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摘要:文章从工程作业实际出发,研究和探讨了3S 技术在第二次土地调查、数据库建设中的实际应用。实践证明3S 技术与生产的完美结合改进了工作方法、降低了施工成本、大大提高了工作效率,对同类项目的实施具有一定的指导意义。
关键词:3S技术;VRS;二次土地调查;数据库建设
中图分类号:F301
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2009)19-0060-03
第二次全国土地调查作为一项重大的国情国力调查是按照土地调查技术规程,充分利用现有土地调查成果,运用航天航空遥感、地理信息系统、全球卫星定位和数据库及网络通讯等先进技术方法,采用内外业相结合的调查形式,形成集信息获取、处理、存储、传输、分析和应用服务于一体的土地调查技术流程。通过对调查成果实行信息化、网络化管理,以满足经济社会发展及国土资源管理的需要。
一、3S技术在某市第二次农村土地调查中的应用
某市地势从西北向东南倾斜,山地、丘陵、平原依次呈阶梯下降。使各种植被垂直分布明显,土地利用类型多样,地类图斑复杂。由于收集到相关的土地资料为多种不同数据格式,作业时各种形式数据采集技术也因地制宜,因此数据利用时需要多种技术交叉使用。根据本市实际情况,现代3S 技术相关配套软、硬件设施都已具备,因此在二次土地调查数据库建设过程中联合3S技术对其进行作业是十分必要的。
(一)遥感技术(RS)在第二次农村土地调查中的应用
传统的作业方法以野外判读为主,其劳动强度大、周期长、效率低。随着遥感技术的发展,高分辨率,高光谱遥感以及雷达影像应用于土地资源调查技术革新日趋成熟,传统的土地利用更新调查方法不再适应当今社会的作业要求,而遥感技术室内判读是一种很好的方法。本方法是在室内已将已有土地利用数据库与调查底图(DOM)套合,参考原来调查数据进行预判解译,并在计算机中依据影像将解译的界线、图斑、地类等标绘在调查到底图上。对遥感影像进行特征分析:不同的地物有不同的特征,从色调、形状、阴影、纹理及影像结构等方面对拟被解译的可视地物要素进行影像的定性分析。室内对因变化不能够确认的地类或界线,分别用不同的线划、颜色、符号、注记等形式标绘在调查底图上。由野外核实作业过程中调查确定。如图1所示。
本次农村土地调查以县级行政区为基本单位,以1∶10000比例尺正射影像为调查底图。为了制作出适合土地更新调查使用的影像图,在确保影像的质量上运用了以下技术手段:
1.利用地面控制点数据对遥感图像进行几何校正。
2.进行遥感影像配准:影像配准是指将多图像的同名影像通过几何变换重叠,即实现影像与影像间地理坐标及像元空间分辨率上的统一。
3.遥感影像的融合处理:影像融合是一种将多源遥感影像数据在统一的地理坐标中,采用一定的算法将多幅影像合成为一幅新的图像的过程。融合后的影像整体高亮均匀,色彩反差适中,纹理色彩信息丰富,地物分异明显,没有出现重影或模糊不清,色调基本达到自然彩色的效果。
应用以上技术手段制作出满足本次土地调查的正射影像图,如图2所示。
遥感技术应用于第二次土地调查体现了许多优点:宏观、动态、便捷、客观性强、周期短,即可以在最短时间内得到最新的地面现势性数据,直观人为因素干扰小。大范围采用遥感正射影像图作业提高了第二次土地调查的工作效率,节约了调查成本,保证了土地调查结果的准确性与客观性。
(二)全球空间定位系统(GPS)在第二次农村土地调查中的应用
区别与传统土地调查采用卷尺量测、目视估算和图解计算为主的方式方法。本次土地调查作业中城市虚拟参考站VRS 、网络RTK、GEOxt解析法等为代表的现代测量技术、新手段的应用大大提高了调查成果的精度。如图3所示。
