淺析3S技術在第二次城鎮(zhèn)土地調(diào)查中的應用
——以廣州市蘿崗區(qū)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(zhèn)土地調(diào)查中的應用
——以廣州市蘿崗區(qū)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(diào)查已近尾聲，縱觀城鎮(zhèn)調(diào)查階段，3S技術在調(diào)查過程中發(fā)揮了重要的作用，以廣州市蘿崗區(qū)為例，本文闡述了城鎮(zhèn)土地調(diào)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(zhèn)調(diào)查過程中應用。總結(jié)了3S技術與城鎮(zhèn)土地調(diào)查的緊密聯(lián)系。

3S技術；城鎮(zhèn)土地調(diào)查；測量；精度分析

序言

我國自1996年開展第一次全國土地調(diào)查以來，經(jīng)濟社會發(fā)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(diào)查于2007年7月1日全面啟動，開展第二次全國土地調(diào)查，是國務院根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展狀況做出的一項重大決策，是繼全國經(jīng)濟普查、農(nóng)業(yè)普查之后又一次重大的國情國力調(diào)查。

本次調(diào)查采用信息化測繪技術、3S技術(地理信息系統(tǒng)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(diào)查提供外業(yè)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與管理、野外核查以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析匯總等核心技術支持。第二次土地調(diào)查已近尾聲，筆者有幸參與城鎮(zhèn)調(diào)查的全過程，本文就3S技術在廣州市第二次全國土地調(diào)查城鎮(zhèn)地籍調(diào)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(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、遙感（Remote Sensing,RS）和全球定位系統(tǒng)（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(tǒng)（GIS）

地理信息系統(tǒng)是進行空間信息數(shù)據(jù)的采集、處理、空間分析等的技術。GIS具有強大的多源空間數(shù)據(jù)的集成，空間分析計算以及空間查詢決策能力。為城鎮(zhèn)地籍調(diào)查的順利進行提供了數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理與空間數(shù)據(jù)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(jù)其特性對物體的性質(zhì)、特征和狀態(tài)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(diào)查尤其是農(nóng)村土地調(diào)查中是作為現(xiàn)實性的基礎性的地圖來開展工作。

1.3 全球定位系統(tǒng)（GPS）

全球定位系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎的定位導航服務系統(tǒng)，它包括三部分：衛(wèi)星（空間部分），地面監(jiān)控系統(tǒng)（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(shù)據(jù)的重要手段，同時地籍測繪中靜態(tài)GPS控制網(wǎng)解算結(jié)果是整個地籍測繪的基礎。

2 城鎮(zhèn)地籍調(diào)查的技術路線

廣州市第二次土地調(diào)查城鎮(zhèn)地籍調(diào)查部分的技術路線如下圖所示：

圖1 城鎮(zhèn)地籍調(diào)查技術路線

根據(jù)圖1所示的技術路線，在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查初期，需要通過遙感影像等明確調(diào)查區(qū)域；在地形圖測量階段的首級控制網(wǎng)布設階段，需要應用靜態(tài)GPS技術進行基線解算控制點坐標；而在調(diào)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(zhèn)地籍調(diào)查的技術基礎，對整個調(diào)查過程的順利進行和數(shù)據(jù)質(zhì)量的保證起到至關重要的作用。

3 3S技術在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查中的應用實例

3.1 遙感技術（RS）在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查中的應用

廣州市在1比2000遙感影像圖上進行農(nóng)村土地調(diào)查。同事，在遙感影像上劃定城鎮(zhèn)調(diào)查區(qū)域的不同工作單元。如研究區(qū)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(nèi)即為研究區(qū)范圍。

圖2 城鎮(zhèn)地籍調(diào)查遙感影像上確定調(diào)查工作單元

3.2 地理信息系統(tǒng)技術（GIS）在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查中的應用

在外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)采集結(jié)束后的內(nèi)業(yè)處理階段，數(shù)據(jù)庫建庫階段以及成果匯總統(tǒng)計階段都離不開GIS系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)分析處理功能。同時調(diào)查成果應用平臺的建設也是以GIS系統(tǒng)為基本功能架構(gòu)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(zhèn)調(diào)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(jīng)過格式轉(zhuǎn)換等高線地理要素由CAD格式轉(zhuǎn)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(nèi)。根據(jù)“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(xiàn)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(nèi)容。

