淺析基于3S技術(shù)的農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫

王大利

（凌海市國土資源測繪大隊，遼寧 凌海 121200）

1 引言

第二次全國土地調(diào)查自2007年7月啟動以來，在國務(wù)院的精心組織和全國各地的積極努力下已經(jīng)全面完成，依據(jù)二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)所建立起的土地利用數(shù)據(jù)庫及管理系統(tǒng)也相繼投入使用。在“后二調(diào)”時期，二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫及管理系統(tǒng)的應(yīng)用對土地利用規(guī)劃、耕地保護、建設(shè)用地審批、地籍管理、土地登記、土地整理、國土資源執(zhí)法監(jiān)察等日常土地管理工作提供了強有力的數(shù)據(jù)支持與技術(shù)保障。

農(nóng)村土地調(diào)查是第二次土地調(diào)查重點任務(wù)，它是指對城市、建制鎮(zhèn)以外的土地進行的全面調(diào)查，它需要通過整合全球定位系統(tǒng)（GPS）、航天航空遙感 (RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、數(shù)據(jù)庫及互聯(lián)網(wǎng)等多種技術(shù)，建立起相應(yīng)的農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫及管理系統(tǒng)。

2 3S技術(shù)概述

3 S技術(shù)是指全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)、遙感 (RS)技術(shù)、地理信息系統(tǒng) (GIS)技術(shù)的統(tǒng)稱，因為3個技術(shù)名稱的英文縮寫中都含有字母S，故稱3S。

2.1 GPS技術(shù)

全球定位系統(tǒng) (GPS)是英文Navigation Satellite Timing and Rangin/Global Positioning System的字頭縮寫詞 NAVSTAR/GPS的簡稱。它的含義是利用導(dǎo)航衛(wèi)星進行測時和測距。GPS是目前最先進、應(yīng)用最廣的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，GPS由3個獨立的部分組成：空間部分-GPS衛(wèi)星星座部分；地面控制部分-地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分-GPS信號接收機部分，GPS主要用于實時、快速地提供目標(biāo)的空間位置，為所獲取的空間及屬性信息提供準(zhǔn)時或?qū)崟r的地理定位及地面高程模型。

2.2 RS技術(shù)

RS即遙感（Remote Sensing）可分為航空遙感和航天遙感，是以航空攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，在20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，1972年美國發(fā)射了第一顆陸地衛(wèi)星，標(biāo)志著航天遙感時代的開始。遙感是利用遙感器從空中來探測地面物體的性質(zhì)，它根據(jù)不同物體對波譜產(chǎn)生不同響應(yīng)的原理識別地面上各類地物，也就是利用空中的飛機、熱氣球、宇宙飛船、衛(wèi)星等飛行物上面裝載的遙感器收集地面數(shù)據(jù)資料，探測地面物體性質(zhì)，根據(jù)不同物體對波譜產(chǎn)生不同響應(yīng)的原理，識別地面上各類地物。歷經(jīng)數(shù)十載的發(fā)展，目前遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、國土資源調(diào)查、地質(zhì)探測、氣象預(yù)報、軍事偵察等領(lǐng)域。

2.3 GIS技術(shù)

GIS即地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System），是在計算機軟硬件技術(shù)支持下采集、存儲、管理、查詢、檢索和綜合分析各種地理空間數(shù)據(jù)，以多種形式輸出空間信息，從而為規(guī)劃、管理、決策服務(wù)的計算機系統(tǒng)。經(jīng)過了40余年的發(fā)展，GIS以其強大的地理空間信息分析管理功能，在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。GIS軟件是GIS系統(tǒng)的核心，它可分為系統(tǒng)管理軟件、GIS平臺軟件、數(shù)據(jù)庫軟件三種，本文中選用性能優(yōu)越的ArcGIS9.2作為構(gòu)建農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫的GIS平臺軟件。

2.4 GPS、RS、GIS 三項技術(shù)的融合

遙感（RS）地理信息系統(tǒng)（GIS）全球定位系統(tǒng)（GPS）三者關(guān)系非常密切，它們相互依存，相互促進，共同發(fā)展。三者中遙感（RS）為地理信息系統(tǒng)（GIS）提供了高分辨率的航攝照片和衛(wèi)星遙感影像作為信息源，遙感（RS）信息具有多時相、動態(tài)采集空間信息的特點，所以它已經(jīng)成為地理信息系統(tǒng)（GIS）的重要信息源；全球定位系統(tǒng)（GPS）在土地調(diào)查中實地采集最新的坐標(biāo)高程等空間數(shù)據(jù)，對新增地物進行補測，并可以精確引導(dǎo)遙感（RS）調(diào)繪。地理信息系統(tǒng)（GIS）則對全球定位系統(tǒng)（GPS）獲取的空間數(shù)據(jù)和遙感（RS）提供的影像數(shù)據(jù)進行詳細的分析、儲存、組織、管理，并為其建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng)。

3 S技術(shù)各自迅速發(fā)展，同時也趨向于相互之間的集成與融合，這三種空間信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，不論是單一方式還是綜合集成方式，都將極大地提高空間地理信息數(shù)據(jù)的采集、分析、存儲和利用的效率，都會對為土地調(diào)查、土地規(guī)劃、土地利用等土地管理工作形成強有力的數(shù)據(jù)支持和技術(shù)支撐。

3 農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)

農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫包含國家、省、市、縣四級數(shù)據(jù)庫，其中縣級農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫需要通過外業(yè)調(diào)查、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)加工處理、建設(shè)數(shù)據(jù)庫等多個環(huán)節(jié)才能最終形成，因此在農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫體系中具有基礎(chǔ)性地位，而國家級、省級、市級土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫都是在縣級數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上通過逐級匯交集成整合而成的。