某市连续运行卫星定位服务系统是以系统管理中心为中心节点的星形网络。6个固定基准站均位于各区县市的合理位置,最大站间距约为41km,最小站间距约为26km,平均站间距约为33km,点位布设均匀,网形结构合理。该系统完全覆盖本市及周边地区,满足全市农村土地调查中对城乡结合部高精度界址点、地物点定位的基本需求,同时还可以在野外作业过程中为各小组提供高精度定位和导航服务。
系统采用的徕卡最新一代GNSS参考站网软件,具有革新的网络RTK算法和主辅站概念,与其它同类软件相比,徕卡软件操作更便捷,效果更好。
系统采用基于固定IP的MPLS技术组建VPN网络,是网通的最新接入技术,保障了系统的稳定性,可靠和安全性;
各坐标系(1954北京坐标系,1980西安坐标系,CGCS2000,WGS84)之间的转换参数和该市似大地水准面模型(1985国家高程基准)可安装在RTK手薄中,实现了各种坐标系统化成果和正常高程的显示和输出,解决了作业过程中不同坐标系之间的转换方法,统一了全市坐标基准框架。
全球空间定位系统(GPS )技术的应用,全天候、坐标定位的作业模式,为该市第二次土地调查带来了革新性的技术基础,为权属界址点实地测量、新增图斑和现状地物坐标补测、GIS的数据库管理、网络化成果存储管理以及相关单位部门获取空间信息提供了全新的手段,实现了坐标权属调查土地的地类、位置、范围和面积等利用状况;准确地查清了国有土地使用权和集体土地所有权状况,提高了外业调查的精度和进度。
(三)地理信息系统(GIS)技术在第二次农村土地调查中的应用
地理信息系统(GIS)的数据库网络化运行从根本上改变了纸质成果存储和管理的传统方式;同时促进了成果的广泛应用和社会化服务。
MAPGIS是本次第二次土地调查数据库建设中常用的软件之一,广泛应用于全市各区国土系统的土地管理工作中。它采用工程管理模式,具备数据建库、数据编辑、变更处理、查询统计、汇总出图、成果输出及系统维护等主要功能。
1.数据库可以获取空间数据:能够进行分幅分层矢量化,根据专题分为不同图层,遵循分层规则,采用一致的图例。对于地类图斑,录入图斑的标识信息,核查图形数据和属性数据的图斑数目,保证了图形数据与属性数据的一一对应。能够保证数据间拓扑关系的完整性,可以进行图幅面积检查。单图幅的所有图斑面积之和与该图幅的控制面积应相等。
2.数据库建设可以获取属性数据:属性数据主要描述土地的数量、质量、利用现状、权属及其空间特征。土地利用现状属性数据库一般有图斑、线状地物、零星地物、行政区、自然保护区、基本农田保护区和耕地坡度等属性库。在获取属性数据的同时也可以与空间图形数据同步进行,也可以在空间图形数据编辑后进行。
3.数据字典的新建和编辑:数据字典是土地利用现状数据库设计的一项重要内容,它描述了数据库中属性字段的属性与组成,是数据值为常量的数据库,是一个规范属性数据库的元数据。MAPGIS土地利用数据库管理系统中,主要是对地类、权属、坡度等代码及所属部门、保护类别等信息的规范。本次新建数据字典行政区代码长度设置采用全国行政区国家编码标准,省级行政区编码长度为2位,县级为4位,县级以下为3位。例:AABBBB001002,AA为某省,BBBB为某市某区,001为某街道办事处,002为某村。
4.可以进行土地管理数据库的组建:MAPGIS土地管理数据库采用了层类的概念,以图幅为单位来管理地图数据,在纵向上以“要素层”来组织各图幅数据。MAPGIS土地管理系统可以提供给用户灵活直观的数据入库手段和强有力的数据查询途径。利用图幅与图幅间的线和区接边功能,消除相邻图幅间接合误差,能拼接成一幅完整的地图。将图形与属性数据连接后,进行同类文件拼接,将不同图幅的同一专题数据拼接在一起,形成整个县级行政区各专题的整体数据库。