圖3 等高線建庫

圖4 由CAD格式轉(zhuǎn)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(nèi)容的對應關系以及各相關屬性內(nèi)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)

其他字段內(nèi)容可以根據(jù)建庫標準對字段內(nèi)容的規(guī)定根據(jù)子類代碼批量完成，不做贅述。

3.3 全球定位系統(tǒng)GPS技術在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查中的應用

以靜態(tài)GPS技術在地籍測繪中應用為例來說明GPS在城鎮(zhèn)地籍測繪中的應用。

3.3.1 GPS測量技術

GPS測量工作與經(jīng)典大地測量工作相類似，按其性質(zhì)可分為外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩大部分。其中：外業(yè)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(yè)以及成果質(zhì)量檢核等；內(nèi)業(yè)工作主要包括GPS測量的技術設計、測后數(shù)據(jù)處理以及技術總結(jié)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(yè)觀測、成果檢核與處理。研究區(qū)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(jīng)勘查這些點點位保存完好，外業(yè)檢查這些點點位精度良好，作為本研究區(qū)的首級控制，在整個科學城2研究區(qū)內(nèi)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(xiàn)場灌制標石或水泥路面刻字標志：標心規(guī)格統(tǒng)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(xiàn)場灌制標石或水泥路面刻字標志：標心規(guī)格統(tǒng)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(wǎng)觀測使用經(jīng)檢查合格的中海達GPS接收機，外業(yè)每時段采集數(shù)據(jù)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(wǎng)平差計算采用隨機軟件進行，平差計算時，按下述內(nèi)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(jīng)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(wǎng)在研究區(qū)的布設

首先，GPS的平面控制網(wǎng)布設。研究區(qū)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(jīng)勘查這些點點位保存完好，外業(yè)檢查這些點點位精度良好，作為本研究區(qū)的首級控制，在整個科學城2研究區(qū)內(nèi)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(xiàn)場灌制標石或水泥路面刻字標志：標心規(guī)格統(tǒng)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(xiàn)場灌制標石或水泥路面刻字標志：標心規(guī)格統(tǒng)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(wǎng)觀測使用經(jīng)檢查合格的中海達GPS接收機，外業(yè)每時段采集數(shù)據(jù)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(wǎng)平差計算采用隨機軟件進行，平差計算時，按同步環(huán)檢核與異步環(huán)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(wǎng)基礎上，地形變化較大地區(qū)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(qū)的邊角網(wǎng)觀測記錄采用手工記錄,經(jīng)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(shù)據(jù)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(qū)等級控制網(wǎng)聯(lián)測圖如下圖7所示。

圖7 研究區(qū)等級控制點聯(lián)測圖

再次，精度統(tǒng)計坐標平差的各項技術指標統(tǒng)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(wǎng)精度

3.4 地籍信息系統(tǒng)的建設

地籍信息系統(tǒng)的建設，以“宗地”為核心，實現(xiàn)地籍信息獲取、更新、管理和應用的內(nèi)外業(yè)一體化、全數(shù)字化和自動化?？梢员ＷC地籍測繪工作高效、持久運轉(zhuǎn)，同時為地籍管理的信息化運行提供堅實的數(shù)據(jù)基礎和安全高效的技術保障。地籍信息系統(tǒng)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(jié)合中心城區(qū)地籍調(diào)查和業(yè)務辦公自動化，為城鄉(xiāng)一體化的地籍管理提供了基礎平臺，廣州市現(xiàn)有較成熟的地籍管理信息系統(tǒng)運行在業(yè)務流程中。

4 結(jié)論與展望

3S技術為現(xiàn)代城鎮(zhèn)地籍調(diào)查提供了新的技術手段，無論數(shù)據(jù)精度還是調(diào)查方式的效率都得到了極大的提高。全球定位系統(tǒng)GPS技術、地理信息系統(tǒng)GIS技術和遙感RS技術在第二次土地調(diào)查整個平臺上得到了完美的發(fā)揮。測繪技術與地理信息系統(tǒng)技術結(jié)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(xiàn)代城鎮(zhèn)地籍調(diào)查方法發(fā)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(xiàn)實意義。

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梁乃明（1966－），男，工程師，從事工程測量及測量技術管理。