基于MAPGIS的土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與研究

1、測(cè)繪第34卷第6期2011年12月 263基于MAPGIS 的土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與研究吳達(dá)銀1徐朝術(shù)2梁文旭1黃良3（1四川省地質(zhì)工程勘察院，四川 成都 610072；2四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四五地質(zhì)隊(duì)，四川 成都611830；3四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610061）摘要 基于MAPGIS 平臺(tái)，按照土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)要求，詳細(xì)闡述了通過(guò)專(zhuān)題數(shù)據(jù)建立土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)過(guò)程，并對(duì)基于MAPGIS 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探討。對(duì)建立的數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和匯總，輸出各種專(zhuān)題圖表，可供土地部門(mén)進(jìn)行合理規(guī)劃和決策。 關(guān)鍵詞 MAPGIS；土地利用；數(shù)據(jù)庫(kù)中圖分類(lèi)號(hào) P208 文獻(xiàn)

2、標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-5019（2011）06-0263-04The Construction and Research of Land Use DatabaseBased on MAPGISWU Da-yin1 XU Chao-shu 2 LIANG Wen-xu1 HUANG Liang 3(1. Sichuan Geological Engineering Investigation, Chengdu 610072, China; 2. Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources Geological Team 405, Ch

3、engdu 611830, China; 3. Sichuan Institute of Unclear Geology, China Abstract: Base on the MAPGIS platform, this paper introduced the construction process of the land use database byusing the thematic data according to the design requirement of the land use database, and discussed the problems in the

4、 construction of database based on MAPGIS. The analysis of statistics and collection through the database will export kinds of the thematic diagrams or charts, it can plan and decide reasonably for the department of land. Key words: MAPGIS; Land use; Database1 引言在縣級(jí)土地資源管理中，每年都需要進(jìn)行以縣區(qū)為單位的土地利用變更調(diào)查，要求能

5、夠快速獲取土地利用的數(shù)量、質(zhì)量、權(quán)屬、土地利用各地類(lèi)的空間分布和利用狀況，以及土地動(dòng)態(tài)變化的信息和趨勢(shì)。然而，傳統(tǒng)的土地利用現(xiàn)狀管理采用手工模式，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出效率低，圖件更新不及時(shí)、不到位，土地利用現(xiàn)狀資料現(xiàn)勢(shì)性差等問(wèn)題。所以，采用先進(jìn)的空間信息技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及時(shí)準(zhǔn)確地掌握土地利用的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速更新和有效管理，為土地利用總量動(dòng)態(tài)平衡的宏觀調(diào)控提供高效的輔助手段已迫在眉睫。應(yīng)用MAPGIS 平臺(tái)建立土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)，其目的是為了查清行政區(qū)域內(nèi)各類(lèi)土地利用和農(nóng)村土地產(chǎn)權(quán)狀況，全面更新現(xiàn)有土地現(xiàn)狀數(shù)據(jù)圖件資料，并將這些調(diào)查成果數(shù)字化，保持土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)圖件資料的現(xiàn)勢(shì)性和準(zhǔn)確性

6、，為制訂國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃、土地利用總體規(guī)劃、土地利用日常管理等工作提供基礎(chǔ)性資料，確保相關(guān)土地管理制度的有效實(shí)施。作為國(guó)土資源信息化建設(shè)的重要組成部分，土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)必須遵循以下原則：（1）標(biāo)準(zhǔn)化；（2）一致性；（3）完整性；（4）有效性；（5）安全性；（6）擴(kuò)展性；（7）可管理性；（8）先進(jìn)性。土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)包含：（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)的高效管理； （2）銜接國(guó)家、省、市、縣四級(jí)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)，滿足省級(jí)土地利用數(shù)據(jù)更新及縣級(jí)土地利用數(shù)據(jù)變更工作的要求；（3）滿足各級(jí)政府職能部門(mén)、企事業(yè)單位與社會(huì)公眾對(duì)土地利用信息的需要；（4）滿足土地利用動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)外業(yè)核查工作的需求。2

