ArcGIS 在第二次全國土地調(diào)查新增耕地核定中的應(yīng)用*

王宇新，李鳳英，邵 艷，蘇建平

(云南省地礦測繪院，云南昆明 650218)

ArcGIS 在第二次全國土地調(diào)查新增耕地核定中的應(yīng)用*

王宇新，李鳳英，邵 艷，蘇建平

(云南省地礦測繪院，云南昆明 650218)

介紹了ArcGIS在通?？h第二次全國土地調(diào)查新增耕地核定中的應(yīng)用，詳細(xì)闡述了利用ArcGIS進(jìn)行1954年北京坐標(biāo)系與1980西安坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法。實(shí)踐證明，利用ArcGIS的投影變換、空間分析、拓?fù)錂z查等功能，能保證通?？h第二次全國土地調(diào)查新增耕地核定的范圍和面積更加可靠。

ArcGIS;七參數(shù);坐標(biāo)轉(zhuǎn)換;空間分析;拓?fù)?/p>

0 引言

為保護(hù)耕地，合理利用土地資源，根據(jù)國土資源部辦公廳《關(guān)于完善第二次全國土地調(diào)查中耕地增加或減少有關(guān)政策的通知》(國土資廳〔2009〕70號(hào))，針對(duì)第二次全國土地調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)統(tǒng)一更新耕地匯總面積與2008年年度土地變更調(diào)查耕地匯總面積相比較多出的耕地，且屬于自1999年1月1日《土地管理法》修訂實(shí)施后由單位和個(gè)人自行開墾、未在第二次全國土地調(diào)查前納入耕地統(tǒng)計(jì)范圍、也未在相關(guān)圖件上標(biāo)示過的耕地，通過土地整治達(dá)到相關(guān)規(guī)定的質(zhì)量，經(jīng)申請確認(rèn)后可用于耕地占補(bǔ)平衡的政策。2010年5月云南省國土資源廳以云國土資〔2010〕73號(hào)文件將政策精神轉(zhuǎn)發(fā)到各州(市)國土資源局，并制定了云南省第二次土地調(diào)查新增耕地核定實(shí)施方案。第二次全國土地調(diào)查中耕地增加的縣、區(qū)按照云南省第二次土地調(diào)查新增耕地核定實(shí)施方案的要求開展工作。為此，本文以云南省通?？h為例，詳細(xì)介紹了ArcGIS在第二次全國土地調(diào)查新增耕核定過程中的應(yīng)用。

1 ArcGIS簡介

ArcGIS是美國資源系統(tǒng)研究所(ESRI)開發(fā)的地理信息系統(tǒng)軟件，目前ArcGIS的應(yīng)用已遍布于自然資源管理、城市規(guī)劃、土地利用、測繪、制圖、設(shè)施管理、石油、地質(zhì)、電力、電信、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域。本文主要介紹了利用ArcGIS進(jìn)行1954年北京坐系和1980西安坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算及Arc-GIS在第二次全國土地調(diào)查新增耕地核定中的應(yīng)用。

2 作業(yè)方法

2.1 資料收集

收集資料包括:

1)通?？h新增耕地項(xiàng)目所用的基期土地利用數(shù)據(jù)庫(1996年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫MapGIS格式)、面積統(tǒng)計(jì)表、調(diào)查報(bào)告和標(biāo)準(zhǔn)分幅土地利用現(xiàn)狀圖;

2)通?？h1999－2009年期間的所有整理、復(fù)墾、開發(fā)項(xiàng)目資料;

3)通海縣第二次全國土地調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)統(tǒng)一更新數(shù)據(jù)庫(MDB格式);

4)通?？h歷年年度變更耕地面積統(tǒng)計(jì)表;

5)《通海縣土地利用總體規(guī)劃綱要(2006－2020年)》耕地保有量指標(biāo)匯總表;

6)從國土資源主管部門收集到通?？h境內(nèi)控制點(diǎn)4個(gè)(水井山頭、龍鳳山、龍龍山頭、馬大山)，其中每個(gè)點(diǎn)均包含有1954年北京坐標(biāo)和1980西安坐標(biāo)，用于求取通?？h1954年北京坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為1980西安坐標(biāo)系的7參數(shù);

