基于3S技術的第三次全國國土調(diào)查技術研究與應用

鄭偉安，孟大鵬，鄭曉亮

（1.山東省國土測繪院，山東 濟南 250013；2.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟南 250013；3.臨邑縣自然資源局，山東 德州 251500）

第三次全國國土調(diào)查（以下簡稱“三調(diào)”）的目的是全面細化和完善全國土地利用基礎數(shù)據(jù)，掌握翔實準確的全國土地利用現(xiàn)狀和土地資源變化情況。三調(diào)是二調(diào)基礎上全面細化和完善全國土地利用的基礎數(shù)據(jù)，掌握真實準確的自然資源變化情況和全國國土利用現(xiàn)狀。較二調(diào)的土地地類更加細化，質(zhì)量要求更高，需要提升調(diào)查技術，完善調(diào)查流程，使用更加先進和智能化的設備進行調(diào)查，為后續(xù)國家決策與空間規(guī)劃等提供更加精準的數(shù)據(jù)。

3S技術是遙感技術（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及全球定位系統(tǒng)（GPS）的統(tǒng)稱，3S技術在耕地后備資源調(diào)查、耕地保護、耕地動態(tài)監(jiān)管、耕地質(zhì)量檢測區(qū)劃定等方面有著廣泛應用[1-3]。目前跟三調(diào)相關的技術研究如下：王濤[4]進行三調(diào)的技術框架的研究，將3S技術運用到三調(diào)中，增強了三調(diào)的技術保障能力，實現(xiàn)了三調(diào)的精準化調(diào)查；賈振濤[5]研究探討了在三調(diào)中使用3S技術的優(yōu)勢，并從三調(diào)數(shù)據(jù)獲取與外業(yè)調(diào)查方面闡述了3S技術的應用。本文以3S技術、計算機技術與互聯(lián)網(wǎng)技術等先進技術為基礎，進行了三調(diào)關鍵技術研究，涉及從數(shù)據(jù)采集、內(nèi)外業(yè)調(diào)查至數(shù)據(jù)庫建庫的全流程，并將相關技術與流程在山東某縣級區(qū)的三調(diào)中進行了應用，取得了良好的效果。

1 三調(diào)技術研究

1.1 總體流程

在三調(diào)工作全面開展之前，為保證3S等相關技術的實際應用效果，進行了試點工作并總結(jié)了經(jīng)驗[6-7]。具體的三調(diào)工作流程如圖1所示，包含資料收集與準備、數(shù)據(jù)處理、內(nèi)業(yè)判繪、外業(yè)調(diào)查舉證、內(nèi)業(yè)整理建庫、成果制作、質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)更新等8個主要步驟。

圖1 三調(diào)工作流程

1.2 資料收集與準備

三調(diào)工作是一項系統(tǒng)且綜合的工作，其中涉及到多個行業(yè)、多種類型的數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)種類繁多、工作量大等特點。在資料收集與準備階段，包含三調(diào)方案的編制工作，人員技術培訓與保密規(guī)定培訓，進行調(diào)查軟件、外業(yè)調(diào)查設備與調(diào)查表格的準備工作，進行資料收集相關工作。為了提高調(diào)查精準度，除使用國家下發(fā)的數(shù)據(jù)外，需要從政府各個職能部門收集的基礎資料包括遙感影像資料與基礎地理資料，遙感影像資料包括高分辨率衛(wèi)星獲取的影像與無人機航拍影像。收集的資料將分別用于三調(diào)的土地權(quán)屬調(diào)查、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、細化調(diào)查與專項調(diào)查等。

1.3 數(shù)據(jù)處理

三調(diào)的數(shù)據(jù)繁雜，需要進行前期數(shù)據(jù)預處理將數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一標準進行規(guī)范化整理之后才能夠使用。數(shù)據(jù)處理階段包括新舊地類編碼的銜接與轉(zhuǎn)換、線狀零星地物圖斑化、影像鑲嵌、投影轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整理入庫等工作。三調(diào)的數(shù)據(jù)處理與二調(diào)不同的地方主要有零星地物圖斑化，對于二調(diào)有零星地物和線物地物，實際的范圍無法得到真實的表達，因此三調(diào)進行零星地物圖斑化，取消了零星地物和線狀地物，按照實際范圍面狀圖斑表達，采用GIS技術進行緩沖區(qū)建立，將線轉(zhuǎn)面等處理進行圖斑化[8-9]。在城鎮(zhèn)村細化方面，二調(diào)只調(diào)查農(nóng)村部分，對城鎮(zhèn)村并未及進行細化，而三調(diào)將城鎮(zhèn)村按照新的土地利用分類標準將二調(diào)的20大類圖斑進行標準細化調(diào)查，并將城鎮(zhèn)村進行屬性標注。

