mapgis在第二次土地调查中的应用

编号： 四川农业大学 本科毕业论文（设计） （2009 届） 题 目： MAPGIS 在第二次土地调查中的应用 以泸州市纳溪区为例 学 院： 职业技术师范学院 专 业： 地理信息系统教育 学生姓名： 学号： 20055793 指导教师： 职称： 完成日期： 2009 年 5 月 29 日 MAPGIS 在第二次土地调查中的应用 以泸州市纳溪区为例 作者： （四川农业大学职业技术师范学院，地理信息系统教育专业，611830） 导师： （四川农业大学城乡建设学院，地理信息与资源科学系，611830） 摘 要：全国第二次土地调查已接近尾声，而MAPGIS软件作为国土资源部指定的二次调 查数据库建设采用的主要软件之一，对同类项目的实施也具有一定的指导意义。本文以泸 州市纳溪区为例，通过纳溪区农村土地调查及数据建库建设实例，研究和探讨了MAPGIS 软件平台基于遥感影像图，在农村土地调查数据库建设中的应用，对数据库建设过程中的 数据采集、矢量化、属性输入、拓扑重建、数据入库作了具体说明，最终统计出泸州市纳溪 区上马镇八角昌村占地面积1829704.69平方米，其中林地占总面积的52.6%，耕地占总面积 的36.9% ，居民点占7.6%，茶园、河流等其他地类占2.9%。 关键词：MAPGIS；全国第二次土地 调查；纳溪；遥感影像 The Application of MAPGIS in the Second Land Survey 3 As an example in Naxi District Luzhou Author: Zhou Xiaopei （Geography Information System，Department of Computers Science and Technology， Vocational-technical Teachers College，Sichuan Agricultural University，611830） Tutor: Cheng Dongli (vice-professor) （(Department of Geographic Information and Scientific Resources, Urban and Rural Development College, Sichuan Agricultural University, 611830) Abstract: The second national land survey is nearing completion, and the Ministry of Land and Resources MAPGIS software as specified in the construction of the second survey database, one of the main software of a similar project also has certain significance. In this paper, Naxi Luzhou for example, through Naxi area data rural land survey and examples of library construction, research and software platform of MAPGIS image-based remote sensing, land survey in the rural areas of the application of database building, database building process The data acquisition, vector, attribute input, topology reconstruction, data storage made specifically for the scientific management of land and macro-control data provides a reliable basis. Key words: MAPGIS, second national land survey, Naxi, remote sensing image 1 引言 自全国第一次土地调查完成以来，随着社会经济的发展,特别是农村建设步伐的加速,土 地利用每年都在发生明显的变化。