7)收集到1999－2009年通海縣實(shí)施開發(fā)整理的項(xiàng)目共計(jì)6個(gè)，涉及地塊6塊。收集資料時(shí)，通過核對(duì)驗(yàn)收意見、項(xiàng)目位置圖、項(xiàng)目設(shè)計(jì)資料、項(xiàng)目竣工圖，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目均進(jìn)行了范圍、面積、位置的核對(duì)，并將每個(gè)項(xiàng)目的范圍邊界進(jìn)行拓?fù)涮幚硇纬砷_發(fā)整理項(xiàng)目層。

2.2 資料分析

根據(jù)云南省第二次全國土地調(diào)查新增耕地核定實(shí)施方案的要求，云南省第二次全國土地調(diào)查新增耕地核定需要2008年的土地利用數(shù)據(jù)庫與第二次全國土地調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)統(tǒng)一更新數(shù)據(jù)庫。由于通?？h第二次全國土地調(diào)查之前的變更主要是臺(tái)賬數(shù)字上的變化，沒有進(jìn)行土地利用數(shù)據(jù)庫的變更，所以通?？h沒有2008年的土地利用數(shù)據(jù)庫，只有2008年度的土地利用統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬。通?？h于2000年根據(jù)第一次土地詳查后的圖件而建的土地利用數(shù)據(jù)庫(圖件為1996年的土地利用現(xiàn)狀)。當(dāng)時(shí)建庫的數(shù)據(jù)格式為MapGIS格式，第二次全國土地調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)統(tǒng)一更新數(shù)據(jù)庫為MDB格式。根據(jù)實(shí)施方案要求新增耕地核定的數(shù)據(jù)庫為MDB格式，所以，需將MapGIS格式的土地利用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為SHP文件格式。同時(shí)原基期年數(shù)據(jù)庫及開發(fā)整理資料的數(shù)據(jù)為1954年北京坐標(biāo)系的成果資料，第二次全國土地調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)統(tǒng)一更新數(shù)據(jù)庫的坐標(biāo)系統(tǒng)為1980西安坐標(biāo)系。所以需要將原來1954年北京坐標(biāo)系的成果資料轉(zhuǎn)換到1980西安坐標(biāo)系下，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度直接關(guān)系到新增耕地核定范圍、面積的準(zhǔn)確，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算及轉(zhuǎn)換是整個(gè)新增耕地核定工作的關(guān)鍵。

2.3 作業(yè)過程

根據(jù)收集到的基礎(chǔ)資料及云南省第二次全國土地調(diào)查新增耕地核定實(shí)施方案的要求，以ArcGIS9.2作為數(shù)據(jù)處理及新增耕地核定數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基礎(chǔ)平臺(tái)，通?？h新增耕地認(rèn)定作業(yè)流程，如圖1所示。

工作過程中求取轉(zhuǎn)換參數(shù)并將數(shù)據(jù)根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換到1980西安坐標(biāo)系是整個(gè)工作的重點(diǎn)。

2.3.1 計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)

通過已收集的1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系的同名控制點(diǎn)成果按下面的模型計(jì)算，求取7參數(shù):

式(1)經(jīng)等價(jià)變換后，用3個(gè)以上同名控制點(diǎn)在各自坐標(biāo)系的空間直角坐標(biāo)，按最小二乘法原理，即可計(jì)算出7個(gè)參數(shù)，即:

縮放參數(shù):M

求取7參數(shù)后，即可在ArcGIS內(nèi)將1954年北京坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)變換為1980西安坐標(biāo)系數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精確疊加。

圖1 通?？h新增耕地核定作業(yè)流程圖Fig.1 Operationa process chart of new-adding cultivated land check and ratify in Tonghai County

2.3.2 作業(yè)過程

由于坐標(biāo)控制點(diǎn)及轉(zhuǎn)換參數(shù)屬于國家機(jī)密，所以在以下論述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取及轉(zhuǎn)換過程時(shí)，所例舉的坐標(biāo)及轉(zhuǎn)換參數(shù)均進(jìn)行了處理，與實(shí)際坐標(biāo)值及轉(zhuǎn)換參數(shù)不符。

