淺析3S技術在第二次城鎮土地調查中的應用
——以廣州市蘿崗區為例

梁乃明

廣東友元國土信息工程有限公司,廣東廣州 510642

淺析3S技術在第二次城鎮土地調查中的應用
——以廣州市蘿崗區為例

梁乃明

廣東友元國土信息工程有限公司,廣東廣州 510642

第二次全國土地調查已近尾聲，縱觀城鎮調查階段，3S技術在調查過程中發揮了重要的作用，以廣州市蘿崗區為例，本文闡述了城鎮土地調查的技術路線，從技術路線中抽取一個技術過程介紹了GIS技術、RS技術和GPS技術在城鎮調查過程中應用。總結了3S技術與城鎮土地調查的緊密聯系。

3S技術；城鎮土地調查；測量；精度分析

序言

我國自1996年開展第一次全國土地調查以來，經濟社會發生了巨大變化，原有的土地信息已難以滿足新形勢下集約用地和制定各項政策的需要。全國第二次土地調查于2007年7月1日全面啟動，開展第二次全國土地調查，是國務院根據經濟社會發展狀況做出的一項重大決策，是繼全國經濟普查、農業普查之后又一次重大的國情國力調查。

本次調查采用信息化測繪技術、3S技術(地理信息系統GIS、遙感技術RS、全球定位技術GPS)作為主要技術平臺。3S技術為土地調查提供外業數據采集、數據處理與管理、野外核查以及數據統計分析匯總等核心技術支持。第二次土地調查已近尾聲，筆者有幸參與城鎮調查的全過程，本文就3S技術在廣州市第二次全國土地調查城鎮地籍調查部分的應用進行分析。

1 3S技術概述

3S技術是地理信息系統（Geographic Information System，GIS）、遙感（Remote Sensing,RS）和全球定位系統（Global Positioning System,GPS）以及三種技術的集成技術體系。

1.1 地理信息系統（GIS）

地理信息系統是進行空間信息數據的采集、處理、空間分析等的技術。GIS具有強大的多源空間數據的集成，空間分析計算以及空間查詢決策能力。為城鎮地籍調查的順利進行提供了數據生產管理與空間數據庫建庫的基礎理論支持。

1.2 遙感（RS）

遙感是指非接觸的，遠距離的探測技術。一般指運用傳感器/遙感器對物體的電磁波的輻射、反射特性的探測，并根據其特性對物體的性質、特征和狀態進行分析的理論、方法和應用的科學技術。遙感影像在第二次土地調查尤其是農村土地調查中是作為現實性的基礎性的地圖來開展工作。

1.3 全球定位系統（GPS）

全球定位系統是以衛星為基礎的定位導航服務系統，它包括三部分：衛星（空間部分），地面監控系統（地面控制部分），信號接收機（用戶部分）。GPS定位的靈活性、高精度，高效率、全天候等特點，已成為獲取實時空間數據的重要手段，同時地籍測繪中靜態GPS控制網解算結果是整個地籍測繪的基礎。

2 城鎮地籍調查的技術路線

廣州市第二次土地調查城鎮地籍調查部分的技術路線如下圖所示：

圖1 城鎮地籍調查技術路線

根據圖1所示的技術路線，在城鎮地籍調查初期，需要通過遙感影像等明確調查區域；在地形圖測量階段的首級控制網布設階段，需要應用靜態GPS技術進行基線解算控制點坐標；而在調查成果建庫以及成果匯總階段是以GIS技術為基礎進行的。可見，3S技術是整個城鎮地籍調查的技術基礎，對整個調查過程的順利進行和數據質量的保證起到至關重要的作用。

3 3S技術在城鎮地籍調查中的應用實例

3.1 遙感技術（RS）在城鎮地籍調查中的應用

廣州市在1比2000遙感影像圖上進行農村土地調查。同事，在遙感影像上劃定城鎮調查區域的不同工作單元。如研究區通過遙感影像確定工作單元的圖像如下圖2所示，黑線范圍內即為研究區范圍。

圖2 城鎮地籍調查遙感影像上確定調查工作單元

3.2 地理信息系統技術（GIS）在城鎮地籍調查中的應用

在外業調查數據采集結束后的內業處理階段，數據庫建庫階段以及成果匯總統計階段都離不開GIS系統的空間數據分析處理功能。同時調查成果應用平臺的建設也是以GIS系統為基本功能架構展開的。