1.4 內(nèi)業(yè)判繪

內(nèi)業(yè)判繪以國家下發(fā)圖斑為基礎，疊加相關基礎數(shù)據(jù)，在土地權(quán)屬區(qū)內(nèi)進行包括國家下發(fā)圖斑分析、地方變化圖斑判繪提取、各地類預判與外業(yè)調(diào)查底圖制作等工作。在判繪之前需先進行地類樣本采集工作，并交由省三調(diào)辦核查，以規(guī)范和統(tǒng)一地類認定標準。以圖斑為最小調(diào)查單元，逐圖斑判讀土地利用類型，并根據(jù)國家下發(fā)變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫與影像特征是否一致分為A類一致圖斑與B類不一致圖斑。需將耕地細化與耕地種植屬性標注，原則上不因標注種植屬性而分割耕地圖斑。需將城鎮(zhèn)村20大類細化并按照實際地類進行城鎮(zhèn)村內(nèi)部土地利用現(xiàn)狀調(diào)查。結(jié)合前期數(shù)據(jù)處理工作，外業(yè)調(diào)查底圖制作的整體流程總結(jié)如圖2所示。最終將外業(yè)調(diào)查成果導出，三調(diào)工作人員帶著移動設備或紙質(zhì)圖紙到實地開展圖斑調(diào)查核實與實地舉證工作。

圖2 外業(yè)調(diào)查底圖制作流程

1.5 互聯(lián)網(wǎng)+舉證技術研究

在以往的國土調(diào)查工作中，地方舉證材料往往存在著可信度缺乏的問題，下級需要多次提交舉證，上級也需要反復核實，延長了工作周期，降低了工作效率。針對以上問題，本次三調(diào)基于計算機技術、互聯(lián)網(wǎng)技術以及3S技術進行技術創(chuàng)新，在外業(yè)調(diào)查上運用了“互聯(lián)網(wǎng)+舉證”的技術方法，進行三調(diào)舉證與核查平臺的搭建。使用系統(tǒng)進行任務的發(fā)放工作并嚴格控制權(quán)限，每一個圖斑都能追尋到具體責任人，能夠進一步加強職能部門管制能力，提升調(diào)查的精準性和工作效率，能有效降低調(diào)查成本。三調(diào)舉證與核查平臺主要包含外業(yè)移動端APP和Web端。具體工作流程如圖3所示，在具體調(diào)查過程中，省級通過Web端將任務下發(fā)至縣級調(diào)查單位，縣級單位可以進行調(diào)查數(shù)據(jù)的增加。縣級單位安排外業(yè)調(diào)查人員將帶有GPS/北斗定位功能和方向傳感器的手機，安裝APP并進行用戶注冊，調(diào)查人員通過定位導航至目標圖斑并進行圖斑舉證工作。舉證采集的信息主要有圖斑的實地照片，照片的拍攝時間、方位角、坐標，舉證說明等，確認無誤后將舉證材料提交至Web端，并實時掌握具體圖斑的調(diào)查人員的情況與調(diào)查進度。Web端安排核查人員進行舉證材料核查，將舉證材料與內(nèi)業(yè)判繪圖斑進行對比，將舉證材料有誤或舉證不實的圖斑進行提取并提交至數(shù)據(jù)庫并逐級上報。

1.6 數(shù)據(jù)庫建設

進行三調(diào)數(shù)據(jù)庫建設是各級三調(diào)成果的主要載體，是成果匯總與應用的數(shù)據(jù)來源，是銜接自然資源的核心，也是三調(diào)能否成果收尾的關鍵。對調(diào)查階段的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)庫建設及質(zhì)檢工作，通過建立拓撲結(jié)構(gòu)，檢查矢量數(shù)據(jù)是否拓撲錯誤，檢查各圖層間關聯(lián)性，檢查屬性賦值是否正確等。進行面積處理，采用橢球面積計算法對圖斑進行面積計算并進行平差處理。在進行元數(shù)據(jù)、統(tǒng)計報表、舉證成果、圖件成果、報告成果制作等工作之后，對數(shù)據(jù)成果完成縣級自檢、省級檢查和國家核查并合格即可將成果導出，完成數(shù)據(jù)庫入庫工作。

圖3 互聯(lián)網(wǎng)+舉證流程

2 應用實例

在進行以上關鍵技術研究之后，在山東某區(qū)開展三調(diào)工作，進行農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、城鎮(zhèn)村內(nèi)部的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查以及專項用地調(diào)查。以農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀調(diào)查為例，使用的方法為綜合調(diào)繪法，按照農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀調(diào)查的實際情況將三調(diào)技術流程進行拆分與細化，將資料準備、內(nèi)外業(yè)調(diào)查、互聯(lián)網(wǎng)+舉證與數(shù)據(jù)庫建庫相結(jié)合。在進行具體調(diào)查時，通過構(gòu)建合理的技術流程，有助于提高工作效率，提升精準度，全程實行監(jiān)督管理，嚴格控制輸出成果質(zhì)量。

3 結(jié)論

第三次全國國土調(diào)查是對中國國土資源基本數(shù)據(jù)掌握的全國性工程，對于核實中國土地利用現(xiàn)狀、耕地實際保有量以及新增建設用地量等具有重要的意義。所以必須高度重視，從制度建設和組織建設層面、技術以及標準層面上嚴格控制調(diào)查質(zhì)量。本文從技術層面出發(fā)，以計算機技術、3S技術和互聯(lián)網(wǎng)等技術為基礎，在進行數(shù)據(jù)處理、內(nèi)業(yè)判繪、互聯(lián)網(wǎng)+舉證、數(shù)據(jù)庫建庫時進行關鍵技術研究，并在山東某區(qū)進行應用，實踐表明，這些先進技術的應用有助于提高調(diào)查人員的工作效率，有助于實施精準調(diào)查，提高調(diào)查的質(zhì)量。