轉(zhuǎn)換參數(shù)的程序采用“網(wǎng)智投影坐標(biāo)變換工具”，程序界面如圖2所示。

圖2 網(wǎng)智投影坐標(biāo)變換工具Fig.2 Netwise coordinate projecyion transdormetion tool

首先設(shè)置源坐標(biāo)信息(見圖3)，按控制點(diǎn)坐標(biāo)的實(shí)際情況分別設(shè)置X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)和Z坐標(biāo)系統(tǒng)，如通海的源坐標(biāo)設(shè)置為PCS_Beijing_1954(102E)，Z坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)為Yellew－sea－1985。

源坐標(biāo)設(shè)置好后再設(shè)置目標(biāo)坐標(biāo)信息，設(shè)置方法與源坐標(biāo)信息設(shè)置相同，只是將目標(biāo)坐標(biāo)設(shè)置為PCS_Xian_1980(102E)，Z坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)為Yellew－sea－1985。

接下來設(shè)置參照系基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換設(shè)置，設(shè)置界面，如圖4所示。

首先選擇計(jì)算不同基準(zhǔn)的變換參數(shù)，然后選擇導(dǎo)入公共點(diǎn)，導(dǎo)入公共點(diǎn)設(shè)置，如圖5所示。

導(dǎo)入前可以將控制點(diǎn)坐標(biāo)存為TXF或是CSV格式以方便導(dǎo)入，導(dǎo)入后以逗號(hào)作為分隔符，并按控制點(diǎn)的行和列設(shè)置好，然后單擊“確定”按鈕，即可計(jì)算出轉(zhuǎn)換參數(shù)，如圖6所示。

圖3 源坐標(biāo)系設(shè)置Fig.3 The setting of source coordinate system

圖4 轉(zhuǎn)換參數(shù)設(shè)置Fig.4 The setting of transformation paramenters

圖5 公共點(diǎn)導(dǎo)入Fig.5 Common point lead-in

圖6 計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)Fig.6 Calculation transformation parameters

轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1)盡量采用等級(jí)比較高的控制點(diǎn)，作業(yè)時(shí)最好采用C級(jí)網(wǎng)控制點(diǎn);

2)收集控制點(diǎn)時(shí)應(yīng)多收集幾個(gè)，計(jì)算時(shí)可以將誤差較大的點(diǎn)剔除，保證轉(zhuǎn)換的精度;

3)計(jì)算用的控制點(diǎn)最好用同一級(jí)別控制點(diǎn)，不要混用不同級(jí)別的控制點(diǎn)，以保證轉(zhuǎn)換的精度;

4)有的程序計(jì)算的轉(zhuǎn)換參數(shù)在自身程序內(nèi)可用，但其計(jì)算的轉(zhuǎn)換參數(shù)在ArcGIS內(nèi)不能用。

2.3.3 ArcGIS內(nèi)根據(jù)7參數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

7參數(shù)算好后利用ArcGIS的投影與轉(zhuǎn)換功能完成1954年北京坐標(biāo)到1980西安坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換前要檢查原圖斑文件的拓?fù)潢P(guān)系，確保原文件拓?fù)錈o誤，然后要將其數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為SHP文件才能在ArcGIS內(nèi)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。在ArcGIS內(nèi)的轉(zhuǎn)換過程為:Data Management Tools→Projections And Tronsformations→Creat Custom Geographic Trnsform，界面設(shè)置，如圖7所示。

