2020年京津冀1 km格网农村道路密度数据集 - 中国科学院计算机网络信息中心

其他数据论文 II 区论文（已发表） • 版本 ZH2 Vol 9 (1) 2024

2020年京津冀1 km格网农村道路密度数据集

A dataset of 1 km grid country road density in Beijing-Tianjin-Hebei (2020)

尚梦佳，张定祥，彭晋福，张小桐

SHANG Menjia, ZHANG Dingxiang, PENG Jinfu, ZHANG Xiaotong

DOI: 10.11922/11-6035.csd.2022.0099.zh
CSTR: 32001.14.11-6035.csd.2022.0099.zh
: 10.57760/sciencedb.05150

： 2022 - 10 - 27

： 2023 - 08 - 29

： 2022 - 10 - 31

： 2024 - 03 - 26

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3631 15 0

摘要&关键词

摘要：农村道路承担了农村农业生产和部分社会经济活动双重任务。合理配置农村道路对农业生产机械化、促进农村经济，改善农村生产生活条件意义重大。本文利用京津冀地区2020年度变更调查农村道路矢量数据，提取农村道路中心线，使用公里格网生产软件，通过格网空间计算，得到2020年京津冀1 km格网农村道路路网密度数据集。在农村道路矢量抽取、农村道路骨架线提取和公里格网农村道路密度计算等数据处理的各个阶段采取了完善的质量控制和质量检查措施，保证数据的正确性、完整性和一致性。本数据集可用于乡村规划编制、规划实施评估、耕作便利度、农田通达性计算等方面研究。

关键词：农村道路；国土调查；格网；京津冀

Abstract & Keywords

Abstract: Rural roads undertake the dual tasks of supporting rural agricultural production and facilitating various social and economic activities. Therefore, the strategic allocation of rural roads is of great significance to advancing agricultural mechanization, promotion, boosting rural economies, and enhancing the overall production and living standards in rural areas. Based on the 2020 change survey rural road vector data from the Beijing-Tianjin-Hebei region, this paper extracts the centerline of rural roads, uses kilometer grid production software, and calculates the grid space, so as to generate a dataset of 1 km grid country road density in Beijing-Tianjin-Hebei in 2020. Rigorous quality control and inspection measures were implemented throughout all stages of data processing, including rural road vector extraction, rural road skeleton line extraction, and kilometer grid rural road density calculation, to ensure the correctness, completeness and consistency of the data. This dataset can be used for various research purposes, such as rural planning, planning implementation evaluation, farming convenience, farmland accessibility calculation, etc.

Keywords: rural roads; land survey; grid; Beijing-Tianjin-Hebei

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称	2020年京津冀1 km格网农村道路密度数据集
数据作者	尚梦佳，张定祥，彭晋福，张小桐
数据通信作者	张定祥（dingxiang_zhang@163.com）
数据时间范围	2020
地理区域	京津冀地区
空间分辨率	1 km
数据量	1.02 MB
数据格式	*.tif
数据服务系统网址	https://doi.org/10.57760/sciencedb.05150
基金项目	科技基础资源调查专项（2023FY101005）
数据库（集）组成	本数据集为2020年京津冀区域1 km格网农村道路密度.zip压缩文件，解压后为tif文件，tif文件中value值代表农村道路密度值，数据单位为km/km²。

Dataset Profile

Title	A dataset of 1 km grid country road density in Beijing-Tianjin-Hebei (2020)
Datacorresponding author	ZHANG Dingxiang (dingxiang_zhang@163.com)
Data authors	SHANG Menjia, ZHANG Dingxiang, PENG Jinfu, ZHANG Xiaotong
Time range	2020
Geographical scope	Beijing-Tianjin-Hebei
Spatial resolution	1 km
Data volume	1.02 MB
Data format	*.tif
Data service system	<https://doi.org/10.57760/sciencedb.05150>
Source of funding	Science & Technology Fundamental Resources Investigation Program (Grant No.2023FY101005)
Dataset composition	This dataset consists of the data on the 1 km grid rural road density for the Beijing-Tianjin-Hebei region in 2020. The files are compressed into “zip” format and can be decompressed into “tif” files. Each “tif” file contains values representing the rural road density, measured in kilometers per square kilometer (km/km²).

