基于MAPGIS平台的农村土地调查数据库建设方法探讨
关键字：二调，土地调查，MAPGIS，数据库，数据质量控制
1. 引言
随着城乡一体化进程的加快，原有的土地信息已难以满足新形势下节约集约用地的需求，为确保中央关于守住18亿亩耕地红线的伟大目标，第二次全国土地调查于2007年7月1日全面开展起来。此次土地调查的目的是准确掌握土地利用客观信息，为制定国民经济计划和有关政策发挥土地资源在经济社会发展中的宏观调控作用，合理利用土地资源、切实保护耕地和基本农田，为集体土地所有权的登记、发证，为土地利用总体规划、基本农田划定、建设用地审批，为实施土地用途管理制度和加强城乡土地统一管理、加强土地执法监察等提供可靠、准确、客观、现势性强的基础图件和数据。
农村土地调查数据库具有调查范围广、数据种类繁多、数据来源广泛、结构复杂和获取成本高等特点，为建库工作带来了更高的技术要求和更大的挑战。在农村土地调查数据库建设过程中，探索了一套有效的作业方式和质量控制方法，很好地解决了建库中的难点问题，并在一定程度上提高了建库效率,缩短了建库周期，保证了建库的质量。
在农村土地调查数据库的建设中，调查底图的生产与制作采用武汉中地的MAPGIS67平台，属性数据录入软件采用MicrosoftOfficeACCESS2003，建库平台采用中地的“MAPGIS二次土地调查数据库建库系统（湖南版）”，数据库管理平台采用“MAPGIS土地调查数据库管理系统”。
2. 建库方法及流程
2.1 数据采集
数据采集是土地调查数据库建设的基础，原始数据质量直接关系整个地籍数据库建设的成败。数据采集方法、记录格式、精度都将对整个数据库建设产生极其重要的影响。因此，在数据采集前要进行深入的调研，并结合相关规范做出统一的数据采集规范和质量控制说明及技术说明文档。
数据采集的内容包括空间数据和非空间数据。空间数据的采集主要是指DOM的生产与成图，DEM与坡度数据的生产，原始调查底图的解译及制作。非空间数据的采集内容主要有土地权属属性(包括宗地、界址线、界址点的属性录入)，各种土地规划及土地权属资料的扫描等。
2.2数学基础
根据第二次全国土地调查技术规程要求，农村土地调查数据库的基本比例尺为1：10000，采用1980西安坐标系。椭球体采用1975大地测量与地球物理学联合测定的GRS新参考椭球体系，也被称为“国际椭球”（I.U.G.G.）。地图投影采用高斯－克吕格投影，按3°分带。高程系统采用“1985国家高程基准”。建库区域以县级行政辖区为单位，按“县→乡（镇）→村”来组织数据。
2.3．建库流程
图2-1农村土地调查数据库建设流程图
2.3.1数据预处理
依照土地利用数据库建设相关标准和第二次土地调查的若干技术规定，必须对原始影像数据进行预处理工作。包括影像校正、配准及目视解译。
1）几何精度校正
几何校正包括系统误差改正和几何精度校正。误差改正是对一些系统误差按实际测定点参数，如传感器姿态，传感器运行至各个摄站时刻，传感器内部结构的几何偏移等加以改正；几何精度校正是指当系统误差改正后，影像上还有残差，包括残剩的系统误差和偶然误差，一般用地面控制点作进一步的几何处理[2]。几何精度校正的工作方法及流程如图2-2所示：
图2-2几何精度校正技术流程
2）配准
影像配准是将同一地区不同传感器、不同日期、不同波段或传感器在不同位置获取不同特征的影像在几何上互相匹配，即实现影像和影像间地理坐标及像元空间分辨率上的统一。配准方式可分为相对配准和绝对配准，相对配准是以某一图像为基准，经过坐标变换和插值，使其他图像与之配准。绝对配准是将所有的影像校正到统一的坐标系。在此次土地调查中，根据相关要求，在对影像进行几何精度校正后，全部配准到1980西安坐标系中。在配准后利用已有点控制点对图像的配准精度进行检验。
3）信息解译
进行DOM影像信息的提取方式有手工数字化法、主成分分析法、区域生长法、图像分类法、阀值法和组合法等多种方式[3]，通常情况下，地类信息可以通过局部分类或者根据影像区块的数据大小采用阀值的方法来确定地块的类型及边界范围。但是实际情况中，由于原始DOM影像的分辨率低，地类繁杂等多种原因，采用自动化解译的方式往往造成解译的准确率和精度都不高，难以满足建库需要。所以，综合比较了各种影像信息提取方法的利弊后，采用人工数字化方式，通过人工交互解译，从地类信息特征增强的图像中勾绘出地块边界。解译的基本要素包括色调、大小、形状、纹理、结构、高度、阴影、组合结构和所处的地理位置等。人机交互解译最大的优点是灵活，并且加入了解译者的思维和判断，故信息提取结果精度相对较高。不过，人机交互解译要求解译者具有多方面的经验和知识等。
