３Ｓ技術(shù)在第二次農(nóng)村土地調(diào)查中的應(yīng)用

趙京黔　王海順　張　亮　魏　蘋　賈云生

摘要:文章從工程作業(yè)實際出發(fā),研究和探討了3S 技術(shù)在第二次土地調(diào)查、數(shù)據(jù)庫建設(shè)中的實際應(yīng)用。實踐證明3S 技術(shù)與生產(chǎn)的完美結(jié)合改進(jìn)了工作方法、降低了施工成本、大大提高了工作效率,對同類項目的實施具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞:3S技術(shù);VRS;二次土地調(diào)查;數(shù)據(jù)庫建設(shè)

中圖分類號:F301

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)19-0060-03

第二次全國土地調(diào)查作為一項重大的國情國力調(diào)查是按照土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程,充分利用現(xiàn)有土地調(diào)查成果,運(yùn)用航天航空遙感、地理信息系統(tǒng)、全球衛(wèi)星定位和數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)通訊等先進(jìn)技術(shù)方法,采用內(nèi)外業(yè)相結(jié)合的調(diào)查形式,形成集信息獲取、處理、存儲、傳輸、分析和應(yīng)用服務(wù)于一體的土地調(diào)查技術(shù)流程。通過對調(diào)查成果實行信息化、網(wǎng)絡(luò)化管理,以滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及國土資源管理的需要。

一、3S技術(shù)在某市第二次農(nóng)村土地調(diào)查中的應(yīng)用

某市地勢從西北向東南傾斜,山地、丘陵、平原依次呈階梯下降。使各種植被垂直分布明顯,土地利用類型多樣,地類圖斑復(fù)雜。由于收集到相關(guān)的土地資料為多種不同數(shù)據(jù)格式,作業(yè)時各種形式數(shù)據(jù)采集技術(shù)也因地制宜,因此數(shù)據(jù)利用時需要多種技術(shù)交叉使用。根據(jù)本市實際情況,現(xiàn)代3S 技術(shù)相關(guān)配套軟、硬件設(shè)施都已具備,因此在二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程中聯(lián)合3S技術(shù)對其進(jìn)行作業(yè)是十分必要的。

(一)遙感技術(shù)(RS)在第二次農(nóng)村土地調(diào)查中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的作業(yè)方法以野外判讀為主,其勞動強(qiáng)度大、周期長、效率低。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展,高分辨率,高光譜遙感以及雷達(dá)影像應(yīng)用于土地資源調(diào)查技術(shù)革新日趨成熟,傳統(tǒng)的土地利用更新調(diào)查方法不再適應(yīng)當(dāng)今社會的作業(yè)要求,而遙感技術(shù)室內(nèi)判讀是一種很好的方法。本方法是在室內(nèi)已將已有土地利用數(shù)據(jù)庫與調(diào)查底圖(DOM)套合,參考原來調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)判解譯,并在計算機(jī)中依據(jù)影像將解譯的界線、圖斑、地類等標(biāo)繪在調(diào)查到底圖上。對遙感影像進(jìn)行特征分析:不同的地物有不同的特征,從色調(diào)、形狀、陰影、紋理及影像結(jié)構(gòu)等方面對擬被解譯的可視地物要素進(jìn)行影像的定性分析。室內(nèi)對因變化不能夠確認(rèn)的地類或界線,分別用不同的線劃、顏色、符號、注記等形式標(biāo)繪在調(diào)查底圖上。由野外核實作業(yè)過程中調(diào)查確定。如圖1所示。

本次農(nóng)村土地調(diào)查以縣級行政區(qū)為基本單位,以1∶10000比例尺正射影像為調(diào)查底圖。為了制作出適合土地更新調(diào)查使用的影像圖,在確保影像的質(zhì)量上運(yùn)用了以下技術(shù)手段:

1.利用地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)對遙感圖像進(jìn)行幾何校正。

2.進(jìn)行遙感影像配準(zhǔn):影像配準(zhǔn)是指將多圖像的同名影像通過幾何變換重疊,即實現(xiàn)影像與影像間地理坐標(biāo)及像元空間分辨率上的統(tǒng)一。

3.遙感影像的融合處理:影像融合是一種將多源遙感影像數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的地理坐標(biāo)中,采用一定的算法將多幅影像合成為一幅新的圖像的過程。融合后的影像整體高亮均勻,色彩反差適中,紋理色彩信息豐富,地物分異明顯,沒有出現(xiàn)重影或模糊不清,色調(diào)基本達(dá)到自然彩色的效果。

應(yīng)用以上技術(shù)手段制作出滿足本次土地調(diào)查的正射影像圖,如圖2所示。

遙感技術(shù)應(yīng)用于第二次土地調(diào)查體現(xiàn)了許多優(yōu)點(diǎn):宏觀、動態(tài)、便捷、客觀性強(qiáng)、周期短,即可以在最短時間內(nèi)得到最新的地面現(xiàn)勢性數(shù)據(jù),直觀人為因素干擾小。大范圍采用遙感正射影像圖作業(yè)提高了第二次土地調(diào)查的工作效率,節(jié)約了調(diào)查成本,保證了土地調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性與客觀性。

(二)全球空間定位系統(tǒng)(GPS)在第二次農(nóng)村土地調(diào)查中的應(yīng)用

區(qū)別與傳統(tǒng)土地調(diào)查采用卷尺量測、目視估算和圖解計算為主的方式方法。本次土地調(diào)查作業(yè)中城市虛擬參考站VRS 、網(wǎng)絡(luò)RTK、GEOxt解析法等為代表的現(xiàn)代測量技術(shù)、新手段的應(yīng)用大大提高了調(diào)查成果的精度。如圖3所示。

某市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)是以系統(tǒng)管理中心為中心節(jié)點(diǎn)的星形網(wǎng)絡(luò)。6個固定基準(zhǔn)站均位于各區(qū)縣市的合理位置,最大站間距約為41km,最小站間距約為26km,平均站間距約為33km,點(diǎn)位布設(shè)均勻,網(wǎng)形結(jié)構(gòu)合理。該系統(tǒng)完全覆蓋本市及周邊地區(qū),滿足全市農(nóng)村土地調(diào)查中對城鄉(xiāng)結(jié)合部高精度界址點(diǎn)、地物點(diǎn)定位的基本需求,同時還可以在野外作業(yè)過程中為各小組提供高精度定位和導(dǎo)航服務(wù)。

系統(tǒng)采用的徠卡最新一代GNSS參考站網(wǎng)軟件,具有革新的網(wǎng)絡(luò)RTK算法和主輔站概念,與其它同類軟件相比,徠卡軟件操作更便捷,效果更好。

系統(tǒng)采用基于固定IP的MPLS技術(shù)組建VPN網(wǎng)絡(luò),是網(wǎng)通的最新接入技術(shù),保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,可靠和安全性;

各坐標(biāo)系(1954北京坐標(biāo)系,1980西安坐標(biāo)系,CGCS2000,WGS84)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)和該市似大地水準(zhǔn)面模型(1985國家高程基準(zhǔn))可安裝在RTK手薄中,實現(xiàn)了各種坐標(biāo)系統(tǒng)化成果和正常高程的顯示和輸出,解決了作業(yè)過程中不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換方法,統(tǒng)一了全市坐標(biāo)基準(zhǔn)框架。

全球空間定位系統(tǒng)(GPS )技術(shù)的應(yīng)用,全天候、坐標(biāo)定位的作業(yè)模式,為該市第二次土地調(diào)查帶來了革新性的技術(shù)基礎(chǔ),為權(quán)屬界址點(diǎn)實地測量、新增圖斑和現(xiàn)狀地物坐標(biāo)補(bǔ)測、GIS的數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)化成果存儲管理以及相關(guān)單位部門獲取空間信息提供了全新的手段,實現(xiàn)了坐標(biāo)權(quán)屬調(diào)查土地的地類、位置、范圍和面積等利用狀況;準(zhǔn)確地查清了國有土地使用權(quán)和集體土地所有權(quán)狀況,提高了外業(yè)調(diào)查的精度和進(jìn)度。