7、 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)要求采用海量空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)和管理能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。按這種數(shù)據(jù)組織方式，結(jié)合靈活的具體實(shí)現(xiàn)，土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以提供給用戶(hù)靈活直觀的數(shù)據(jù)入庫(kù)手段、強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)查詢(xún)途徑和高效快捷的漫游顯示等功能和特性。系統(tǒng)針對(duì)國(guó)土資源數(shù)據(jù)管理的特殊性提供給用戶(hù)塊與塊間的拼接功能，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)整體查詢(xún)和測(cè)繪第34卷第6期2011年12月 264歸并檢索輸出，同時(shí)保證快速、高效的性能。 2.1 數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典是各類(lèi)數(shù)據(jù)描述的集合。它包含某一行政區(qū)域內(nèi)所有的行政代碼與行政名稱(chēng)、坡度碼與坡度級(jí)別、權(quán)屬性質(zhì)、地類(lèi)代碼與地類(lèi)名稱(chēng)、測(cè)量控制點(diǎn)、界限類(lèi)型、界限性質(zhì)、等高線圖層等數(shù)據(jù)信息。數(shù)

8、據(jù)字段是數(shù)據(jù)檢索的重要手段。 2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的物理分離與邏輯統(tǒng)一在海量的地籍?dāng)?shù)據(jù)中，可以利用行政區(qū)劃代碼形成的行政區(qū)劃索引快速檢索出相應(yīng)數(shù)據(jù)。通過(guò)這種機(jī)制系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)在物理上分離的多源、多比例尺、多投影方式的一體化管理，實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)瀏覽查詢(xún)統(tǒng)計(jì)的動(dòng)態(tài)交互、自動(dòng)切換，達(dá)到邏輯上所有數(shù)據(jù)完全一體，既方便了更新又便于使用。 2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)的物理分離與邏輯統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)按行政轄區(qū)和年度存放在指定的物理數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)的名稱(chēng)應(yīng)反映數(shù)據(jù)的行政轄區(qū)和年度，以方便數(shù)據(jù)檢索。 2.4 數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式系統(tǒng)采用當(dāng)前流行的ADO 數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接直接訪問(wèn)SQL Server、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)

9、，遵循開(kāi)發(fā)式系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，支持運(yùn)用TCP/IP協(xié)議的LAN 和WAN 環(huán)境。 2.5 數(shù)據(jù)安全機(jī)制在建設(shè)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，安全性是考核數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是保障合法用戶(hù)利益不被侵害的基礎(chǔ)。土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中采取的安全保障措施主要有：通過(guò)數(shù)據(jù)所有權(quán)的驗(yàn)證機(jī)制，保證用戶(hù)數(shù)據(jù)的安全性；通過(guò)授權(quán)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)數(shù)據(jù)的共享。3 土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)過(guò)程在進(jìn)行土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中，從資料準(zhǔn)備，到內(nèi)業(yè)判讀，再到外業(yè)調(diào)查，最后到建庫(kù)，需要分階段檢查、總結(jié)分析，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。針對(duì)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)要求，具體操作過(guò)程主要有：（1）工作準(zhǔn)備，主要有建庫(kù)人員組織準(zhǔn)備、資料準(zhǔn)備數(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)等；（2）建立圖形、屬

10、性結(jié)構(gòu)，主要有底圖掃描、光柵校正、鑲嵌配準(zhǔn)、分層矢量化、屬性數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)拼接等；（3）檢查、改錯(cuò)，主要有點(diǎn)輸入正確、線劃規(guī)范、線狀地物寬度、拓?fù)錂z查等；（4）建立數(shù)據(jù)庫(kù)，主要有建立圖幅索引、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)字典、圖庫(kù)管理、空間分析、投影轉(zhuǎn)換；（5）成果輸出，主要是圖件輸出、表格輸出和報(bào)告輸出。 3.1 原有資料及相關(guān)文件的收集充分收集可用的資料及相關(guān)法規(guī)文件是建庫(kù)的前提工作，是工作的進(jìn)一步開(kāi)展的依據(jù)。數(shù)據(jù)源資料應(yīng)選擇最能體現(xiàn)現(xiàn)勢(shì)情況的圖件和數(shù)據(jù)資料，主要資料有：（1）110000土地利用分幅圖； （2）歷年土地利用變更底圖；（3）縣、鄉(xiāng)、村級(jí)土地利用分類(lèi)面積匯總表； （4）理論面積與控制面積接合圖表