原有的土地信息已难以满足新形势下集约用地的需要。 为全面查清全国土地资源和利用状况，国务院决定全国第二次土地调查于2007 年7月1 日全面启动，计划于2009 年完成。在全国第二次土地调查的大背景下，此次对泸州市纳 溪区约1 150.6平 方 公 里 ， 12个 建 制 镇 ， 174个 行 政 村 ， 以11 万遥感影像图作为基础， 查清纳溪区各类土地的利用现状及农村土地权属状况。 “第二次全国土地调查”是在第一次全国土地详查的基础上进行的。调查按照第 二次全国土地调查技术规程的要求，采用最新正射影像图等基础图件作为工作底图， 以土地权属、土地利用现状为主要调查内容，采用国家统一的土地分类标准，以信息技 术和空间技术为主要应用手段进行。通过实地调查，全面查清土地利用的类型、面积、 分布状况和土地权属状况，全面更新土地利用基础图件，并对调查成果实行信息化、网 络化管理，建立和完善土地调查、统计制度和登记制度，实现土地资源信息的社会化服 务、满足经济社会发展、土地宏观调控及国土资源管理的需要。国务院决定全国第二次 土地调查于 2007 年 7 月 1 日全面启动，计划于 2009 年完成。全国第二次土地调查历时 两年，已接近尾声，而四川省国土资源部下发的文件规定，四川省第二次土地调查于 2009 年 6 月 30 日前完成。这次 MAPGIS 作为国土资源部指定的二次土地调查数据库建设 采用的主要软件之一，这对顺利完成全国第二次土地调查起到了具大的作用。 MAPGIS 是武汉中地数码科技有限公司开发的，新一代面向网络超大型分布式地理信 息系统基础软件平台。 系统采用面向服务的设计思想、多层体系结构，实现了面向空间实体及其关系的数 据组织、高效海量空间数据的存储与索引、大尺度多维动态空间信息数据库、三维实体 建模和分析，具有 TB 级空间数据处理能力、可以支持局域和广域网络环境下空间数据的 分布式计算、支持分布式空间信息分发与共享、网络化空间信息服务，能够支持海量、 分布式的国家空间基础设施建设。 系统具有以下特点： 1）采用分布式跨平台的多层多级体系结构，采用面向“服务”的设计思想。 2）具有面向地理实体的空间数据模型，可描述任意复杂度的空间特征和非空间特征， 完全表达空间、非空间、实体的空间共生性、多重性等关系。 3）具备海量空间数据存储与管理能力，矢量、栅格、影像、三维四位一体的海量数 据存储，高效的空间索引。 4）采用版本与增量相结合的时空数据处理模型， “元组级基态+增量修正法”的实施 方案，可实现单个实体的时态演变。 5）具有版本管理和冲突检测机制的版本与长事务处理机制。 6）基于网络拓扑数据模型的工作流管理与控制引擎，实现业务的灵活调整和定制， 解决 GIS 和 OA 的无缝集成。 ）标准自适应的空间元数据管理系统，实现元数据的采集、存储、建库、查询和 共享发布，支持 SRW 协议，具有分布间索能力。 8）支持真三维建模与可视化，能进行三维海量数据的有效存储和管理，三维专业模 型的快速建立，三维数据的综合可视化和融合分析。 9）提供基于 SOAP 和 XML 的空间信息应用服务，遵循 Opengis 规范，支持 WMS、WFS、WCS、GLM3。支持互联网和无线互联网，支持各种智能移动终端。 目前已有 MAPGI6.5、MAPGI6.7 等多种版本，在全国第二次土地调查中，常用的 5 是工 6.7。 2 四川省第二次土地调查技术依据与技术方法 2.1 技术依据 在此次全国农村土地调查过程中主要的技术依据为：中华人民共和国土地管理行业 标准；第二次全国土地调查技术规程TD T 10142007；土地利用现状分类 GB T 210102007；县（市）级土地利用数据库建设技术规范；四川省第二 次土地调查实施方案和其它相关技术规范和标准。 2.2 技术方法 2.1 以航空航天遥感影像为主要信息源 农村土地调查充分应用航空航天遥感技术手段，及时获取客观现势的地面影像作为 调查的主要信息源。采用多平台、多波段、多信息源的遥感影像，包括航空航天获取的 光学及雷达数据；采用基于DEM和GPS控制点的微分纠正技术，提高影像的正射纠正几何 精度；采用星历参数和物理成像模型相结合的卫星影像定位技术和基于差分GPS/IMU的航 空摄影技术，实现对无控制点或稀少控制点地区的影像纠正。 