(三)地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)在第二次農(nóng)村土地調(diào)查中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)(GIS)的數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行從根本上改變了紙質(zhì)成果存儲和管理的傳統(tǒng)方式;同時促進(jìn)了成果的廣泛應(yīng)用和社會化服務(wù)。

MAPGIS是本次第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫建設(shè)中常用的軟件之一,廣泛應(yīng)用于全市各區(qū)國土系統(tǒng)的土地管理工作中。它采用工程管理模式,具備數(shù)據(jù)建庫、數(shù)據(jù)編輯、變更處理、查詢統(tǒng)計、匯總出圖、成果輸出及系統(tǒng)維護(hù)等主要功能。

1.數(shù)據(jù)庫可以獲取空間數(shù)據(jù):能夠進(jìn)行分幅分層矢量化,根據(jù)專題分為不同圖層,遵循分層規(guī)則,采用一致的圖例。對于地類圖斑,錄入圖斑的標(biāo)識信息,核查圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的圖斑數(shù)目,保證了圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的一一對應(yīng)。能夠保證數(shù)據(jù)間拓?fù)潢P(guān)系的完整性,可以進(jìn)行圖幅面積檢查。單圖幅的所有圖斑面積之和與該圖幅的控制面積應(yīng)相等。

2.數(shù)據(jù)庫建設(shè)可以獲取屬性數(shù)據(jù):屬性數(shù)據(jù)主要描述土地的數(shù)量、質(zhì)量、利用現(xiàn)狀、權(quán)屬及其空間特征。土地利用現(xiàn)狀屬性數(shù)據(jù)庫一般有圖斑、線狀地物、零星地物、行政區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)和耕地坡度等屬性庫。在獲取屬性數(shù)據(jù)的同時也可以與空間圖形數(shù)據(jù)同步進(jìn)行,也可以在空間圖形數(shù)據(jù)編輯后進(jìn)行。

3.數(shù)據(jù)字典的新建和編輯:數(shù)據(jù)字典是土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫設(shè)計的一項重要內(nèi)容,它描述了數(shù)據(jù)庫中屬性字段的屬性與組成,是數(shù)據(jù)值為常量的數(shù)據(jù)庫,是一個規(guī)范屬性數(shù)據(jù)庫的元數(shù)據(jù)。MAPGIS土地利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中,主要是對地類、權(quán)屬、坡度等代碼及所屬部門、保護(hù)類別等信息的規(guī)范。本次新建數(shù)據(jù)字典行政區(qū)代碼長度設(shè)置采用全國行政區(qū)國家編碼標(biāo)準(zhǔn),省級行政區(qū)編碼長度為2位,縣級為4位,縣級以下為3位。例:AABBBB001002,AA為某省,BBBB為某市某區(qū),001為某街道辦事處,002為某村。

4.可以進(jìn)行土地管理數(shù)據(jù)庫的組建:MAPGIS土地管理數(shù)據(jù)庫采用了層類的概念,以圖幅為單位來管理地圖數(shù)據(jù),在縱向上以“要素層”來組織各圖幅數(shù)據(jù)。MAPGIS土地管理系統(tǒng)可以提供給用戶靈活直觀的數(shù)據(jù)入庫手段和強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)查詢途徑。利用圖幅與圖幅間的線和區(qū)接邊功能,消除相鄰圖幅間接合誤差,能拼接成一幅完整的地圖。將圖形與屬性數(shù)據(jù)連接后,進(jìn)行同類文件拼接,將不同圖幅的同一專題數(shù)據(jù)拼接在一起,形成整個縣級行政區(qū)各專題的整體數(shù)據(jù)庫。