本發(fā)明涉及地理信息技術領域，尤其涉及區(qū)域生態(tài)保護紅線的邊界優(yōu)化方法。

背景技術：

隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，我國生態(tài)環(huán)境問題日益突出，生態(tài)破壞與生態(tài)惡化的趨勢尚未得到根本扭轉(zhuǎn)。為加強生態(tài)保護，我國相繼建立了各類生態(tài)保護區(qū)，陸續(xù)開展了全國生態(tài)功能區(qū)劃、生態(tài)脆弱區(qū)、重點生態(tài)功能區(qū)建設規(guī)劃、生物多樣性維護戰(zhàn)略與行動計劃等工作，對最具生態(tài)價值和保護意義的區(qū)域進行了劃定、分級與規(guī)劃。然而，各類保護區(qū)存在著空間重疊、布局不夠合理、保護目標單一、重點不突出、劃分不夠科學系統(tǒng)等問題，受保護地區(qū)面積過大或界線不合理導致難以實施嚴格管理，造成我國部分地區(qū)生態(tài)保護與經(jīng)濟社會發(fā)展矛盾沖突，開發(fā)建設與保護兩難，未能形成確保國家生態(tài)安全與區(qū)域社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的優(yōu)化布局與統(tǒng)一格局。

生態(tài)保護紅線是依法在重點生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)和脆弱區(qū)等區(qū)域劃定的嚴格管控邊界，是國家和區(qū)域生態(tài)安全的底線。生態(tài)保護紅線區(qū)對于維護生態(tài)安全格局、保障生態(tài)系統(tǒng)功能、支撐經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。受數(shù)據(jù)精度、區(qū)域面積、保護價值、土地利用現(xiàn)狀及規(guī)劃等多因素的制約，生態(tài)保護紅線邊界確定具有一定的不確定性，目前針對紅線邊界進行內(nèi)業(yè)優(yōu)化調(diào)整的技術方法亦很少。各類區(qū)劃如《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》是基于行政區(qū)邊界確定的功能區(qū)劃，區(qū)劃內(nèi)的某些區(qū)域并不具備所處功能區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)功能或生態(tài)保護價值?！度珖鷳B(tài)功能區(qū)劃(修編版)》、《全國生態(tài)脆弱區(qū)保護規(guī)劃綱要》等都是基于生態(tài)功能評價、生態(tài)敏感性評價，借助區(qū)劃的概念進行劃分的，分辨率較低，地面勘界的可操作性較差。生態(tài)保護紅線要求既要劃得出，又要守得住，必須具有明確的邊界，如何高效、合理地優(yōu)化和調(diào)整區(qū)域生態(tài)保護紅線邊界范圍成為目前的難點。鑒于上述問題，急需提供一種能形成切合實際、邊界清晰準確、生態(tài)完整性與景觀連通性較好的生態(tài)保護紅線的優(yōu)化方法。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種區(qū)域生態(tài)保護紅線邊界的優(yōu)化方法，用以解決現(xiàn)有生態(tài)保護紅線邊界具有不確定性，且分辨率和準確性較低，地面勘界的可操作性較差等問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

提供一種區(qū)域生態(tài)保護紅線的邊界優(yōu)化方法，包括以下步驟：

步驟S1.獲取區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)、土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)和生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果；

步驟S2.對步驟S1中獲取的數(shù)據(jù)進行預處理；

步驟S3.將生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果中的斑塊進行聚合；提取與生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果相交的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)；在提取的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)中，將具有同一地類屬性的斑塊進行合并；再對土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)的邊界斑塊進行拆分，并扣除非生態(tài)保護紅線用地，得到經(jīng)過初步修正的生態(tài)保護紅線；

步驟S4.基于區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)和高精度遙感影像，進一步修正生態(tài)保護紅線邊界，得到最終優(yōu)化的區(qū)域生態(tài)保護紅線。

其中，

步驟S1中所述區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)包括：基礎地理信息數(shù)據(jù)、遙感影像、規(guī)劃數(shù)據(jù)；所述基礎地理信息數(shù)據(jù)進一步包括行政區(qū)邊界、水系、道路信息等。

步驟S2中的預處理，進一步包括：

對區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)、土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)和生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果進行坐標轉(zhuǎn)換和投影轉(zhuǎn)換。

步驟S3中，所述拆分是將土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)與經(jīng)過斑塊聚合的生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果進行標識疊加，經(jīng)過標識疊加后的數(shù)據(jù)同時包括疊加前的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)和生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果的屬性特征。

在對土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)的邊界斑塊進行拆分后，還包括：對土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)邊界斑塊進行取舍處理的步驟，以及刪除土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)中的破碎斑塊的步驟。

上述邊界斑塊取舍處理進一步包括：

計算拆分后各土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)多邊形的面積；計算拆分后多邊形占原多邊形的面積比例；將拆分結(jié)果中位于生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果范圍內(nèi)且面積百分比小于設定閾值的多邊形刪除。