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引言

农村道路是指在农村范围内，用于村间、田间交通运输，并在国家公路网络体系之外，以服务于农业农村生产为主要用途的道路（含机耕道），既包括具有经济活动的交通线，也包括以承担田间生产、连接村镇、承担农业运输为主要目的而修建的农田作业道路。实际工作中常以道路宽度作为识别农村道路的标准之一。路网密度指在一定区域内道路总里程与区域面积的比值^[1-2]，忽略道路等级、宽度和车道数等差异，从长度上描述不同区域的道路发展水平^[3-4]，是评价区域道路发展规模和路网发达程度的基本指标之一^[5-6]，也是评价地区交通与经济发展的一项重要指标，为城市规划与管理部门提供道路建设目标^[7]。目前路网密度相关研究中路网数据多来源于OSM开源地图^[8-9]、BigMap地图下载器^[10]、交通地图矢量化^[11]、遥感影像解译^[12]或基础性地理国情监测数据^[6]、地籍数据库^[13]、国家地理信息局^[14]等专题数据。国内OSM开源地图路网数据用户自行上传较多，未经过数据质量校验，BigMap地图下载器及其他渠道获取的路网数据多为高速公路、快速公路、主干道路、城市快速路、主要道路、次要道路、普通街道等^[8]，包括开放型工业区和住宅区道路，不含封闭小区、工厂、大学等的内部道路^[15]，且相关研究较少涉及农村道路网密度。但对于村庄内部，农村道路承担了农村农业生产和社会经济活动双重任务，合理配置农村道路密度对于提高农村生产生活便利度、促进农村经济发展、减少水土流失意义重大^[16-18]。

为保证数据的准确性、统一性和可更新性，本数据集以2020年度全国国土变更调查数据为数据源，该数据源采用优于1 m分辨率的高分影像绘制底图，且经过外业举证及多轮数据核查，数据精度高。本文京津冀农村道路密度产品集是在已有农村道路数据的基础下计算京津冀地区农村道路路网密度，根据国土三调工作分类提取农村道路面状数据，并消除其权属信息，将农村道路面数据通过中心线提取工具进行中心线提取，用以计算道路里程，由路网密度的定义计算农村道路网密度，单位为km/km²。

1 数据采集和处理方法

1.1 数据来源

全国年度变更调查依据变更调查内外业成果更新三调时点数据库，内业人员对照影像提取疑似变化图斑，外业实地调研举证后，通过人工核对内外业成果的一致性，将确认发生变化的图斑通过建库软件提取更新包，由国家级技术人员进行本地更新后形成2020年度变更调查数据库。2020年度变更调查数据包括地类属性、种植属性、图斑细化属性、城镇村属性及单独图层等信息。本文以2020年度国土变更调查县级数据库为基础，从京津冀地区的地类图斑层中分县抽取农村道路图斑作为基础数据。

1.2 数据处理

生产1 km格网农村道路密度数据总体流程可以概括为数据预处理、骨架线抽取、农村道路路网密度计算3个部分。

本数据集具体生产步骤如下：

（1）数据预处理

京津冀地区包括北京市、天津市、河北省。首先从三个省市的县级变更调查数据库中抽取地类名称为农村道路的图斑。图斑抽取后统一将其转为Albers投影，按分省范围进行数据拼接。再采用数据融合的方式，消除坐落单位代码及权属单位代码。

（2）骨架线抽取

将数据预处理后的农村道路图斑分省组织目录，借助WJ-III地图工作站软件，提取农村道路用地中心线。

（3）农村道路密度计算

提取后的农村道路中心线数量接近200万条，数据量较大。为便于计算，采用1 km格网计算农村道路密度。农村道路密度在数量上表示为单位区域面积的道路里程，即：

\(Md=\sum L/F\) （1）

式中，M\(d\) 为农村道路密度（km/km²），\(\sum L\)为道路总长度公里，F为1公里格网面积。

使用GDAL（地理空间抽象数据库）作为读写空间数据的底层构建库，调用Java接口开发路网密度格网计算工具。首先生成标准公里格网框架的1 km栅格底图，再将栅格转为面要素与农村道路的骨架线相交获取长度属性，对农村道路图层骨架线长度按格网id分组求和，计算网格内农村道路骨架线总长度，最后计算京津冀地区1 km\(×\)1 km格网农村道路密度，并按行政区边界裁剪。