2.2 采用内外业相结合的调查方法 农村土地调查以正射影像图作为调查基础底图，充分利用现有资料实地对每一块土 地的地类、权属等情况进行调查并详细记录，绘制相应图件，填写外业调查记录表，确 保每一地块的地类、权属等现状信息详细、准确、可靠。以外业调绘图件为基础，采用 目视解译与计算机自动识别相结合的信息提取技术，对每一地块的形状、范围、位置进 行数字化，准确获取每一块土地的界线、范围、面积等土地利用信息。城镇土地调查充 分运用全球定位系统、全站仪等现代化测量手段，开展大比例尺权属调查及地籍测量， 准确确定每宗土地的位置、界址、权属等信息。 2.3 基于统一标准的土地调查数据库建设方法 系统整理外业调查记录，按照国家统一的土地调查数据库标准和技术规范，逐图斑、 宗地录入调查记录并对土地利用的图形数据和属性数据进行联结，形成集图形、影像、 属性、文档为一体的土地调查数据库。以地理信息系统为图形平台，以大型关系型数据 库为后台管理数据库，存储各类土地调查成果数据，实现对土地利用的图形、影像、属 性等空间数据及其他非空间数据的一体化管理，借助网络技术，采用集中式与分布式相 结合方式有效存储与管理土地调查数据。考虑到土地变更调查需求，采用多时序空间数 据管理技术，实现对土地调查数据的历史回溯。采用数据库优化技术，提高数据查询、 统计、分析的运行效率。全省以市（州）为单位，统一应用通过国土资源部测评的第二 次土地调查数据库应用软件 Mapgis。 2.4 基于网络的信息共享及社会化服务技术方法 借助现有的国土资源信息网络框架，采用现代网络技术建立先进、高速、大容量的 全省土地利用信息管理、更新的网络体系，按照“省市县”三级结构分级实施，实 现各级互联和数据的及时交换与传输，为国土资源日常管理提供信息支撑，为各相关部 门和社会提供土地基础信息和应用服务。 2.5 土地调查的比例尺与坐标系 按国家提供的基础图件，全省农村土地调查以 110000 比例尺为主。除甘孜、阿坝 和凉山三州部分县按 150000 比例尺外，其余地区按 110000 或更大比例尺开展农村 土地调查。 在城市和县城所在地的建制镇等城镇范围内开展大比例尺调查。全省城市、建制镇、 开发区等城镇土地调查采用 1500 比例尺。 农村土地调查坐标系采用“1980 西安坐标系”，城镇土地调查坐标系由各地确定。 3 纳溪区区位概况 泸州市纳溪区位于四川盆地南部，长江之南，永宁河下游两岸，东连合江县，南接 叙永县、兴文县，西界江安县，北邻泸州市江阳区。东经1050730至105 3715，北纬：282500 至285230，中央经线：105。东西宽41公里， 南北长46公里，形似正方，全区幅员面积1150.6平方公里。纳溪南高北低，平坝、丘陵、 低山兼有，海拔在230963.2米之间，全区最高点在打古镇普照山白土岩。纳溪区有条 形山脉两支，均东西走向。一支横穿区境中部，东从合江入境，经白节镇大旺，天仙镇 乐登，大渡口镇和丰向江安方向延伸，海拔在500米以上，东部高于西部，境内逶迤40余 公里；一支横亘区境南部打古镇、上马镇、合面镇文昌，蜿蜒30余公里，海拔在450米以 7 上。纳溪区境内有大小溪河130余条，总长度640余公里。长江流经区境北部长28.8公里， 经大渡口镇、新乐镇、安富向泸州奔流。永宁河是本区长江最大支流，纵贯区域中部， 经上马、护国、渠坝、天仙、安富注入长江，境内流长45.7公里。 4 农村土地调查流程及apgis建库流程 本次农村土地利用现状数据建库建设，以行政区为单位，按照国家统一的土地利用 数据库标准和建设规范， 利用外业调查成果和内业处理，以MAPGIS6.7 软件平台为基础 进行建设。数据库建设主要流程如图1所示。 成 果 汇 交 阶 段 入 库 阶 段 入库前数据质量检查 合格 不合格 数 据 采 集 与 处 理 阶 段 外业核 实 补充完 善 拓扑处 理 数据采 集 数据接 边 数据质量检查 自检 互检 抽检专检 运行测试 不合格 合格 入库后数据检查 矢量数 据入库 DEM 数 据入库 正射影 像数据 入库 元数据 入库 其他数 据入库 采集前数据源质量检查 不合格 合格 表格成果 图件成果 果 文字成果 不合格 数据成果 准备 工作 阶段 人员准备 软硬件准备 管理制度建立 制定建库方案 数据源准备 其他工作准备 数据质量检查 图1 县级农村土地调查数据库建设步骤 9 4.1 外业调查 外业调查依据1:10000正射航摄影像图，结合2007年土地利用更新数据、2006 年土 地利用现状图等资料，按土地调查和土地利用数据库建库要求，以村为单位进行，到实 地对行政界线与土地权属界线的调查、地类的调绘、线状地物的调绘，对图斑的形状、 大小、色调、位置、纹理等特征进行对照分析，进而对图斑进行划分和地类标注（土地 分类按新国标土地利用现状分类进行，按二级分类统一编码排列，其中一级12 类，二级 127类），将图斑和现状地物绘制在外业调查工作底图上，对影像上没有的、新增的地物 进行补测，并将核实、补测的内容及属性标注在调查底图或记录在农村土地调查记录 簿中，最终获得能够反映调查区域土地利用状况的图件和资料，以此作为内业数据库 建设的依据。