11、； （5）外業(yè)調(diào)查手簿； （6）土地統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬；（7）航片和其他相關(guān)電子數(shù)據(jù)等； （8）縣(市級(jí)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)； （9）縣(市級(jí)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)規(guī)范。 3.2 內(nèi)業(yè)判讀和外業(yè)調(diào)查 3.2.1 內(nèi)業(yè)判讀這主要是利用遙感影像對(duì)明顯地物進(jìn)行室內(nèi)判讀，進(jìn)行人機(jī)交互解譯，結(jié)合研究區(qū)域的地理位置，識(shí)別明顯的地物。 3.2.2 外業(yè)調(diào)查利用遙感技術(shù)進(jìn)行野外核實(shí)和補(bǔ)判，進(jìn)一步調(diào)查土地的利用情況。遙感技術(shù)在某些具體環(huán)節(jié)中，必須與地面調(diào)查技術(shù)相結(jié)合（如零星地物及其變化的測(cè)量、線狀地物的寬度和權(quán)屬界線的變化等）。在解譯工作完成之間后，為保證解譯結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須進(jìn)行野外抽樣調(diào)查，對(duì)解譯中的疑點(diǎn)作進(jìn)一步核實(shí)，并對(duì)

12、解譯完成的影像草圖加以完善和修改。 3.2.3 內(nèi)外業(yè)綜合處理通過(guò)內(nèi)外業(yè)的操作，對(duì)成果進(jìn)行分層矢量化。數(shù)據(jù)的分層、編碼遵循縣（市）級(jí)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)數(shù)據(jù)采集分層編碼規(guī)定，通過(guò)MAPGIS 縣(市級(jí)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)矢量化的空間數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后錄入基本的地物屬性，如地類(lèi)碼、圖斑號(hào)、線狀地物寬度及扣除方式等，并建立以村為單位的更新調(diào)查記錄手簿，以備土地部門(mén)查閱和核實(shí)。 3.3 數(shù)據(jù)入庫(kù)在建立土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)之前，需要準(zhǔn)備好入庫(kù)所需文件：（1）數(shù)據(jù)字典：是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，它描述了數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性字段與組成。其內(nèi)容包括權(quán)屬名稱(chēng)及代碼、地類(lèi)名稱(chēng)及代碼、坡度代碼等系統(tǒng)參數(shù)代碼及對(duì)應(yīng)的圖

13、形參數(shù)，還有專(zhuān)題數(shù)據(jù)變更類(lèi)型等內(nèi)容。（2）接圖表文件：行政區(qū)劃范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)比例尺分幅的索引圖。行政轄區(qū)文件：包括鄉(xiāng)和村級(jí)的轄區(qū)文件，有測(cè)繪第34卷第6期2011年12月 265點(diǎn)文件(*.WL和線文件(*.WP。（3）零星地物、線狀地物、圖斑層、標(biāo)簽注記和影像層：這些文件是土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其中部分?jǐn)?shù)據(jù)的屬性已在人機(jī)交互解譯矢量化時(shí)錄入。此外，若在已有資料上進(jìn)行土地變更調(diào)查，需要土地利用變更地圖及記錄表等數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立歷史項(xiàng)目。還需要對(duì)入庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，根據(jù)內(nèi)外業(yè)工作的技術(shù)路線，在進(jìn)行大同新榮區(qū)土地調(diào)查中，需要檢查的內(nèi)容主要是：（1）線弧的拓?fù)溴e(cuò)誤檢查，包括自相交、懸掛、坐標(biāo)重

