北京市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查技術(shù)及應(yīng)用

宣兆新 李立軍 劉清麗

(1. 北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院, 北京100038;2. 城市空間信息工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京100038)

0 引言

第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查是中國(guó)特色社會(huì)主義進(jìn)入新時(shí)代后的一次重大國(guó)情國(guó)力調(diào)查[1-3]。2017年10月08日,國(guó)務(wù)院下發(fā)《關(guān)于開(kāi)展第三次全國(guó)土地調(diào)查的通知》(國(guó)發(fā)〔2017〕48號(hào)),2018年5月24日,北京市人民政府下發(fā)《關(guān)于開(kāi)展北京市第三次全國(guó)土地調(diào)查的通知》(京政發(fā)〔2018〕16號(hào)),明確開(kāi)展北京市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查。開(kāi)展全市三調(diào),掌握真實(shí)準(zhǔn)確的土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù),有利于落實(shí)《北京城市總體規(guī)劃(2016—2035年)》、實(shí)現(xiàn)“多規(guī)合一”;有利于完善規(guī)劃體系,實(shí)施國(guó)土空間用途管控,合理利用和有效保護(hù)國(guó)土資源,加快構(gòu)建高精尖經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè);有利于加強(qiáng)宏觀調(diào)控,推進(jìn)科學(xué)決策;有利于更好地保護(hù)耕地,維護(hù)農(nóng)民合法權(quán)益[4]。

北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院在北京市規(guī)劃和自然資源委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)下,克服了首都協(xié)調(diào)難度大、政治敏銳性強(qiáng)、地類復(fù)雜等困難,開(kāi)展了北京市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、高程坡度制作、土地調(diào)查(城四區(qū))、數(shù)據(jù)建庫(kù)、圖件制作、管理和分析與共享平臺(tái)研發(fā),及變更調(diào)查機(jī)制、數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)、調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建課題研究,同時(shí)完成北京市正射影像生產(chǎn)及變更調(diào)查等工作。項(xiàng)目成果滿足了北京市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查任務(wù)要求,為國(guó)土空間用途管控、合理利用和有效保護(hù)提供基礎(chǔ),服務(wù)于加強(qiáng)宏觀調(diào)控、推進(jìn)科學(xué)決策、加快構(gòu)建高精尖經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。基于項(xiàng)目成果形成的統(tǒng)一自然資源調(diào)查底板數(shù)據(jù)在自然資源管理、規(guī)劃編制、生態(tài)保護(hù)、社會(huì)服務(wù)等各項(xiàng)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的融合統(tǒng)一、共享機(jī)制的完善以及數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的搭建,實(shí)現(xiàn)自然資源跨區(qū)域、跨部門的高效共享與應(yīng)用,廣泛地服務(wù)于超大城市自然資源管理和首都社會(huì)服務(wù)的各個(gè)方面。

1 工作總體思路

開(kāi)展北京市國(guó)土三調(diào),目的是全面查清當(dāng)前全市土地利用狀況,掌握真實(shí)準(zhǔn)確的土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù),進(jìn)一步完善國(guó)土調(diào)查、監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)制度,建立“信息共享、平臺(tái)統(tǒng)一、查管兼容”的城鄉(xiāng)一體化國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)信息平臺(tái),提升調(diào)查信息社會(huì)化服務(wù)水平,滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和自然資源管理工作需要。

項(xiàng)目采用高分辨率的航空遙感影像,充分利用現(xiàn)有土地調(diào)查、確權(quán)登記、地理國(guó)情普查等工作成果,采取國(guó)家整體控制和地方細(xì)化調(diào)查相結(jié)合的方法,利用影像內(nèi)業(yè)比對(duì)提取和一體化外業(yè)調(diào)查等技術(shù),準(zhǔn)確查清全市城鄉(xiāng)每一塊土地的利用類型、面積、權(quán)屬和分布情況,采用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)核實(shí)調(diào)查數(shù)據(jù)真實(shí)性,充分運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù),建立市、區(qū)兩級(jí)國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)及各類專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù),完成調(diào)查成果匯總與分析。在此基礎(chǔ)上,開(kāi)展統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)更新等工作。

2 框架設(shè)計(jì)與方法研究

項(xiàng)目實(shí)施制定總體技術(shù)路線如圖1所示,并按照正射影像制作、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、土地調(diào)查生產(chǎn)、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、圖件編制、平臺(tái)研發(fā)、課題研究等子項(xiàng)目開(kāi)展研究并制定技術(shù)路線和技術(shù)方法。