5.土地管理数据库更新:土地利用现状数据库建成后,为保证土地利用数据库的现势性,要定期进行更新维护,这是土地管理工作的一项重要内容。根据外业采集的数据资料,利用MAPGIS可以对各种数据,包括行政辖区、地类图斑、线状地物、零星地物进行实时动态变更处理,以保证土地数据库的现势性。如图4所示:
整个第二次农村土地调查工作过程从配准套合信息到数据入库和调用,GIS软件技术贯穿其中。利用MAPGIS通过良好的数据组织形式能够建立一个安全、可靠、高效、实用的管理系统,来实现土地信息的快速查询、检索、修改更新、统计制表、分析预测和辅助决策。GIS系列图件成果能反映多种利用规划现状信息于一图,不仅使图形信息更直观更有参考价值,还提高数据准确度和精确度;检查功能避免了人工误操作,提高了数据的正确性;统一规范的数据属性,使数据的调用更便捷、更有效。GIS软件的数据处理、存储、建库方面功能在二次土地调查中扮演了重要的角色。
二、结语
二次土地调查中联合3S技术,采用“自动解译,现场导航,及时定位,自动量算、快速入库管理”的土地调查新模式;从而减轻了野外劳动强度,缩短周期节省了大量的人力和物力。为二次土地调查赢得了时间。利用遥感影像图自动判读,快速发现变化信息,外业及时定位确定范围,计算机自动量算面积,直接获取较高精度的数字化测量结果,土地利用数据库自动化变更,以及3S集成技术的不断成熟为土地调查新机制的建设提供了有益的尝试。提高了调查科技含量,简化了技术程序,减轻了第二次土地调查工作难度和负担,同时也保证了成果的准确性,提高了数据精度和作业效率。以3S技术为核心的土地资源信息技术正在被土地调查及相关部门所广泛应用。
参考文献
[1]中地软件编委会.MAPGIS农村土地调查数据库管理系统[R].武汉:中地数码科技有限公司,2008.
[2]毋河海.地理信息系统(GIS)空间数据结构与处理技术[M].北京: 测绘出版社,1997.
[3]李天文.GPS原理及应用[M].科学出版社,2003.
[4]陈晓玲.遥感数字影像处理导论[M].机械工业出版社,2007.
作者简介:赵京黔(1975-),男,贵州毕节人,工程师,研究方向:测绘地理信息系统;王海顺(1982-),男,河北临漳人,助理工程师,研究方向:摄影测量;张亮(1979-),男,河北定州人,工程师,研究方向:数字化测绘;魏苹(1979-),女,河北安国人,工程师,研究方向:测绘遥感;贾云生(1958-),男,山东泰安人,工程师,研究方向:工程测量。
关键词:3S技术;VRS;二次土地调查;数据库建设
中图分类号:F301
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2009)19-0060-03
第二次全国土地调查作为一项重大的国情国力调查是按照土地调查技术规程,充分利用现有土地调查成果,运用航天航空遥感、地理信息系统、全球卫星定位和数据库及网络通讯等先进技术方法,采用内外业相结合的调查形式,形成集信息获取、处理、存储、传输、分析和应用服务于一体的土地调查技术流程。通过对调查成果实行信息化、网络化管理,以满足经济社会发展及国土资源管理的需要。
一、3S技术在某市第二次农村土地调查中的应用
某市地势从西北向东南倾斜,山地、丘陵、平原依次呈阶梯下降。使各种植被垂直分布明显,土地利用类型多样,地类图斑复杂。由于收集到相关的土地资料为多种不同数据格式,作业时各种形式数据采集技术也因地制宜,因此数据利用时需要多种技术交叉使用。根据本市实际情况,现代3S 技术相关配套软、硬件设施都已具备,因此在二次土地调查数据库建设过程中联合3S技术对其进行作业是十分必要的。
