北京市第三次全國國土調查關鍵技術及應用

鄭 越 劉清麗 許永強

(1. 北京市測繪設計研究院, 北京 100038;2. 城市空間信息工程北京市重點實驗室, 北京 100038)

0 引言

第三次全國國土調查是中國特色社會主義進入新時代后的一次重大國情國力調查,要求摸清我國自然資源基礎家底,查清耕地和永久基本農田狀況、城鄉各類用地狀況、各類土地的所有權和使用權狀況,全面掌握真實、準確、可靠的基礎數據,加快推進自然資源統一調查,統一調查分類和調查標準,全面查清各類自然資源在國土空間上的水平分布,形成一張底版、一個平臺、一套數據的調查成果,健全國土數據庫和管理系統,把調查成果應用于各相關部門的管理和經濟社會發展的各個領域[1-5]。

開展北京市第三次全國國土調查是全面查清當前全市土地利用狀況,掌握真實準確的土地基礎數據,進一步完善國土調查、監測和統計制度,建立“信息共享、平臺統一、查管兼容”的城鄉一體化國土調查數據信息平臺,滿足生態文明建設、空間規劃編制、供給側結構性改革、宏觀調控、自然資源管理體制改革和統一確權登記、國土空間用途管制、國土空間生態修復、空間治理能力現代化和國土空間規劃體系建設等各項工作的需要[5-10]。

1 工作特點

北京市第三次全國國土調查開展的服務工作圍繞影像數據制作、坡度數據制作、數據坐標轉換、國土調查生產、市區兩級數據庫建設、圖件編制、數據庫管理及數據分析與共享服務平臺建設、變更調查機制研究、國土調查數據分析評價等構建自然資源調查監測體系等形成了北京國土調查工作特色。

(1)針對北京特大城市發展需求與國家規范要求,在結合二調以來北京市工作特點,編寫《北京市第三次全國國土調查工作分類認定指南》制定地類認定原則、調查要求、細化標準為北京市三調工作口徑奠定基礎;制定《北京市第三次國土調查采集數據提交規范》標準,為保障北京市第三次全國國土調查采集數據順利提交,結合北京市第二次全國土地調查工作經驗,充分考慮我市第三次全國國土調查工作實施進度,對北京市第三次全國國土調查采集數據提交內容、格式、程序、成果質量要求等予以規范,建立北京市國土調查標準體系。

(2)根據國家和地方標準,制定項目技術設計流程(圖1)、完善自主軟件開發平臺,針對影像生產、地類調查、市區數據庫建庫、圖件編制、應用開發、土地變更等摸索完善全流程技術體系建設,為北京下階段兩統一與自然資源調查監測體系的構建提供支撐。

圖1 項目技術設計流程

(3)基于國土調查規范標準為國家2000坐標,其地方數據包含西安80、北京54、北京地方等多坐標系統和多種圖形數據格式等的不同情況,根據需求自主研發軟件坐標轉換工具構建轉換模型,實現各類數據與國家2000坐標系進行無縫銜接。

(4)保障調查成果真實準確,采用工藝化技術流程、統一內外業制圖作業軟件、總結各類技術問題口徑,控制階段性成果質量、利用“回頭看、統一時點”等完善數據成果。

(5)市區兩級數據庫質量保障,自主研發輔助建庫及庫前、庫后轉換,地方與國家軟件相互校驗的質檢,為北京市分散調查和統一建庫工作提供全流程保障。

(6)通過北京市第三次全國國土調查數據分析評價和自然資源調查監測體系構建課題的研究,為形成國土調查監測評價指標體系以及調查監測體系方案提供支撐,為后續的年度國土調查工作的分析應用做好保障服務。

2 技術保障

根據第三次全國國土調查的總體技術路線要求，為影像服務、坐標轉換服務、土地調查生產等從前期準備到后期分析共十余項作業子項目,確保北京市第三次國土調查工作有序展開和成果真實準確。

2.1 前期準備服務

2.1.1三調基礎影像制作服務

在接收國家下發衛星影像的同時,北京優先采用時相較新、無遮擋等影像數據,以北京二號衛星影像數據為主,為提升影像精度選用2016年0.2 m、2017年0.5 m航空正射影像,通過影像匹配方式開展正射影像制作，完成一張圖拼接。

2.1.2坡度數據制作服務

根據北京市國土變更調查采集作業區需求,完成北京市坡度數據制作,滿足耕地等計算工作。主要采用1∶1萬數字高程模型(DEM)制作高程帶分級圖,當1∶1萬DEM 數據不能完全覆蓋無法滿足需求時科采用1∶5萬DEM 進行適當補充工作。