圖1 北京市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查總體技術(shù)路線圖

2.1 正射影像數(shù)據(jù)制作、一張圖拼接

優(yōu)先選用時(shí)相新、無(wú)云雪覆蓋的影像,采用全市5 m DEM,以北京二號(hào)衛(wèi)星影像為數(shù)據(jù)源,基于北京市0.5 m航空正射影像,利用PCI GXL、沃韋勻光勻色軟件,通過(guò)影像密集匹配方式開(kāi)展正射影像制作,并開(kāi)展一張圖拼接工作[5]。

2.2 高程、坡度數(shù)據(jù)制作

結(jié)合北京市作業(yè)區(qū)域的具體情況,采用1∶1 萬(wàn)數(shù)字高程模型(digital elevation model,DEM)按高程帶分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)制作高程帶分級(jí)圖。結(jié)合北京市作業(yè)區(qū)域的具體情況,采用1∶1 萬(wàn)DEM,按坡度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求制作坡度分級(jí)圖,當(dāng)1∶1 萬(wàn)DEM 不能滿足要求時(shí),用1∶5 萬(wàn)DEM 補(bǔ)充。

2.3 數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

開(kāi)發(fā)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件工具,解決不同框架下的矢量、文本、柵格、三維模型等地理信息數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)各種格式地理信息數(shù)據(jù)的二維、三維一體化轉(zhuǎn)換[6]。

2.4 國(guó)土調(diào)查生產(chǎn)

調(diào)查數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確是第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查的生命線[7-8],工作嚴(yán)格遵守技術(shù)依據(jù)、執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),緊密結(jié)合北京市調(diào)查特點(diǎn),采取內(nèi)-外-內(nèi)的作業(yè)思路。

(1)工作底圖制作：主要包括地類分類對(duì)應(yīng)表的建立、地類轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)疊加、線狀地物圖斑化、內(nèi)業(yè)地物判讀勾繪等。

(2)土地利用現(xiàn)狀及變化外業(yè)舉證調(diào)查：主要采用綜合調(diào)繪法,是內(nèi)業(yè)判讀、外業(yè)調(diào)查補(bǔ)測(cè)和內(nèi)業(yè)建庫(kù)相結(jié)合的調(diào)繪方法。

(3)“互聯(lián)網(wǎng)+”舉證：在開(kāi)展外業(yè)調(diào)查的同時(shí),使用帶衛(wèi)星定位和方向傳感器的手機(jī),利用全國(guó)三調(diào)辦統(tǒng)一下發(fā)的“互聯(lián)網(wǎng)+”舉證軟件,對(duì)需舉證的圖斑地塊拍攝包含圖斑實(shí)地衛(wèi)星定位坐標(biāo)、拍攝方位角、拍攝時(shí)間、實(shí)地照片及舉證說(shuō)明等綜合信息的加密舉證數(shù)據(jù)包,上傳至統(tǒng)一舉證平臺(tái)。為便于執(zhí)行并避免重復(fù)外業(yè),外業(yè)實(shí)地調(diào)查的圖斑均須使用“互聯(lián)網(wǎng)+”舉證設(shè)備拍攝實(shí)地照片。

(4)統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)更新：在國(guó)家和市級(jí)統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)更新遙感監(jiān)測(cè)成果的基礎(chǔ)上,自主收集各類問(wèn)題圖斑,進(jìn)一步提取各類土地變化、城鎮(zhèn)村內(nèi)部細(xì)化調(diào)查等信息,在國(guó)家下發(fā)統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)更新衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)上制作“三調(diào)”統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)更新工作底圖;以實(shí)地現(xiàn)狀認(rèn)定地類為原則,實(shí)地調(diào)查初始時(shí)點(diǎn)和統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)間每一塊變化土地的地類、范圍、權(quán)屬和面積等實(shí)際情況,并按我市“三調(diào)”《實(shí)施方案》和《技術(shù)規(guī)程》要求實(shí)地拍照舉證。在區(qū)級(jí)“三調(diào)”初始調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上,形成統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)更新數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.5 市區(qū)兩級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