3.2 數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)

由數(shù)字正射影像圖(DOM)元數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型（DEM）元數(shù)據(jù)及其他元數(shù)據(jù)組成元數(shù)據(jù)庫；由包含矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)庫與包含統(tǒng)計表格、報告文本、掃描文件及其他數(shù)據(jù)的非空間數(shù)據(jù)庫共同組成主體數(shù)據(jù)庫；元數(shù)據(jù)庫和主體數(shù)據(jù)庫共同組成農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫。

3.3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能模塊設(shè)計、系統(tǒng)外部接口設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計、界面設(shè)計等內(nèi)容，系統(tǒng)設(shè)計要按照先進性、高效運行、建庫與更新有機結(jié)合等原則進行。

3.4 數(shù)據(jù)庫建設(shè)流程

3.4.1 建庫準(zhǔn)備工作

主要包括人員安排、員工培訓(xùn)、數(shù)據(jù)源準(zhǔn)備、制定建庫方案、設(shè)備采購、軟件準(zhǔn)備、建立規(guī)章制度等。

3.4.2 數(shù)據(jù)采集和處理

主要包括基礎(chǔ)地理、土地利用、土地權(quán)屬、基本農(nóng)田、柵格等各要素的采集、編輯、處理和檢查等。

3.4.3 數(shù)據(jù)入庫

主要包括柵格數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、正射影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、其他數(shù)據(jù)等的檢查、處理、入庫。

3.4.4 進行成果匯交

主要包括文字成果、數(shù)據(jù)成果、表格成果與圖件成果在內(nèi)的各種成果的匯交。

4 農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)（以凌海市為例）

4.1 凌海市二調(diào)簡況

凌海市位于渤海遼東灣畔，地處遼寧沿海經(jīng)濟帶的黃金部位，環(huán)抱遼西中心城市錦州市區(qū)，工業(yè)基礎(chǔ)扎實，農(nóng)業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)達，風(fēng)景秀麗，氣候宜人，是一座美麗的沿海開放城市，素有“遼西走廊上一顆明珠”之美譽。

凌海市第二次土地調(diào)查覆蓋全市21個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(含娘娘宮、松山)、2個街道辦事處、1個原種場，354個行政村，人口53.7萬，土地總面積為2995.4455平方公里，調(diào)查涉及177幅1:10000正射影像圖，調(diào)查數(shù)據(jù)量為圖斑74983個，線狀地物140805條，零星地物13857個。處理如此海量的數(shù)據(jù)沒有科技手段是無法想象的，因此必須借助3S技術(shù)建立起功能強大的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。凌海市農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)包括農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫建庫子系統(tǒng)和農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫管理應(yīng)用子系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)。

4.2 建庫子系統(tǒng)

建庫子系統(tǒng)包含圖像處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與投影變換、圖層編輯、矢量化采集、電子數(shù)據(jù)采集、屬性數(shù)據(jù)采集、地類轉(zhuǎn)換、檢查與處理、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換共九個功能模塊。

4.3 管理應(yīng)用子系統(tǒng)

管理子系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)庫維護與管理、數(shù)據(jù)庫安全管理、矢量柵格數(shù)據(jù)一體化管理、信息查詢、專題圖制作、統(tǒng)計匯總、土地利用變化分析、基本農(nóng)田分析、耕地后備資源進行分析與管理、日常更新與年度變更、歷史數(shù)據(jù)管理共十一個功能模塊。

4.4 系統(tǒng)應(yīng)用體會

凌海市原土地利用信息系統(tǒng)是基于Mapinfo7.0平臺開發(fā)的，管理的是2000年和2006年兩個版本的土地利用數(shù)據(jù)庫，隨著時間的推移已不能滿足日常土地管理的工作需要，凌海市現(xiàn)使用的農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)由南京國圖信息工程有限責(zé)任公司開發(fā)是遼寧省第二次土地調(diào)查專用軟件的中的重要組成部分。如今，基于Arcgis9.2平臺的以二次農(nóng)村土地調(diào)查為數(shù)據(jù)源的凌海市農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)投入運行已經(jīng)一年多了，總體來說系統(tǒng)表現(xiàn)良好，相比第一次土地詳查形成的土地利用管理信息系統(tǒng)，其技術(shù)平臺更加先進，功能更為完備，數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，效率大大提高。不足的地方是極個別圖斑權(quán)屬地類調(diào)繪不夠精準(zhǔn)，須及時啟動糾錯程序予以更正，這些可以通過系統(tǒng)中的日常更新與年度變更功能模塊來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是數(shù)據(jù)庫的生命，土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性是其基本的質(zhì)量特性，由于我國經(jīng)濟社會正處在高速發(fā)展時期，在土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫建立完成后，為了保持該數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性，使得土地管理工作能夠跟得上形勢的發(fā)展，必須定期進行土地變更調(diào)查和及時更新數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

結(jié)語

隨著ArcGIS平臺的升級農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在不久的將來會在三維影像、時空回放、云計算等方面給人以耳目一新的感覺，實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。科技的發(fā)展總是給人以驚喜，伴隨著3S等科學(xué)技術(shù)的不斷進步，農(nóng)村土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)必將不斷發(fā)展與完善。

[1]TD/T 1014-2007，第二次全國土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程[S].

[2]國務(wù)院第二次全國土地調(diào)查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫建設(shè)技術(shù)規(guī)范[S].2007年12月.

[3]王文卿.遙感技術(shù)在國土資源管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景[J].測繪通報.2009年06期.

[4]王履華，彭英.第二次土地調(diào)查農(nóng)村土地利用數(shù)據(jù)庫更新機制研究[J].測繪與空間地理信息.2010年03期.