2.3.2外业调绘
外业调查以实地现状为准，遵循实事求是的原则，严格执行走到、看到、问清、查实、测准、绘真测绘十二字方针。
外业调查工作是在县国土局与项目负责人的统一组织下进行，乡镇国土所和村里安排专人陪同，及时收集相关信息和资料，与国土所工作人员保持密切联系。调查时以乡镇为单位。一般情况下，白天进行调查工作，晚上回到驻地进行清绘。
调查人员按以下流程开展作业：
①核对权属名称。作业员进驻到乡镇后，首先请乡镇国土所工作人员一一核对作业员提供的权属名称表，详细记录与现状不一致的权属名称以及变化情况。
②权属界线调查。野外调绘时，作业人员通过实地调查，询问村里相关人员和乡镇国土所陪同人员，核实调查区域内的权属界线状况。对于发生变化的权属界线，由相关部门提供有效的书面材料，作为变化的依据。对于难以提供书面材料者，在县国土局、乡镇国土所的陪同下，权属双方安排法定代表人进行指界，重新勘界。
③实地图斑地类调查。图斑地类调查以实地现状为依据，遵循走到、看到、问清、真实反映现状的原则。地类判别要求准确，包括图斑地类及图斑形状的变化。地类综合取舍要求合理。
④线状地物调查。作业员进入测区后须对测区范围内达到上图要求的线状地物一一判别，在调查底图上直接标明线状地物的类别及线状地物的宽度，并标明相应的量测点。对于原始资料中宽度达到20米以上，且又表示为单线的线状地物，经过实地量测后若达到构图斑要求的，进行相应更改，并详细记录在调查底图上；而对于资料中表示为图斑，但经实地量测后宽度没有达到20米的线状地物，也应做相应的修改。
⑤室内清绘。室内清绘是一个极其重要的环节，将野外的调绘记录按照技术要求认真清绘在工作底图上。同时，将底图上偏离影像的图斑线、线状地物等要素作相应更改，确保调绘、转绘的各种界线在相应误差范围之内。
⑦其它资料的收集。对于发生变化的权属界线除在工作底图上详细标明现状权属界线的走向，还应向相关部门收集权属变化的书面材料。对于耕地由于被征收而导致地类发生变化的情况，须向有关部门收集相应的征地文件。
另外，在外业实地调查中，如果能结合GPS技术可以取得事半功倍的效果。GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，已成功应用于大地测量、工程测量、资源勘测、土地调查等多种学科领域，在外业调绘中，采用移动式GPS接收机可以直接根据行走轨迹,测绘地类图斑的边界坐标，并实时记录地类的属性信息，测量精度也可以达到厘米级。完成调查后，按某种差分算法解算出WGS-84坐标系下的坐标，再通过坐标系转换软件转换为高斯-克吕格投影下的1980西安平面直角坐标系。最后再与底图数据进行匹配得到最终的调查结果数据。
2.3.3数据标准化处理
1）空间数据的组织。根据“土地利用数据库标准(TD016/2007)”,要求空间要素采用分层的方法进行组织和管理。表1为MAPGIS建库平台下空间要素的分层目录。
表1空间要素分类及分层表
2）图形拓扑关系构建。原始解译数据经过内业变更处理后，发现部分图层的地物要素存在拓扑错误需要重新建立拓扑关系。主要有以下几点：
①地类图斑存在界线重叠、悬挂及微小区；
②权属区存在界线重叠、悬挂及微小区；
③行政区存在界线重叠、悬挂及微小区；
④地类图斑与行政区存在不套合；
⑤权属拐点不在界址线上。
对于面要素间的拓扑错误，可以使用MAPGIS67平台的“输入编辑”模块来解决。先把面要素的边界转化为线，将它们之间的拓扑关系编辑检查无误后，通过“拓扑重建”便可以实现各面要素图层间的拓扑关系一致性。
权属拐点和界址线之间的拓扑关系，可以通过建库平台下的“节点赋值”功能来实现。该功能可以重新生成一个新的权属区图层，通过特殊的数据结构将点、线、面要素合成为一个数据文件。其中填充面用来表示权属区，弧段表示权属界线，结点表示权属拐点，从而实现权属区中点、线、面的拓扑关系一致性。
3）图形属性挂接。图形属性通常包括标示属性和专题属性两类。