外业调查的工作底图制作流程如图2所示。 已有调查 资料 统一下发的行 政区界线 叠加套合 实地考查 不一致信息标绘 工作底图输出 模糊信息标绘 多源信息融合 DOM 图2 外业调查工作底图制作流程图 外业调查需注意的问题：线状地物的宽度量测。量测线状地物宽度时应在宽度均 匀处量测，并在工作底图对应实地位置标记量测点及其宽度值；道路、沟渠两侧的行树 （护路林）量算在道路范围内。当单线线状地物宽度变化大于20时，需分段测量其宽 度，并在底图上做分段标记。零星地物的调查。只对耕地中的非耕地及非耕地中的耕 地且实地大于100m2 的零星地物进行调查和实地丈量其面积，在底图上红点标注。新 增地物调查。实地地物与影像不一致或有较大改动的地类、新增建筑物等需要重新测量 其面积，并实地绘制其图斑界线范围。接边处理。一个项目完成后，一定要进行接边 处理。检查行政区界线是否闭合，相邻图幅地类是否吻合，相邻图幅行政名称是否一致 等。 图 3 纳溪区（与宜宾市接壤处）遥感影像图 图 4 经外业调绘后的遥感影像图工作底图 4.2 内业处理及相关技术方法 内业处理根据外业调绘经省国土资源局验收后的成果，进行矢量化、属性输入、拓 11 扑重建、数据入库等。 矢量化及相关技术方法 )资料搜集、分析及影像纠正定向:先用 Photoshop 软件将外业调绘过的扫描影像 进行旋转和裁切处理，然后进入 Mapgis 将图像格式转换为 Mapgis 能识别的 MSI 格式， 根据图幅号生成图框，再定位。 2）矢量方法：参照法。参照扫描纠正定向的外业调绘图进行矢量化，矢量底图以 DOM 影像图为准，精度要求误差不超过 0.2mm（实地 2 米） ，如果相差太远的线条及相关 要素，要进行修改，画图时一定要用折线画不能用圆弧线或圆等。 3)矢量化顺序： a、画界线。行政界线矢量顺序为：国界省（省级市）界市（市级区）界县 （县级市、区）界镇（乡）界村界村民小组界。 b、画线状地物。线状地物矢量顺序为：双线河、双线路、单线沟或路、大于米的 田土坎（边画边标宽度，不同宽度处要断开） 。 c、画地类界线及水域边界等。 d、拓扑检查。除线状地物允许有悬挂线外，其余都不能有悬挂线。微短线设置距为 0.2mm。 4) 地类符号注记。 用省下发的标准图例板上的地类符号输入。 5) 检查 矢量化和地类符号打点完成后，对成果进行 Dom 套合计算机检查，结合软件的拓扑 检查。 4.3 数据库的建设 在内外业工作的基础上，根据11 0000比例尺正射影像图（DOM）的清晰程度，采 用合适的灰度进行扫描得到的栅格图形数据，在MAPGIS 图像处理模块中的镶嵌配准功能 下直接完成对扫描图像的几何校正、几何变换、投影变换等实用操作，在得到的栅格图 形数据基础上进行矢量化提取所需信息输入到计算机系统中。对土地利用调查的图形数 据和属性数据进行整理，并进行相关属性关联，形成集图形、属性、影像、文档为一体 的土地利用数据库。 4.3.1 图形数据的采集 MAPGIS 图形编辑器提供分别对点、线、面 3 种图元的空间数据和图形属性编辑的 功能，是一个功能强大的图形编辑系统。矢量化时采取内外业相结合的方法进行。根据 11 万比例尺正射影像图（DOM） 扫描得到的栅格图形数据， 运用MAPGIS 平台的 图形编辑功能， 参照外业农村土地调查记录手簿所记录的外业信息，矢量化调查底图上 的权属界线、地类图斑界线和线状地物等。在要素分层基础上，按照建好的图例板进行 分层矢量化，矢量化过程中要注意多运用F5（放大）、F7 （缩小）、F8（加点）、 F9（退点）等快捷键。作业可按行政界线、权属界线、线状地物、图斑界线、注记的次 序进行： 行政、权属界线层：包括县、乡、村界线， 分别按照图例板中相应的图例进行 矢量化，线接头处，按F12 键，用捕捉线头线尾、靠近线加点、靠近线等功能，以避免 出现不能闭合的悬挂线。 