现状数据分类合并，重新赋值。

本示例所采用的地表覆盖数据与土地利用现状数据的分类合并操作的具体内容为：

1)地表覆盖数据合并赋值的具体内容如下：

①园地中，果园归并，其他园地归并，苗圃归并到其他林地中；

②林地中，乔木林归并，灌木林归并；

③草地中，天然草地归并；

④房屋建筑区中，全部归并；

⑤构筑物中，硬化地表除停机坪与跑道、碾压踩踏地表全部归并，固化池除晒盐池外归并；

⑥人工堆掘地中，露天采掘场归并，建筑工地除道路建筑工地外归并，堆放物除尾矿堆放物外归并。

2)土地利用现状数据合并赋值的具体内容如下：

①城镇村及工矿用地中，将城市、建制镇、村庄归并为城镇村，河流水面、湖泊水面、水库水面、坑塘水面归并为河湖库塘；

②水域及水利设施用地中，将沿海滩涂、内陆滩涂归并为海、陆滩涂。

以上1)及2)合并赋值的具体内容可通过GIS软件实现，方法一为按照上述内容选择数据表中相应记录进行重新赋值；方法二为使用Python脚本工具，通过建立原CC字段与新字段CC1的对应关系，统一合并赋值。

步骤三：在GIS软件中，将地表覆盖数据与土地利用现状数据两个图层发布为地图服务。

步骤四：在GIS软件中，构建用于比对分析的模型，并发布用于比对分析的地理处理服务。考虑到系统实时在线比对分析的实际需求，将比对流程发布为地理处理服务。首先添加输入数据、中间处理工具、输出数据，建立模型，然后运行模型，运行成功后，将运行模型的结果发布为地理处理服务。模型分析地理处理流程如图2所示，其构建步骤如下：

步骤①：打开模型构建器(Model Builder)窗口，新建模型；

步骤②：选择2个相交(Interest)工具；

步骤③：设置参数，地表覆盖数据shp1与土地利用现状数据shp2分别作为2个相交的输入要素，输出要素类分别为shp1_Interest、shp2_Interest，其他选项使用默认值；

步骤④：创建变量，选择要素集(Feature Set)类型，将Feature_Set设为2个相交的输入要素；

步骤⑤：选择合并(Union)工具；

步骤⑥：设置参数，shp1_Interest、shp2_Interest作为合并的输入要素，输出要素类为union_result，其他选项使用默认值；

步骤⑦：选择频数统计(Frequency)工具，union_result作为频数统计的输入表，输出表为Union_result_Frequency，设置频数统计字段为DLBM1与CC1，设置汇总字段为Shape_Area(含义为面积)。

步骤五：根据发布的服务地址进行系统配置，在系统中绘制比对区域，选择比对类型，调用地理处理服务进行比对，生成频数统计结果；

步骤六：获取频数统计结果、比对区域及比对类型，根据设定的比对指标和文档模板，自动生成地表覆盖数据与土地利用现状数据比对分析报告。如图3所示，详细步骤如下：

步骤(1)：获取系统比对调用的地理处理服务运行得到的频数统计结果、比对区域及比对类型。

步骤(2)：对地表覆盖数据与土地利用现状数据分别进行比对类型的一级类统计。

步骤(3)：对频数统计结果进行遍历，记录的CC1字段对应的一级类属于比对类型，则进行对照关系判断，若符合视为未变部分，否则视为变化部分，形成地理国情普查数据各比对类型的来源表。

步骤(4)：对频数统计结果进行遍历，记录的DLBM1字段对应的一级类属于比对类型，则进行对照关系判断，若符合视为未变部分，否则视为变化部分，形成土地利用现状数据各比对类型的流向表。

步骤(5)：根据预定义的模板，将统计结果与分析结果(形成图表)插入其中对应区域，输出文档，保存至本地。本示例所分析的区域经过本实施例方法最终生成分析报告中的土地利用现状数据耕地变化图如图4所示，土地利用现状数据耕地流向表如表4所示，地表覆盖数据耕地来源表如表5所示。

表4土地利用现状数据耕地流向表

表5地表覆盖数据耕地来源表

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。