以CAD地形圖中等高線地理要素建庫為例說明GIS 技術在城鎮調查建庫中的應用。

首先，通過ARCGIS打開CAD圖形，通過定義查詢提取DGX，提起條件為"Layer" = 'DGX'，提取之后導出DGX層，如圖3所示。經過格式轉換等高線地理要素由CAD格式轉化為初步的Shapefile格式。建庫準備階段賦值的子類代碼在Shapefile格式下保留在“Thickness”字段內。根據“Thickness”字段保留的子類代碼確定唯一的具體地理要素類別實現對屬性的批量賦值，等高線的高程值對應著圖4中的Elevation字段內容。

圖3 等高線建庫

圖4 由CAD格式轉到Shapefile格式下對子類代碼的保留

其次確定上表中每種屬性與標準庫字段內容的對應關系以及各相關屬性內容都能賦值成功，此時將上面“建庫半成品”導入到已建好的標準空庫中：在ArcCatalog中右擊DGX標準空圖層，選擇load命令，在加載數據時選擇字段匹配條件即可，如下圖5所示。

圖5 向標準空圖層導入數據

其他字段內容可以根據建庫標準對字段內容的規定根據子類代碼批量完成，不做贅述。

3.3 全球定位系統GPS技術在城鎮地籍調查中的應用

以靜態GPS技術在地籍測繪中應用為例來說明GPS在城鎮地籍測繪中的應用。

3.3.1 GPS測量技術

GPS測量工作與經典大地測量工作相類似，按其性質可分為外業和內業兩大部分。其中：外業工作主要包括選點(即觀測站址的選擇)、建立觀測標志、野外觀測作業以及成果質量檢核等；內業工作主要包括GPS測量的技術設計、測后數據處理以及技術總結等。如果按照GPS測量實施的工作程序，則大體可分為這樣幾個階段：技術設計、選點與建立標志、外業觀測、成果檢核與處理。研究區附近有廣州市國土局房管局2000年施測的D級GPS控制點：“水口水庫”、“水均田”、“大塱小學”、“賢江小學”，經勘查這些點點位保存完好，外業檢查這些點點位精度良好，作為本研究區的首級控制，在整個科學城2研究區內均勻地進行E級GPS點布設(平均邊長為2000m)，共埋設30個E級GPS點，編號為E00151——E00180，E級GPS點均埋設永久性標石，采用混凝土現場灌制標石或水泥路面刻字標志：標心規格統一采用Ф12mm，長8cm的不銹鋼標志，標志頂部刻有“+”標記，作為距離測量與坐標的中心位置。GPS點均需埋設永久性標石，采用混凝土現場灌制標石或水泥路面刻字標志：標心規格統一采用Ф12mm，長8cm的不銹鋼標志，標志頂部刻有“+”標記，作為距離測量與坐標的中心位置，E級GPS網觀測使用經檢查合格的中海達GPS接收機，外業每時段采集數據超過50分鐘，記錄開關機時間，測站儀器高等相關測站信息，GPS網平差計算采用隨機軟件進行，平差計算時，按下述內容及要求進行檢核計算。

GPS測量是一項技術復雜、要求嚴格、耗費較大的工作，對這項工作總的原則是，在滿足用戶要求的情況下，盡可能地減少經費、時間和人力的消耗。因此，對其各階段的工作都要精心設計和實施。其工作流程如下圖6所示。