2.1.3坐標轉換服務

其地方數據包含西安80、北京54、北京地方等多坐標系統和多種圖形數據不同格式,根據需求自主研發軟件坐標轉換工具構建轉換模型(圖2),解決不同框架下的矢量、文本、柵格、三維模型等地理信息數據的基準統一,實現各類數據與國家2000坐標系進行無縫銜接,有效地為各作業單位和分局做好轉換服務。

圖2 坐標轉換關系圖

2.2 國土調查生產數據采集

國土調查生產數據采集工作嚴格遵守技術依據、執行技術標準,緊密結合北京市調查特點,采取了內-外-內的作業思路。

2.2.1工作底圖制作

主要包括地類分類對應表的建立、地類轉換、數據疊加、線狀地物圖斑化、內業地物判讀勾繪等。底圖制作流程如圖3所示。

圖3 底圖制作流程

2.2.2權屬數據整理與更新

結合北京市農村集體資產清產核資工作和地籍調查工作,將全市農村集體土地確權登記頒證、不動產統一登記等成果落實在國土調查成果中。權屬調查內容只針對土地,不包括地上物及地下空間部分。以不動產存量數據整合成果為基礎,結合日常土地確權、不動產登記工作,對已有權屬數據分類處理,形成三調初始宗地層。

2.2.3調查與“互聯網+”舉證

土地利用現狀調查主要采用的綜合調繪法,是內業判讀、外業調查補測和內業建庫相結合的調繪方法。外業調查舉證主要包括外業舉證包及硬件準備、調查調繪與“互聯網+”舉證、調查結果認定等。使用帶衛星定位和方向傳感器的手機,利用全國三調辦統一下發的“互聯網+”舉證軟件,對需舉證的圖斑地塊拍攝包含圖斑實地衛星定位坐標、拍攝方位角、拍攝時間、實地照片及舉證說明等綜合信息的加密舉證數據包,上傳至統一舉證平臺。流程如圖4所示。

圖4 “互聯網+”舉證流程

2.2.4統一時點開展

在按照“先內業、后外業、再內業”的模式,全面進駐各街鎮開展調查、外業圖斑舉證、內業整理上圖,完成初始調查后,按照《第三次全國國土調查統一時點更新暨2019年度土地變更調查實施方案》,按照國家統一標準,利用衛星遙感、互聯網、云計算等技術統籌現有資料,以最新的正射影像圖為基礎,提取地類變化信息,開展實地調查舉證,全面掌握“三調”初始時點和統一時點間的地類、面積和權屬變化情況,更新“三調”數據庫。利用全覆蓋最新衛星遙感影像數據(2019年11月—2020年1月為主),加工制作分縣正射影像圖,內業提取“三調”初始影像時點以來的疑似建設變化遙感監測圖斑,制作分縣的“三調”統一時點更新遙感監測成果,同時套合了建設用地管理信息等開展調查。

2.3 市區兩級數據庫建設

按照國家編制的數據庫標準及建庫規范,以區級行政區為單位組織開展區級國土調查數據庫建設,實現對城鎮和農村土地利用現狀調查成果、權屬調查成果、專項用地調查成果和各類自然資源專業調查成果的綜合管理,實現國土調查成果的集成管理、動態入庫、統計匯總、數據分析、快速服務、綜合查詢。

為滿足全市自然資源管理工作和調查成果國家匯交的不同需求,將區級國土調查數據庫細分為城鄉一體化國土調查數據庫(以下簡稱一體化數據庫)和符合國家標準的國土調查數據庫(以下簡稱國家標準數據庫)。

根據數據采集階段成果,以市三調辦下發的采集數據模板數據庫及《北京市第三次全國國土調查采集數據提交規范》為依據,制作區級采集數據庫,主要內容包括村級調查區、地類圖斑、土地權屬區、推土區、拆除未盡區等圖層。

采集數據庫制作完成后,使用全市統一下發的“北京市三調采集數據質檢軟件”(圖5)開展數據質量檢查,根據軟件錯誤項完成數據庫錯誤修改,直至無誤。

圖5 北京市質檢核查系統

2.4 圖件編制

根據北京市第三次全國土地調查成果和相關輔助資料,利用GIS和地圖學結合制作北京市、16區及經濟技術開發區的土地利用圖、城鎮村莊及工礦用地分布圖、土地權屬圖、耕地資源質量分類分布圖、耕地坡度級別分布圖等。