2 数据样本描述

本数据集将1 km单元格内的农村道路密度值符号化（图1），可看出京津冀地区农村道路密度的总体空间分布情况，河北省南部地区农村道路密度高、北部地区农村道路密度较低，北京市、天津市的农村道路密度较河北省农村道路密度略低。

图1 京津冀1 km格网农村道路密度空间分布图﹝审图号：GS京（2023）0567号﹞

Figure 1 Spatial distribution of 1 km grid rural road density in Beijing-Tianjin-Hebei region

3 数据质量控制和评估

农村道路骨架线是在县级变更调查数据库中二次提取的数据，矢量图斑提取骨架线的过程中会造成农村道路长度误差。因此，本数据集数据精度依赖于农村道路骨架线提取精度及国土变更调查的数据精度。全国1 km格网农村道路路网密度数据，在数据预处理、骨架线提取和公里格网农村道路路网密度计算方面严格控制生产质量，保证数据集的正确性。

（1）农村道路图斑图形抽取结果检查

农村道路图斑抽取完成后，统一投影并按分省范围拼接，将拼接后的矢量数据与原始数据叠加对比，并重点对各县拼接处进行检查。图2为农村道路用地抽取结果，检查后并未发现图斑偏移重叠，且不存在图斑缺失问题。

图2 农村道路用地抽取结果检查


（a）农村道路图斑抽取前	（b）农村道路图斑抽取后

（2）农村道路骨架线提取结果检查

通过叠加农村道路骨架线及原始地类图斑后可发现（图3），道路骨架线走向与原图斑走向基本一致，提取出的骨架线基本完全位于图斑的中心位置，形状平滑基本不存在多余的毛刺，农村道路提取骨架线效果较好。

图3 原始图斑（左）到提取骨架线（右）


（a）道路图斑骨架线提取前	（b）道路图斑骨架线提取后

（3）公里格网农村道路路网密度数值异常检查

京津冀地区农村道路路网密度的检查主要为数值异常检查。将抽取的农村道路骨架线与公里格网农村道路密度叠加（图4），检查公里格网值域为0的区域是否存在农村道路；检查公里格网值域≥0的区域数值正确性。经检查发现，公里格网值域为0的区域不存在农村道路，公里格网颜色越深的区域农村道路相对密集。

图4 公里格网与农村道路骨架线叠加效果图


（a）农村道路图斑骨架线	（b）农村道路骨架线与公里格网叠加

国家统计局组织开展的第三方数据质量综合评估结果显示三调结果数据可靠。本产品原始数据来源为2020年国土变更调查数据，而2020年国土变更调查数据是在三调数据基础上更新得到的，以上数据源和骨架线提取方法确保了京津冀地区农村道路路网密度数据质量。

4 数据价值

2020年京津冀1 km格网农村道路密度数据集可用于分析京津冀地区农村道路的建设情况，对于优化京津冀地区农村道路体系十分重要，有助于合理配置农村道路路网，促进京津冀地区农村经济发展。同时本数据集可为寻求满足农业活动的最小农村道路提供数据参考，从而有效节约土地等资源。本数据为tiff格式，空间分辨率为1 km，可使用ArcGIS、MapGIS等软件进行数据分析及后续操作。

[1]

张立宪, 闻恩友, 赵传昕. 基于公里格网的路网密度计算及应用[J]. 交通世界, 2019(17): 6–8. DOI:10.16248/j.cnki.11-3723/u.2019.17.002. [ZHANG L X, WEN E Y, ZHAO C X. Calculation and application of road network density based on kilometer grid[J]. TranspoWorld, 2019(17): 6–8. DOI:10.16248/j.cnki.11-3723/u.2019.17.002.]