14、疊等問(wèn)題，加以改正；（2）數(shù)據(jù)的屬性檢查，包括丟漏斑、飛地權(quán)屬、屬性為空等問(wèn)題；（3）地類(lèi)要素參數(shù)的檢查，主要是地類(lèi)界線、圖斑顏色、權(quán)屬界線等；（4）以村為單位，檢查接邊處是否、有無(wú)重疊等；（5）對(duì)照記錄手簿，檢查數(shù)據(jù)與實(shí)際調(diào)查是否一致，尤其檢查國(guó)有和退耕還林地類(lèi)。 3.4 數(shù)據(jù)檢查和處理土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)主要有影像層、行政和權(quán)屬區(qū)零星地物、線狀地物、圖斑層、地類(lèi)區(qū)和標(biāo)簽注記等文件。對(duì)于初步建立的土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)要進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢查和處理，以便在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總時(shí)成果的準(zhǔn)確性。主要有：（1）利用系統(tǒng)下的建庫(kù)工具進(jìn)行拓?fù)涮幚?，主要是處理拓?fù)潢P(guān)系不正確的圖形數(shù)據(jù)；（2）同類(lèi)文件拼接，處理文件邊界處的拓?fù)潢P(guān)系和碎

15、小圖斑；（3）根據(jù)文件輸屬性和文件內(nèi)屬性賦值，能夠根據(jù)ID、空間位置或其他條件在文件間自動(dòng)賦屬性數(shù)據(jù)，還可以文件本身屬性互相賦值；（4）文件面積單位換算；（5）在匯總菜單下，邏輯錯(cuò)誤檢查和屬性常規(guī)檢查，進(jìn)行面積、邏輯和屬性結(jié)構(gòu)檢查，確保數(shù)據(jù)的正確性和完整性；（6）數(shù)據(jù)預(yù)處理，檢查屬性錄入為空的對(duì)象線狀和零星地物面積超出所在圖斑面積的對(duì)象，只有預(yù)處理正確才能進(jìn)行數(shù)據(jù)表格匯總等操作。4 土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中若干技術(shù)問(wèn)題由于土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)對(duì)海量的土地信息管理的過(guò)程，所以在數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。這些問(wèn)題得到很好的解決，土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)將更加完善。 4.1 底圖質(zhì)量

16、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)所使用的底圖不同，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的質(zhì)量有很大的影響，現(xiàn)在比較常見(jiàn)的底圖介質(zhì)，有聚脂薄膜圖、單色紙圖、彩色紙圖、正射影像圖（相紙）等。根據(jù)不同的底圖介質(zhì)，應(yīng)該采用不同的掃描方式以獲取較為清晰的圖像。聚脂薄膜圖和單色紙圖一般采用黑白二值方式掃描；彩色紙圖則一般采用灰度方式掃描。在掃描過(guò)程中，要注意圖紙的放置是否平整。若圖紙因折疊保存或其他原因而產(chǎn)生褶皺問(wèn)題，在掃描前用電熨斗熨平?？刹捎肞hotoshop 等專(zhuān)業(yè)圖像處理軟件對(duì)掃描出來(lái)的圖像進(jìn)行處理，以確保整幅圖圖像清晰、色調(diào)均衡一致、視覺(jué)效果良好，便于進(jìn)行后續(xù)的矢量化工作。如果相鄰圖邊影響圖幅接邊質(zhì)量，可以用Photoshop 將每幅圖的圖