(一)遥感技术(RS)在第二次农村土地调查中的应用
传统的作业方法以野外判读为主,其劳动强度大、周期长、效率低。随着遥感技术的发展,高分辨率,高光谱遥感以及雷达影像应用于土地资源调查技术革新日趋成熟,传统的土地利用更新调查方法不再适应当今社会的作业要求,而遥感技术室内判读是一种很好的方法。本方法是在室内已将已有土地利用数据库与调查底图(DOM)套合,参考原来调查数据进行预判解译,并在计算机中依据影像将解译的界线、图斑、地类等标绘在调查到底图上。对遥感影像进行特征分析:不同的地物有不同的特征,从色调、形状、阴影、纹理及影像结构等方面对拟被解译的可视地物要素进行影像的定性分析。室内对因变化不能够确认的地类或界线,分别用不同的线划、颜色、符号、注记等形式标绘在调查底图上。由野外核实作业过程中调查确定。如图1所示。
本次农村土地调查以县级行政区为基本单位,以1∶10000比例尺正射影像为调查底图。为了制作出适合土地更新调查使用的影像图,在确保影像的质量上运用了以下技术手段:
1.利用地面控制点数据对遥感图像进行几何校正。
2.进行遥感影像配准:影像配准是指将多图像的同名影像通过几何变换重叠,即实现影像与影像间地理坐标及像元空间分辨率上的统一。
3.遥感影像的融合处理:影像融合是一种将多源遥感影像数据在统一的地理坐标中,采用一定的算法将多幅影像合成为一幅新的图像的过程。融合后的影像整体高亮均匀,色彩反差适中,纹理色彩信息丰富,地物分异明显,没有出现重影或模糊不清,色调基本达到自然彩色的效果。
应用以上技术手段制作出满足本次土地调查的正射影像图,如图2所示。
遥感技术应用于第二次土地调查体现了许多优点:宏观、动态、便捷、客观性强、周期短,即可以在最短时间内得到最新的地面现势性数据,直观人为因素干扰小。大范围采用遥感正射影像图作业提高了第二次土地调查的工作效率,节约了调查成本,保证了土地调查结果的准确性与客观性。
(二)全球空间定位系统(GPS)在第二次农村土地调查中的应用
区别与传统土地调查采用卷尺量测、目视估算和图解计算为主的方式方法。本次土地调查作业中城市虚拟参考站VRS 、网络RTK、GEOxt解析法等为代表的现代测量技术、新手段的应用大大提高了调查成果的精度。如图3所示。
某市连续运行卫星定位服务系统是以系统管理中心为中心节点的星形网络。6个固定基准站均位于各区县市的合理位置,最大站间距约为41km,最小站间距约为26km,平均站间距约为33km,点位布设均匀,网形结构合理。该系统完全覆盖本市及周边地区,满足全市农村土地调查中对城乡结合部高精度界址点、地物点定位的基本需求,同时还可以在野外作业过程中为各小组提供高精度定位和导航服务。
系统采用的徕卡最新一代GNSS参考站网软件,具有革新的网络RTK算法和主辅站概念,与其它同类软件相比,徕卡软件操作更便捷,效果更好。
系统采用基于固定IP的MPLS技术组建VPN网络,是网通的最新接入技术,保障了系统的稳定性,可靠和安全性;
各坐标系(1954北京坐标系,1980西安坐标系,CGCS2000,WGS84)之间的转换参数和该市似大地水准面模型(1985国家高程基准)可安装在RTK手薄中,实现了各种坐标系统化成果和正常高程的显示和输出,解决了作业过程中不同坐标系之间的转换方法,统一了全市坐标基准框架。
全球空间定位系统(GPS )技术的应用,全天候、坐标定位的作业模式,为该市第二次土地调查带来了革新性的技术基础,为权属界址点实地测量、新增图斑和现状地物坐标补测、GIS的数据库管理、网络化成果存储管理以及相关单位部门获取空间信息提供了全新的手段,实现了坐标权属调查土地的地类、位置、范围和面积等利用状况;准确地查清了国有土地使用权和集体土地所有权状况,提高了外业调查的精度和进度。