北京市“三調(diào)”數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)總體可劃分為準(zhǔn)備階段、調(diào)查階段、采集數(shù)據(jù)庫(kù)制作階段、數(shù)據(jù)入庫(kù)階段、成果匯總分析階段。基于國(guó)家、北京市相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)研發(fā)形成了包含庫(kù)前質(zhì)檢、縣級(jí)建庫(kù)(統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)建庫(kù))、省級(jí)質(zhì)檢、國(guó)家質(zhì)檢、數(shù)據(jù)應(yīng)用5個(gè)節(jié)點(diǎn)建庫(kù)技術(shù)閉合環(huán)。研發(fā)了“區(qū)級(jí)一體化建庫(kù)系統(tǒng)”及“統(tǒng)一時(shí)點(diǎn)與變更調(diào)查建庫(kù)系統(tǒng)”[9]。

2.6 圖件編制

利用北京市第三次全國(guó)土地調(diào)查成果和其他數(shù)據(jù)資料,編制反映北京市第三次全國(guó)土地調(diào)查的圖集和掛圖。整個(gè)制作過(guò)程全部采用數(shù)字化制圖技術(shù),將GIS技術(shù)與地圖美學(xué)理論相結(jié)合。總體制作過(guò)程包括組織準(zhǔn)備、資料收集、數(shù)據(jù)處理、編輯設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)制圖、質(zhì)量檢查驗(yàn)收、印刷出版和項(xiàng)目總結(jié)這八個(gè)階段。圖集包括序圖、土地利用現(xiàn)狀、土地權(quán)屬、分區(qū)土地利用現(xiàn)狀及附錄;掛圖包括北京市、16區(qū)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)土地利用圖、城鎮(zhèn)村莊及工礦用地分布圖、耕地資源質(zhì)量分類分布圖、耕地坡度級(jí)別分布圖等。

2.7 數(shù)據(jù)庫(kù)管理及數(shù)據(jù)分析與共享服務(wù)平臺(tái)建設(shè)

總體架構(gòu)上由基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、交換層、服務(wù)層、功能層、系統(tǒng)層、用戶層組成,各層之間完全解耦,下層向上層提供服務(wù)。開(kāi)發(fā)涵蓋數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)共享等功能的綜合性服務(wù)系統(tǒng)。國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)歷年國(guó)土調(diào)查成果和專項(xiàng)調(diào)查成果的集成管理,國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)共享子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于國(guó)土調(diào)查成果的匯總統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)共享等[10]。

2.8 變更調(diào)查機(jī)制研究

根據(jù)工作內(nèi)容分為資料收集、單位調(diào)研等準(zhǔn)備階段,分析研究研究階段,變更調(diào)查內(nèi)容及方式確定階段,數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、組織方式確定階段,預(yù)算及報(bào)告編制階段。

2.9 調(diào)查數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)研究

基于北京市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù),研究國(guó)土資源管理中地類流量變化、農(nóng)用地內(nèi)部詳細(xì)變化以及耕地保護(hù)、開(kāi)發(fā)利用中存在的問(wèn)題,確定國(guó)土調(diào)查監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系并進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)估,為北京市國(guó)土資源合理利用與開(kāi)發(fā)提供依據(jù)[11]。

2.10 自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建研究

在北京市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查基礎(chǔ)上,依據(jù)北京市實(shí)際,研究確定北京市自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)的技術(shù)體系、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制、質(zhì)量管理體系等,為自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)、整合利用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[12-13]。

3 技術(shù)研究?jī)?nèi)容及成果

(1)針對(duì)北京特大城市需求,在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求基礎(chǔ)上,編寫(xiě)《北京市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查工作分類認(rèn)定指南》《北京市第三次國(guó)土調(diào)查采集數(shù)據(jù)提交規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn),建立北京市國(guó)土調(diào)查的標(biāo)準(zhǔn)體系。

(2)通過(guò)技術(shù)流程設(shè)計(jì)、自主產(chǎn)權(quán)軟件平臺(tái)研發(fā),完成影像生產(chǎn)、外業(yè)調(diào)查、數(shù)據(jù)建庫(kù)、圖件編制、平臺(tái)研發(fā)、變更調(diào)查全流程技術(shù)體系建設(shè),為下階段北京市自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系的構(gòu)建奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

(3)基于國(guó)家2000、西安80、北京地方等多坐標(biāo)系統(tǒng)定義和多種數(shù)據(jù)格式的不同,構(gòu)建轉(zhuǎn)換模型,自主開(kāi)發(fā)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具,實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的無(wú)縫銜接和疊加分析。

(4)采用對(duì)工藝流程、技術(shù)問(wèn)題、階段成果等“回頭看”等方式,輔助自主研發(fā)的建庫(kù)及庫(kù)前、庫(kù)后相互銜接、相互校驗(yàn)的質(zhì)檢軟件工具,保證北京市分散調(diào)查、統(tǒng)一建庫(kù)的數(shù)據(jù)成果質(zhì)量,建立了全過(guò)程質(zhì)量監(jiān)管體系。