上述刪除土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)中的破碎斑塊具體是刪除設定閾值以下的獨立圖斑。

步驟S4中，可以采用交互式矢量化的方法進行修正。

本發(fā)明有益效果如下：

在基于客觀評價的基礎上，結(jié)合各類功能區(qū)劃和明確的自然地理邊界，提高了單純區(qū)劃的分辨率和準確性，可形成切合實際、邊界清晰、生態(tài)完整性與景觀連通性較好的生態(tài)保護紅線電子矢量圖，為實地勘界提供參考，減少野外工作量。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1為實現(xiàn)區(qū)域生態(tài)保護紅線邊界優(yōu)化的流程圖；

圖2為鄰近圖斑聚合的示意圖；

圖3為標識疊加的原理示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

本發(fā)明的一個具體實施例，公開了一種區(qū)域生態(tài)保護紅線的邊界優(yōu)化方法，如圖1，具體包括以下步驟：

步驟S1.獲取區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)、土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)和生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果。

其中，區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)具體包括：

以縣級單元為單位的基礎地理信息數(shù)據(jù)(行政區(qū)邊界、水系、道路等)、遙感影像、規(guī)劃數(shù)據(jù)(土地利用規(guī)劃、城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)劃、能源勘探及開發(fā)利用規(guī)劃、旅游規(guī)劃等)等。

實施例中，所述土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)采用第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是shape格式的數(shù)據(jù)，具有地類屬性。所述生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果是基于《生態(tài)保護紅線劃定技術指南》得到的Grid格式的數(shù)據(jù)。

步驟S2.對步驟S1中獲取的數(shù)據(jù)進行預處理，具體包括：

子步驟S21.對區(qū)域地理信息數(shù)據(jù)、土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)和生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果進行坐標轉(zhuǎn)換和投影轉(zhuǎn)換，以統(tǒng)一坐標系和投影方式。經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換和投影轉(zhuǎn)換后的生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果數(shù)據(jù)與基礎地理信息數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)空間上的疊加操作。

子步驟S22.通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式。

利用ArcGIS軟件中的Conversion Tools將經(jīng)過坐標和投影轉(zhuǎn)換后的生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果(Grid格式)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)(Shape格式)，將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到新圖層。

步驟S3.將生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果中的斑塊進行聚合；提取與生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果相交的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)；在提取的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)中，將具有同一地類屬性的斑塊進行合并；再對土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)的邊界斑塊進行拆分；并扣除非生態(tài)保護紅線用地，得到經(jīng)過初步修正的生態(tài)保護紅線。其中，在對土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)的邊界斑塊進行拆分后，實施例中還包括對土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)邊界斑塊進行取舍處理、刪除土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)中的破碎斑塊。

步驟S3具體包括：

S31.將生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果中的鄰近圖斑進行聚合。

生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果斑塊破碎化較為嚴重，不符合景觀完整性和連通性的要求，因此需要進行斑塊融合處理，將一定距離范圍內(nèi)的細小斑塊融合成一個斑塊，從而去掉游離的細碎斑塊。融合處理后使得生態(tài)保護紅線區(qū)相對較完整(圖2)，破碎問題得到一定程度上的解決，減少了行政區(qū)內(nèi)生態(tài)保護紅線的斑塊數(shù)量，便于后續(xù)對生態(tài)保護紅線區(qū)的管理。

本實施例采取的聚合工具是ArcGIS軟件中ArcToolbox下的Cartography Tools中的Aggregate Polygons功能。采用上述聚合工具將相對聚集或鄰近的圖斑聚合為相對完整的連片圖斑，本實施例中設定的聚合距離為250m，最小孔洞大小為1km²。但是，本發(fā)明并不限于上述聚合距離和孔洞大小，各行政區(qū)可根據(jù)圖斑的破碎化程度和轄區(qū)面積適當調(diào)整。

S32.基于上述斑塊聚合后的生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果的矢量數(shù)據(jù)和土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)，提取與生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果相交的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)。

具體地，將上述生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果的矢量數(shù)據(jù)與步驟S1中獲得的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)加載到同一圖層，提取與矢量數(shù)據(jù)相交的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)，將提取結(jié)果輸出到新圖層，作為涉及生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果的土地利用數(shù)據(jù)。

S33.將上述提取的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)中具有同一地類屬性的斑塊進行合并，從而將類型相同的土地利用斑塊合并成一個大斑塊。

S34.對上述經(jīng)過屬性合并后土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)的邊界斑塊進行拆分。