标示属性指空间实体数据紧密相关的、用于区分空间数据实体的基本属性类，它们可以是空间数据唯一标识符、分类代码、几何类型（点线面）、数据的所有者或采集者、数据来源、数据建立日期、数据精度、与其他空间实体之间的关系代码（点线面的组成关系、相邻关系等等）等信息。一般情况下，标示属性是从原始数据中获得。
专题属性数据是描述空间实体专业特性的专题属性数据[4]，比如说权属区属性数据可以包含权属名称、土地权属性质、土地用途等，这类属性数据通常由权属档案资料或通过外业实地调查中获取，可以先通过属性录入软件(Access或Excel等)存贮，再通过专门的工具将属性记录导入土地利用数据库中。
2.3.4入库检查
采用“MAPGIS二次土地调查数据库建库系统”可以方便地建立土地调查数据库。首先根据建库范围和行政区代码表建立结合图表文件和数据字典，然后新建一个工程。由于入库数据质量需要在建库系统下进一步核查，所以，建议先建立工程，然后将处理好的图形数据逐一导入数据库。入库完成后，利用系统提供的“数据检查”功能，对数据进行全检。检查内容如表2所示：
表2第二次土地调查数据库中检查内容
2.3.5成果输出
利用中地数码的土地调查数据库系统可以实现包括空间数据交换格式(VCT)文件、元数据、1：10000标准分幅图及分类面积统计表等土地调查成果资料的输出。
3. 数据质量控制管理
数据质量控制管理就是通过采用科学的方法，制定出数据的生产技术规程，采取一系列切实有效的方法在数据的生产过程中，针对数据质量的关键性问题予以控制，以确保数据的质量。
我院在土地调查数据库建设过程中，实行“三级检查”制度。即作业员自检，项目组复查，单位级核查。为了保证数据库成果高质高效完成，要求作业员在作业的每一个环节都要对成果认真检查。在检查的过程中应当遵循“发现错误→编辑修改→再检查→再编辑修改→再检查”循环进行，直到满足质量控制要求为止。此外，通过小组间互查的方式来消除作业员本身对事物认识上的误解，以减少错误的发生率。项目组复查是整个项目质量控制的关键，主要的技术和质量问题都应在这里得到落实和解决。项目组除技术负责人外，还设立了专职检查员，负责对数据的质量把关，对作业员进行日常巡回检查、指导、监督，发现问题及时解决处理。单位级核查主要由单位总工办负责，总工办负有整个建库的技术指导和质量监控的职责，同时对作业员的成果进行评定。建库成果必须由总工办核查并签字确认后方可提交验收。
4. 问题及解决
4.1数据的安全问题
在整个数据库建设过程中，数据的安全问题至关重要。为了保证数据的安全，在生成过程中要建立充分的安全措施。每个生产单位要设立一个系统管理员和数据管理员，或两项职责由一人兼任。数据在各个生产过程中都要进行统一的管理与分发，每一份生产数据都要有备份。一般情况下，作业员一份，数据管理员一份。为了防止数据泄密，数据都通过局域网传输，普通作业员的机器不带移动存储接口，当要输出数据时必须通过数据管理员，数据管理员对接收和分发的数据要进行登记。
4.2数据版本问题
农村土地调查数据库建设流程十分复杂，数据在流转的过程中很容易发生数据版本错误的问题。数据从采集、处理到入库经过十多个流程，每个作业人员在拿到数据时都要先确定数据是不是上一流程中的最终版本，否则会造成后续作业中的数据出现质量问题。在建库过程中，设立了专门的数据管理人员，对每一流程中产生的数据进行统一管理。作业人员处理好数据后，经数据检查人员检查合格后，交给数据管理员统一存放并且分盘备份。这样很好的避免了数据版本混乱的问题。
5. 结语
农村土地调查数据库的建设是一个复杂的系统工程，工作量大，建设周期长。农村土地调查数据库系统经过一年多的建设，现已顺利通过了省、部级预检。实践证明，本文中提到的建库技术方法是切实可行的，特别是在数据处理和质量控制方面，对同类项目的实施具有一定的指导意义。
参考文献：
[1]中华人民共和国国务院.国务院关于开展第二次全国土地调查的通知[EB/OL].中央政府网，2009-11-15.
[2]梅安心等.遥感概论[S].高等教育出版社,2002，106-107.
[3]国土资源部地籍管理司.全国土地利用动态遥感监测培训教材[S].中国土地勘测规划院，2001.
[4]孙鸿睿.城市地理信息系统空间数据处理方法的研究[D].硕士,2005.
[5]中地数码集团.土地调查数据库管理系统建设方案[J/OL].
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