(5)通過(guò)北京市變更調(diào)查機(jī)制課題研究,確定變更調(diào)查內(nèi)容、分類、職責(zé)分工等整套機(jī)制體系,指導(dǎo)完成2020年度變更調(diào)查工作,建立了變更調(diào)查工作的長(zhǎng)效機(jī)制。

(6)通過(guò)北京市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)和自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建課題研究,形成了國(guó)土調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及調(diào)查監(jiān)測(cè)體系方案,為后續(xù)國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)的深入分析應(yīng)用提供支撐。

4 主要技術(shù)創(chuàng)新及成果應(yīng)用

項(xiàng)目結(jié)合北京市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查工作開(kāi)展了系列技術(shù)研究與實(shí)踐,形成以下技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：

(1)構(gòu)建了北京特色的調(diào)查模式,形成了“底數(shù)清、分布明、好管理、利應(yīng)用”的調(diào)查成果,細(xì)化用地分類53類、增加數(shù)據(jù)圖層4層、擴(kuò)充屬性12項(xiàng)、提高底圖精度2～5倍、開(kāi)展全圖斑100%舉證、全市統(tǒng)一建庫(kù)。

(2)構(gòu)建了北京特色的三階段串聯(lián)自動(dòng)質(zhì)檢工藝流程,形成建庫(kù)技術(shù)閉合環(huán),自主研發(fā)庫(kù)前、庫(kù)中、庫(kù)后三個(gè)自動(dòng)質(zhì)檢軟件,制定254項(xiàng)質(zhì)檢規(guī)則。

(3)研發(fā)北京市國(guó)土調(diào)查空間數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換平臺(tái),提供多基準(zhǔn)、多類型地理信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)支撐,創(chuàng)新研究了基于動(dòng)態(tài)虛擬格網(wǎng)、DWG要素解析與識(shí)別、三維模型一體化、數(shù)據(jù)自動(dòng)修復(fù)質(zhì)檢等關(guān)鍵技術(shù)。

(4)探索建立北京市國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)綜合分析框架,制定了自然資源開(kāi)發(fā)利用、耕地保護(hù)、生態(tài)修復(fù)、節(jié)約集約、宜居環(huán)境5個(gè)方向、20個(gè)大類、90個(gè)小類調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,為北京市自然資源保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用提供決策參考[14]。

目前項(xiàng)目成果已成功應(yīng)用到市規(guī)劃自然資源委“一總規(guī)、兩控規(guī)”實(shí)施、“兩線三區(qū)”全域空間管制、年度國(guó)土變更調(diào)查、國(guó)土空間規(guī)劃、自然資源資產(chǎn)清查和確權(quán)登記;市統(tǒng)計(jì)局等8部門自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制;市發(fā)改委 “疏解、整治、促提升” 摸排;市園林綠化局林地保護(hù)利用規(guī)劃編制和園林綠化資源年度監(jiān)測(cè)、森林資源“一張圖”與國(guó)土三調(diào)數(shù)據(jù)對(duì)接融合;共青團(tuán)北京市委 “青年在哪里”研究;市統(tǒng)計(jì)局北京市高質(zhì)量發(fā)展綜合績(jī)效評(píng)價(jià);市水務(wù)局河湖、水庫(kù)等水生態(tài)空間管控規(guī)劃編制,水生態(tài)空間范圍內(nèi)違法建設(shè)排查;自然資源部法規(guī)司密云水庫(kù)保護(hù)立法等專項(xiàng)工作中。

5 結(jié)束語(yǔ)

北京市國(guó)土三調(diào)成果對(duì)首都管理、建設(shè)、發(fā)展至關(guān)重要,已在北京市各個(gè)方面得到了深入應(yīng)用,為首都自然資源治理提供了數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐,為實(shí)現(xiàn)《北京城市總體規(guī)劃(2016年—2035年)》既定目標(biāo)、統(tǒng)籌“山水林田湖草系統(tǒng)治理”奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。[15]項(xiàng)目作為北京市自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建的重要組成部分,建立了變更調(diào)查更新機(jī)制,將為北京市的重大戰(zhàn)略和部署提供決策用途和決策依據(jù),為北京市城市規(guī)劃、建設(shè)和管理提供決策支持,滿足各級(jí)政府和專業(yè)部門的需求。