經(jīng)過S33步驟處理后的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)，有部分多邊形位于經(jīng)過圖斑聚合后的生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果(矢量數(shù)據(jù))的邊緣，有的是林地等適宜劃入生態(tài)保護紅線的類型，有的是農(nóng)田等不適宜劃入生態(tài)保護紅線的類型；有的面積大部分位于初步結(jié)果的范圍內(nèi)，有的只有很小一部分位于初步結(jié)果內(nèi)。因此，實施例將土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)的邊界斑塊進行拆分處理，所述拆分是指將土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)與經(jīng)過斑塊聚合的生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果進行標識疊加。所述標識疊加的原理是計算上述土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)與經(jīng)過聚合的生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果(矢量數(shù)據(jù))的交集，疊加后的數(shù)據(jù)同時包括疊加前的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)和生態(tài)保護紅線評價初步結(jié)果的屬性特征(疊加處理示意圖如圖3)，這樣處理后將兩者邊界處的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)多邊形由一個變成兩個。一個多邊形位于評價結(jié)果范圍內(nèi)，一個多邊形位于評價結(jié)果范圍外，并將拆分結(jié)果輸出到新的圖層。實施例采用的標識疊加工具是ArcGIS軟件中ArcToolbox下的Analysis tools中的Overlay-Identity功能。

S35.對土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)進行邊界斑塊取舍處理。

具體地，包括計算拆分后各土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)多邊形的面積；

計算拆分后多邊形占原多邊形的面積比例；

將拆分結(jié)果中位于評價結(jié)果范圍內(nèi)且面積百分比小于設定閾值(實施例中閾值取50％)的多邊形直接刪除。所述面積百分比閾值可根據(jù)行政區(qū)大小進行適當調(diào)整。

S36.刪除土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)中的破碎斑塊。

經(jīng)過S35步驟處理后的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)中包含較多細小、獨立的斑塊。本實施例中，將閾值1km²以下的獨立圖斑刪除(若細小斑塊為重要物種棲息地或其他具有重要生態(tài)保護價值的區(qū)域則予以保留)。刪除圖斑的面積閾值可根據(jù)行政區(qū)面積大小進行適當調(diào)整，本發(fā)明并不局限于1km²。

S37.扣除非生態(tài)保護紅線用地。

根據(jù)步驟S1中獲取的基礎地理信息數(shù)據(jù)、土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)等資料，將S36步驟處理后的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)扣除城市、建制鎮(zhèn)、工業(yè)開發(fā)、礦產(chǎn)開發(fā)等建設用地(扣除在產(chǎn)的大規(guī)模采礦用地，對于廢棄的采礦用地根據(jù)保持生態(tài)完整性需要，可予以保留并進行生態(tài)修復)和集中連片農(nóng)田。其中，為了保證斑塊的完整性，面積較小的村莊、農(nóng)田、采礦廢棄地等地塊可予以保留。

經(jīng)過上述針對各數(shù)據(jù)斑塊處理后的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)，得到了初步修正的生態(tài)保護紅線矢量數(shù)據(jù)。

步驟S4.基于地理信息數(shù)據(jù)和高精度遙感影像，進一步修正生態(tài)保護紅線初步劃定邊界，得到最終優(yōu)化的區(qū)域生態(tài)保護紅線。

將經(jīng)過S37步驟處理初步修正的生態(tài)保護紅線矢量數(shù)據(jù)與高精度遙感影像相疊加，并參考土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)和基礎地理信息數(shù)據(jù)中的的地類圖斑、線狀地物圖層、注記圖層、行政區(qū)劃等屬性信息，采用交互式矢量化的形式，調(diào)整紅線邊界，得到最終優(yōu)化的區(qū)域生態(tài)保護紅線。

具體調(diào)整內(nèi)容如下：

①當紅線斑塊范圍跨越不同的土地利用類型時，將紅線沿土地利用類型邊界進行調(diào)整；

②當紅線數(shù)據(jù)跨越縣級以上公路(包括規(guī)劃)等線性斑塊時，為保持景觀連通性，將紅線斑塊沿著線性斑塊兩側(cè)進行分割；

③當紅線斑塊范圍跨越不同的植被類型時，保留紅線斑塊所屬范圍較大植被類型的區(qū)域；

④當紅線斑塊落在大型山脈或山體區(qū)域時，沿著山體輪廓或溝谷走向進行邊界調(diào)整；

⑤當紅線斑塊落在重點流域或重要景觀時，可沿溝谷線、山脊線等分界線進行邊界調(diào)整。

調(diào)整紅線邊界后，得到修正后的生態(tài)保護紅線的矢量數(shù)據(jù)。將生態(tài)保護紅線數(shù)據(jù)與基礎地理信息數(shù)據(jù)相疊加，調(diào)整制圖，得到某個行政區(qū)內(nèi)生態(tài)保護紅線的具體分布圖。此圖在空間上有坐標系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)屬性表中有各個斑塊對應的土地利用類型，可為生態(tài)保護紅線野外勘測定界提供重要參考。

本領域技術人員可以理解，實現(xiàn)上述實施例方法的全部或部分流程，可以通過計算機程序指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于計算機可讀存儲介質(zhì)中。其中，所述計算機可讀存儲介質(zhì)為磁盤、光盤、只讀存儲記憶體或隨機存儲記憶體等。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。