2.5 國土調查研究應用服務

2.5.1 數據庫管理分析與共享平臺建設服務

為滿足北京市國土調查工作后期應用和管理服務建立數據共享管理平臺,總體架構上由基礎設施層、數據層、交換層、服務層、功能層、系統層、用戶層7個模塊組成,各層間貫穿滿足上下層間服務,實現數據庫建設、管理、分析、共享等系統功能。數據庫管理系統對北京市歷年國土調查成果和專項調查成果管理、數據共享、成果匯總統計、數據分析等。

2.5.2土地調查數據分析評價研究

利用北京市第三次全國國土調查成果數據,對國土資源管理中的流量變化分析、農用地細化及耕地保護、實施減量中存在的問題,確定國土調查監測指標體系并進行現狀評估,為北京市國土空間監測的合理利用與開發提供支撐。

2.5.3國土變更調查機制方法研究

在北京市第三次全國國土調成果基礎上,按照國家統一要求,結合全市實際情況,開展年度常態化監測工作,研究變更模式、職責分工等機制建設,指導完善年度國土變更調查工作的有效機制。保障“三調”后時期調查成果的現勢性和準確性,滿足國民經濟和社會發展, 特別是規劃和自然資源管理工作對國土利用基礎數據的需要。

2.5.4自然資源調查監測體系構建研究

參考國家技術方案要求,在北京市第三次全國國土調查基礎上,結合全市實際情況和特點不斷完善北京市自然資源調查監測的技術標準、機制體制、質量管理體系等,為自然資源調查監測、兩統一工作打下良好基礎。

3 應用與創新

(1)成果類型創新：細化用地分為53類,增加數據圖層4層,擴充屬性12項,提高底圖精度2～5倍,開展全圖斑100%調查與舉證工作,全市統一建庫,構建北京特色的調查模式,完成“摸清底數、分布明確、便于管理、利應用”的調查成果。

(2)數據轉換創新：基于動態虛擬格網、DWG要素解析與識別、三維模型一體化、數據自動修復等關鍵技術,研發北京市國土調查空間數據坐標轉換平臺,提供多基準、多類型地理信息數據轉換技術支撐。

(3)規劃功能創新：探索建立北京市國土調查數據綜合分析框架,制定了自然資源開發利用、耕地保護、生態修復、節約集約、宜居環境5個方向、20個大類、90個小類調查監測評價指標體系,為北京市自然資源保護和開發利用提供決策參考。

(4)質檢程序創新：自主研發庫前、庫中、庫后三個自動質檢軟件,制定254項質檢規則,構建了北京特色的三階段串聯自動質檢工藝流程,形成建庫技術閉合環。

(5)工作機制創新：通過北京市第三次全國國土調查工作對變更調查機制課題研究的變更模式、分類、職責分工等機制體系展開分析,指導完善年度國土變更調查工作的有效創新。

4 結束語

北京市第三次全國國土調查工作是一項全國性的重點項目,各區工作任務急、工期緊,需要大量內外業核實工作。實踐證明,通過組委會有效的協調組織,制定合理工期,按照計劃實施,確實能夠保質保量完成任務。從中可以梳理出切實可行的流程,比如,及時做好專業知識培訓、保持順暢的技術溝通渠道。

在保證質量方面,一是通過過程質量監督抽查、質量檢查、技術問題匯總等方法,加強生產、技術、質量管理。加強溝通,強化培訓,保證大家對技術文件、內容與指標等文件研讀透徹,深刻理解;統一作業方法,以此為基礎,確保整體任務的成果質量。二是加強質量管理,項目質量管理應貫穿生產的全過程。重點要監控項目中的重要內容、關鍵節點和薄弱環節。要注重歷史經驗的積累和利用,充分分析前期與各階段作業中遇到的各種問題,針對性地制定應對策略,確保各區范圍內類似問題不再重復發生,做好各項預案防范措施。質量管理要全面覆蓋,重點突出,既要保證覆蓋全部作業單位、所有生產過程、成果種類及要素,又要重點控制監測的重要環節、關鍵節點和主要成果,不能有遺漏,也不能一把抓。三是加強業務和技術溝通,充分保證內外業一致性,使作業人員內外業能力兼備,確保內外業有序順暢銜接,避免內外業分散作業、理解環節出現偏差、編輯整理階段出現協作裂縫、內外業成果邏輯不一致等情況,為國土空間用途管控、合理利用和有效保護提供基礎,服務于加強宏觀調控、推進科學決策、加快構建高精尖經濟結構和推進生態文明建設提供有效支撐。