线状地物层： 主要是宽度大于2m 小于50m 的河流、铁路、公路、林带、沟、 路、渠、管道等。其中宽度在2 m 和50 m 之间的线状地物要用双线表示。线状地物按公 路、沟渠、农路、堤坝的顺序进行，注意有水流方向的按方向矢量化。 图斑层：指地类界和宽度大于50 m 的河流、公路等。图斑界线也要用 F12 功能 键， 靠近、捕捉线头线尾功能闭合线接头处。 注记层：点注记的录入按行政注记、权属注记、图斑注记、线状地物注记、零星 地物注记的次序进行，图面上不管行政辖区、权属范围的大小，必须至少都分别有一个 注记。图斑注记可以根据情况适当增加，以明显区别图斑界线为标准。单图幅矢量化完 成后要进行自检，主要是检查与影像底图的套合、数据分层、行政、权属界线、地类界 线的闭合情况，各类注记有无丢漏、错误等。数字化后的成果文件（分别是 XZQJX.WL、XZDW.WL、DLJX.WL 、ZJ.WT） （三个线文件、一个点文件） 。矢量化完成 后（见图5） ，对完成的文件的相应字段赋值，行政区界线属性结构描述和界线类型代码 表如下所示（见表1）： 表 1 行政区界线属性结构描述表（属性表名：XZQJX） 序号 字段名称 字段代码 字段类型 字段长度 小数位数 值域 约束条件 1 标识码 BSM Int 10 0 M 2 要素代码 YSDM Char 10 见表 1 M 3 界线类型 JXLX Char 6 见表 32 M 13 序号 字段名称 字段代码 字段类型 字段长度 小数位数 值域 约束条件 4 界线性质 JXXZ Char 6 见表 33 M 5 界线说明 JXSM Char 100 非空 O 表 2 界线类型代码表（XZQJX） 代 码 界线类型 250200 海岸线 250201 大潮平均高潮线 250202 零米等深线 250203 江河入海口陆海分界线 620200 国界 630200 省、自治区、直辖市界 640200 地区、自治州、地级市界 650200 县、区、旗、县级市界 660200 街道、乡、 （镇）界 670402 开发区、保税区界 670500 村界 图 5 内业矢量化后的成果图 4.3.2 拓扑关系构建 拓扑关系的建立即在图形编辑过程中得到的点（WT）文件和线文件（WL）基础 上通过拓扑重建得到区文件（WP）。首先进行矢量化复检，检查点、线有无数字化错 误及之间的相互关系，然后用现有的层新建一个新的线层，以便生成区文件。在建立拓 扑关系过程中，我们采用MAPGIS 图形编辑模块中其他菜单下的拓扑重建功能，拓扑重建 比人工建立拓扑关系的方法效率高。拓扑重建主要步骤为：自动剪断线清除微 短线清除线重叠坐标自动线结点平差线转弧段装入转换后的 弧段文件拓扑查错。在此自动结点平差时应正确设置“结点搜索半径”，半径 过大，会使相邻结点掇合一起造成乱线的现象，反之半经过小，起不到结点平差作用。 以上工作准确无误后系统即可自动构造生成区，并建立拓扑关系（见图6）。分别用 XZQJLX.WL和新建的线层生成区文件，分别为XZQ.WP和DLTB.WP。 图6 拓扑重建成果 4.3.3 数据检查与入库 对经过内业处理的数据进行检查处理，容易出现的问题有：地类图斑线与外业调查 成果不一致，出现漏画、错画线；图斑拓扑没有做好，存在破碎图斑；图斑文件、线状 地物、零星地物属性没有填充完整，漏填现象。入库前的准备工作首要任务是检查上述 易发错误，以上数据检查无误后才可进行数据建库。建库在MAPGIS 库管理的地图库管理 模块下。首先需建立图幅索引与数据字典，在数据库中图形数据以分幅图幅为单位存储， 图幅索引主要是为了提高数据统计查询效率而建立的数据库实体，数据字典主要用来描 述数据库中属性字段的属性与组成，包括各代码库。数据库建好后，把经过各项数据检 查处理的文件加入，即可完成土地利用数据库建设。数据库建好后，各土地管理部门即 15 可进行数据查询、管理、更新维护等土地管理工作，全面、最新的土地调查数据库资料 为以后的土地修编、规划、整理工作都提供了翔实可靠的数据源，为更好的土地管理和 调控打下基础。 图7 纳溪拓扑重建后总的成果 5 总结 在全国开展土地调查是为了全面查清土地利用状况，掌握真实的土地基础数据，建 立和完善土地调查、统计和登记制度，实现土地调查信息的社会化服务，满足经济社会 发展及国土资源管理的需要。本文以纳溪区土地调查实践为例，重点研究了农