圖7 建立圖形轉(zhuǎn)換參數(shù)Fig.7 Establishing graphic transformation parameters

在“Geographic Transformation Name”框內(nèi)取一名字方便轉(zhuǎn)換時(shí)調(diào)用，在“Input Geographic Coordinate System”框內(nèi)選擇“GCS_Beijing_1954”，在“Output Geographic Coordinate System”框內(nèi)選擇“GCS_Xian_1980”，轉(zhuǎn)換方法選擇“COORDINATE_FRAME”，然后在參數(shù)框內(nèi)將圖6計(jì)算得到的轉(zhuǎn)換7參數(shù)值輸入到相應(yīng)的參數(shù)框內(nèi)并保存。接下來就可以對(duì)1954年北京坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到1980西安坐標(biāo)系下，在ArcGIS內(nèi)的轉(zhuǎn)換過程為:Data Management Tools→Projections And Tronsformations→Feature→Project，界面設(shè)置，如圖8 所示。

圖8 投影變換Fig.8 Projection transformation

在“Input Dateset or Feature Class”中選擇1954年北京坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)文件，在“Output Dataset or Feature Class”框內(nèi)取一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的名字，將“Output Coordinate System”選擇為“Xian_1980_3_Degree_GK_Zone_34”，“Geographic Transformation(optional)”選擇前面保存的“通海54轉(zhuǎn)80”，就可將1954年北京坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至1980西安坐標(biāo)系下。通過上面的方法可以將通?？h基期數(shù)據(jù)據(jù)庫的耕地圖斑及通?？h1999－2009年間的土地開發(fā)整理項(xiàng)目范圍由1954年北京坐標(biāo)系轉(zhuǎn)至1980西安坐標(biāo)系。

2.3.4 數(shù)據(jù)處理

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換完成后就可在ArcGIS內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，步驟如下:

1)提取基期耕地圖斑

從基期地類圖斑中提取地類為耕地圖斑，形成初始年度耕地圖斑層，將其命名為XC_GDTB。屬性結(jié)構(gòu)、土地分類沿用原基期數(shù)據(jù)庫地類圖斑層的屬性結(jié)構(gòu)。

2)提取二調(diào)數(shù)據(jù)庫耕地圖斑

從通?？h第二次全國土地調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)統(tǒng)一更新數(shù)據(jù)庫中提取耕地圖斑、相關(guān)線狀地物、零星地物，形成二調(diào)耕地信息庫。形成的二調(diào)耕地信息庫的耕地圖斑層命名為ED_GDTB、線狀地物層命名為ED_XZDW、零星地物層命名ED_LXDW，屬性結(jié)構(gòu)沿用第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)屬性結(jié)構(gòu)。

3)生成開發(fā)整理項(xiàng)目層

將通海縣1999－2009年已實(shí)施的歷年土地整理項(xiàng)目整理后入庫形成土地整理復(fù)墾開發(fā)項(xiàng)目層，層名為KFZLXM。

2.3.5 疊加分析

利用ArcGIS的空間分析功能，通過疊加基期耕地圖斑層及二調(diào)耕地圖斑層，進(jìn)行分析后形成新增耕地圖斑層。新增耕地圖斑層的屬性結(jié)構(gòu)與二調(diào)數(shù)據(jù)庫的地類圖斑層保持一致，要素層名為ED_XZGDTB。

對(duì)分析形成的二調(diào)新增耕地圖斑層，再與歷年驗(yàn)收的土地開發(fā)整理項(xiàng)目進(jìn)行疊加分析，將通海縣1999－2009年間的土地開發(fā)整理項(xiàng)目按范圍進(jìn)行扣除，形成最終的二調(diào)新增耕地圖斑層，將其命名為XZGDTB，屬性結(jié)構(gòu)沿用第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)地類圖斑屬性結(jié)構(gòu)。

根據(jù)前文得到的文件，在ArcGIS內(nèi)按表1的拓?fù)湟?guī)則建立文件間的拓?fù)潢P(guān)系并檢查，保證各要素間的拓?fù)潢P(guān)系正確。

表1 新增耕地核定數(shù)據(jù)庫拓?fù)湟?guī)則Tab.1 Topologic rule of new-adding cultivated land authorization data base

對(duì)通過檢查沒有拓?fù)溴e(cuò)誤的ED_XZGDTB和XZGDTB兩個(gè)圖斑層，重新計(jì)算扣除線狀地物面積、零星地物面積及田(地)坎面積后，以通海縣新增耕地總體核定面積為控制面積，刪除坡度＞25°的圖斑和零碎的新增耕地圖斑，形成最終認(rèn)定的新增耕地成果。