17、邊裁掉。 4.2 矢量化問(wèn)題矢量化過(guò)程主要是對(duì)圖上的點(diǎn)狀要素和線狀要素進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)采集的圖斑線拓?fù)渖擅鏍钜?。由于?shù)據(jù)量大，在矢量化過(guò)程中很容易出現(xiàn)重復(fù)圖斑號(hào)點(diǎn)，缺少地類(lèi)碼、線劃錯(cuò)位、錯(cuò)誤的圖斑號(hào)和地類(lèi)碼、問(wèn)題。注意要將不清晰或遺漏的圖廓點(diǎn)標(biāo)繪清楚，將模糊不清的各種線狀圖件進(jìn)行加工，以減少數(shù)字化和數(shù)據(jù)編輯處理的工作量。具體有幾個(gè)方面：（1）檢查相鄰圖幅的接邊情況，線狀要素的連續(xù)性，圖斑界線是否閉合、與水系的關(guān)系是否正確，以及各類(lèi)標(biāo)注是否清晰；（2）在矢量化過(guò)程中將點(diǎn)、線、面的圖層分清楚；（3）在檢查、改錯(cuò)階段仔細(xì)校對(duì)，進(jìn)行自檢和互檢，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)質(zhì)量。 4.3 接邊問(wèn)題數(shù)據(jù)接邊

18、是指把被相鄰圖幅分割開(kāi)的同一圖形對(duì)象不同部分拼接成一個(gè)邏輯上完整的對(duì)象。拼接過(guò)程中，相鄰圖幅間同名要素距離小于0.3mm （圖面單位）的處理方法是移動(dòng)其中任一要素使兩者結(jié)合；若相鄰圖幅間同名要素的距離在10.3mm（圖面單位），將兩要素名移動(dòng)一半，在中間部位結(jié)合。若出現(xiàn)超出1mm 較大距離情況，應(yīng)該檢查底圖和外業(yè)手薄，并與當(dāng)?shù)厝藛T聯(lián)系協(xié)調(diào)解決接邊線的位置情況。分幅矢量化的圖形必須經(jīng)過(guò)圖庫(kù)接邊處理，同類(lèi)圖元合并后，才能進(jìn)入MAPGIS 軟件建庫(kù)，這樣能夠保證圖與圖之間不會(huì)出現(xiàn)線劃錯(cuò)位的現(xiàn)象。 4.4 面積匯總首先對(duì)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中形成的單幅圖的圖斑文件進(jìn)行計(jì)算機(jī)面積匯總，檢查圖幅計(jì)算機(jī)量算面積與根

19、據(jù)經(jīng)緯度確定的圖幅理論面積的相對(duì)誤差是否在要求范圍內(nèi)。同時(shí)對(duì)平差后的毛面積進(jìn)行匯總，并檢查毛面積之和是否等于圖幅理論面積。再根據(jù)毛面積計(jì)算生成凈面積，計(jì)算公式是：凈面積毛面積線狀地物面積零星地物面積田坎面積。其中，線狀地物面積和零星地物面積可以利用MAPGIS 匯總；田坎面積可以利用MAPGIS 自帶的公式自動(dòng)生成，也可以輸入公式手動(dòng)生成。田坎面積測(cè)繪第34卷第6期2011年12月 266（毛面積線狀地物面積零星地物面積）×田坎系數(shù)3。5 土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)的成果分析及評(píng)價(jià)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)的成果主要是統(tǒng)計(jì)和匯總圖表，還可以按轄區(qū)、圖幅、權(quán)屬和自定義范圍輸出土地利用現(xiàn)狀圖，土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)目的就是要實(shí)現(xiàn)國(guó)土資源的數(shù)字化管理，了解現(xiàn)有土地的使用情況，為將來(lái)的合理規(guī)劃服務(wù)，是基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)。在MAPGIS 土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，匯總表格菜單下面，可以依據(jù)數(shù)據(jù)字典進(jìn)行土地統(tǒng)計(jì)臺(tái)帳、國(guó)有和集體土地面積匯總、變更調(diào)查記錄、耕地結(jié)構(gòu)分析、變化趨勢(shì)分析和用地程度分析等。根據(jù)輸出的圖表，結(jié)合土地部門(mén)提供的資料就可以對(duì)所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，了解土地的變化趨勢(shì)，進(jìn)而為國(guó)土部門(mén)合理決策提供依據(jù)