圖6 GPS測量工作流程

3.3.2 GPS測量控制網在研究區的布設

首先，GPS的平面控制網布設。研究區附近有廣州市國土局房管局2000年施測的D級GPS控制點：“水口水庫”、“水均田”、“大塱小學”、“賢江小學”，經勘查這些點點位保存完好，外業檢查這些點點位精度良好，作為本研究區的首級控制，在整個科學城2研究區內均勻地進行E級GPS點布設(平均邊長為2000m)，共埋設30個E級GPS點，編號為E00151——E00180，E級GPS點均埋設永久性標石，采用混凝土現場灌制標石或水泥路面刻字標志：標心規格統一采用Ф 12mm，長8cm的不銹鋼標志，標志頂部刻有“+”標記，作為距離測量與坐標的中心位置。GPS點均需埋設永久性標石，采用混凝土現場灌制標石或水泥路面刻字標志：標心規格統一采用Ф12mm，長8cm的不銹鋼標志，標志頂部刻有“+”標記，作為距離測量與坐標的中心位置，E級GPS網觀測使用經檢查合格的中海達GPS接收機，外業每時段采集數據超過50分鐘，記錄開關機時間，測站儀器高等相關測站信息，GPS網平差計算采用隨機軟件進行，平差計算時，按同步環檢核與異步環檢核進行檢核計算。

其次，布設一級導線與圖根。在E級控制網基礎上，地形變化較大地區加密一級導線，圖根導線點，再加以GPS RTK圖根點，以滿足測圖的要求。

(1)水平角采用方向法觀測，一級導線觀測3測回，圖根導線觀測1測回，支點左右角觀測1測回；垂直角采用中絲照準法觀測，一級導線觀測2測回，圖根導線觀測1測回；斜距采用對向測量，一級導線觀測2測回，圖根導線觀測1測回，支點采用二次棱鏡高法各觀測垂直角和斜距1測回。

(2)一級導線觀部分采用GPS方法進行測量，觀測時間為45分鐘，GPS平差計算采用隨機軟件進行，GPS RTK圖根點采用二次測量，取其坐標平均值。

(3)本研究區的邊角網觀測記錄采用手工記錄,經初步計算和檢查后，選用清華山維Nasew V3.0軟件進行平差計算，數據輸入格式選用HSZ格式，斜距輸入，平差選用一次迭代、單次平差。

(4)加密一級導線后，研究區等級控制網聯測圖如下圖7所示。

圖7 研究區等級控制點聯測圖

再次，精度統計坐標平差的各項技術指標統計見表1。精度滿足地籍測繪中細部測量的要求。

表1 GPS一級導線網精度

3.4 地籍信息系統的建設

地籍信息系統的建設，以“宗地”為核心，實現地籍信息獲取、更新、管理和應用的內外業一體化、全數字化和自動化。可以保證地籍測繪工作高效、持久運轉，同時為地籍管理的信息化運行提供堅實的數據基礎和安全高效的技術保障。地籍信息系統的建設充分利用信息技術、GIS技術、3S集成技術和WebGIS等技術，結合中心城區地籍調查和業務辦公自動化，為城鄉一體化的地籍管理提供了基礎平臺，廣州市現有較成熟的地籍管理信息系統運行在業務流程中。

4 結論與展望

3S技術為現代城鎮地籍調查提供了新的技術手段，無論數據精度還是調查方式的效率都得到了極大的提高。全球定位系統GPS技術、地理信息系統GIS技術和遙感RS技術在第二次土地調查整個平臺上得到了完美的發揮。測繪技術與地理信息系統技術結合是國土信息化建設的關鍵。隨著3S技術以及3S集成技術的進步，必將推動現代城鎮地籍調查方法發生重大變化，這對推動國土資源管理信息化建設有重大的現實意義。

[1] 廣州市第二次土地調查領導小組辦公室.廣州市第二次土地調查作業技術指引[M]. 2008：135-187

[2] 廣州市國土資源與房屋管理局 廣州市測繪管理辦公室. 廣州市土地基礎數據庫技術規范(試行版本)[M]. 2009

[3] 廣東省國土資源廳. 廣東省第二次土地調查技術實施細則[M].2007

[4] 王起剛，祝明坤，王新志. GPS技術在城鎮變更地籍調查控制網中的應用[J]. 山東科技大學學報自然科學版2007，26：45 -50

[5] 湯國安，楊昕,等. ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程[M]. 北京：科學出版社.2006

[6] 陸輝. GPS在地籍控制測量中的應用[C]. 測繪科技信息交流論文集.2007，30(1)：264-266

[7] 鄔倫,等. 地理信息系統原理、方法和應用[M]. 北京：科學出版社.2001

[8] HDS2003后處理說明書[P]. 2010

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.188

梁乃明（1966－），男，工程師，從事工程測量及測量技術管理。