2.3.6 內(nèi)業(yè)核定

對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)統(tǒng)一更新的影像圖，逐地塊核實(shí)新增耕地的地類，確定真實(shí)的新增耕地。對(duì)于有疑問的圖斑，需到現(xiàn)場確認(rèn)拍照。現(xiàn)場確認(rèn)后不屬于耕地地類的，從新增耕地圖斑中刪除。核定完成后，將新增耕地面積進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，形成全縣二調(diào)新增耕地面積匯總表。

2.3.7 確定新增耕地片區(qū)

在已認(rèn)定的新增耕地圖斑中劃定連片且面積大于100畝的圖斑，經(jīng)綜合后作為新增耕地片區(qū)。按照劃定的片塊及最終核定的新增耕地圖斑，以片塊為單位進(jìn)行面積匯總。

2.3.8 面積匯總

根據(jù)原土地詳查資料、二調(diào)資料及最終的新增耕地圖斑，按權(quán)屬進(jìn)行面積匯總，形成詳查面積匯總表、二調(diào)面積匯總表、新增耕地面積匯總表及片塊面積匯總表。

2.3.9 新增耕地圖件編制

根據(jù)新增耕地片塊、新增耕地圖斑，以縣為單位制作二調(diào)新增耕地分布圖、二調(diào)新增耕地片塊分布圖。分布圖包括村級(jí)及以上行政界線，新增耕地片塊及編號(hào)，并用醒目的顏色標(biāo)示出每塊新增耕地圖斑。分布圖中在合適位置標(biāo)注新增耕地面積統(tǒng)計(jì)表。

2.3.10 新增耕地核定報(bào)告編寫

根據(jù)統(tǒng)計(jì)的各種表格及圖件，編寫通?？h二調(diào)新增耕地核定技術(shù)報(bào)告。

3 結(jié)束語

第二次全國土地調(diào)查采用的坐標(biāo)系是1980西安坐標(biāo)系，在這之前有大量的數(shù)據(jù)采用的是1954年北京坐標(biāo)系，將先前的1954年北京坐系成果轉(zhuǎn)化為1980西安坐標(biāo)系成果是測繪、國土管理部門及作業(yè)單位面臨的實(shí)際問題。本文通過對(duì)通海縣二調(diào)新增耕地核定的作業(yè)過程的介紹，闡述了利用ArcGIS進(jìn)行1954年北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法，通過ArcGIS建立新增耕地?cái)?shù)據(jù)庫內(nèi)各文件層間的拓?fù)潢P(guān)系并檢查，保證了通海縣第二次全國土地調(diào)查新增耕地核定的范圍和面積的可靠性。

[1]湯國安，楊昕.ArcGIS地理信息系統(tǒng)空間分析實(shí)驗(yàn)教程[M].北京:科學(xué)出版社，2006.

[2]吳秀芹，張洪巖，李瑞改，張正祥，董貴華.ArcGIS 9地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)踐[M].北京:清華大學(xué)出版社，2007.

Check and Ratification of Application ArcGIS to the Second National Land Survey to the New-adding Cultivated Land

WANG Yu-xin，LI Feng-ying，SHAO Yan，SU Jian-ping
(Yunna Institute of Surveying and Mapping of Geology and Mineral Resources，Kunming Yunnan 650218，China)

This paper introduces the application of ArcGIS to the second national land survey，expatiates in detail the coordinate ttransformation between Beijing Coordinate System 1954 and Xi'an Coordinate System 1980 by means of ArcGIS.Through practical certification，this method could ensure the new-adding cultivated land range and the area of more nicety of Tonghai County using the functions of ArcGIS projection transformation，spatial analysis，topologic check，etc.

ArcGIS;7 parameters;coordinate transformation;spatial analysis;topology

P 208;P 272

B

1007－9394(2011)02－0029－04

2011－02－19

王宇新(1974～)，男，云南晉寧人，工程師，現(xiàn)主要從事測繪生產(chǎn)與管理方面的工作。