(三)地理信息系统(GIS)技术在第二次农村土地调查中的应用
地理信息系统(GIS)的数据库网络化运行从根本上改变了纸质成果存储和管理的传统方式;同时促进了成果的广泛应用和社会化服务。
MAPGIS是本次第二次土地调查数据库建设中常用的软件之一,广泛应用于全市各区国土系统的土地管理工作中。它采用工程管理模式,具备数据建库、数据编辑、变更处理、查询统计、汇总出图、成果输出及系统维护等主要功能。
1.数据库可以获取空间数据:能够进行分幅分层矢量化,根据专题分为不同图层,遵循分层规则,采用一致的图例。对于地类图斑,录入图斑的标识信息,核查图形数据和属性数据的图斑数目,保证了图形数据与属性数据的一一对应。能够保证数据间拓扑关系的完整性,可以进行图幅面积检查。单图幅的所有图斑面积之和与该图幅的控制面积应相等。
2.数据库建设可以获取属性数据:属性数据主要描述土地的数量、质量、利用现状、权属及其空间特征。土地利用现状属性数据库一般有图斑、线状地物、零星地物、行政区、自然保护区、基本农田保护区和耕地坡度等属性库。在获取属性数据的同时也可以与空间图形数据同步进行,也可以在空间图形数据编辑后进行。
3.数据字典的新建和编辑:数据字典是土地利用现状数据库设计的一项重要内容,它描述了数据库中属性字段的属性与组成,是数据值为常量的数据库,是一个规范属性数据库的元数据。MAPGIS土地利用数据库管理系统中,主要是对地类、权属、坡度等代码及所属部门、保护类别等信息的规范。本次新建数据字典行政区代码长度设置采用全国行政区国家编码标准,省级行政区编码长度为2位,县级为4位,县级以下为3位。例:AABBBB001002,AA为某省,BBBB为某市某区,001为某街道办事处,002为某村。
4.可以进行土地管理数据库的组建:MAPGIS土地管理数据库采用了层类的概念,以图幅为单位来管理地图数据,在纵向上以“要素层”来组织各图幅数据。MAPGIS土地管理系统可以提供给用户灵活直观的数据入库手段和强有力的数据查询途径。利用图幅与图幅间的线和区接边功能,消除相邻图幅间接合误差,能拼接成一幅完整的地图。将图形与属性数据连接后,进行同类文件拼接,将不同图幅的同一专题数据拼接在一起,形成整个县级行政区各专题的整体数据库。
5.土地管理数据库更新:土地利用现状数据库建成后,为保证土地利用数据库的现势性,要定期进行更新维护,这是土地管理工作的一项重要内容。根据外业采集的数据资料,利用MAPGIS可以对各种数据,包括行政辖区、地类图斑、线状地物、零星地物进行实时动态变更处理,以保证土地数据库的现势性。如图4所示:
整个第二次农村土地调查工作过程从配准套合信息到数据入库和调用,GIS软件技术贯穿其中。利用MAPGIS通过良好的数据组织形式能够建立一个安全、可靠、高效、实用的管理系统,来实现土地信息的快速查询、检索、修改更新、统计制表、分析预测和辅助决策。GIS系列图件成果能反映多种利用规划现状信息于一图,不仅使图形信息更直观更有参考价值,还提高数据准确度和精确度;检查功能避免了人工误操作,提高了数据的正确性;统一规范的数据属性,使数据的调用更便捷、更有效。GIS软件的数据处理、存储、建库方面功能在二次土地调查中扮演了重要的角色。
二、结语
二次土地调查中联合3S技术,采用“自动解译,现场导航,及时定位,自动量算、快速入库管理”的土地调查新模式;从而减轻了野外劳动强度,缩短周期节省了大量的人力和物力。为二次土地调查赢得了时间。利用遥感影像图自动判读,快速发现变化信息,外业及时定位确定范围,计算机自动量算面积,直接获取较高精度的数字化测量结果,土地利用数据库自动化变更,以及3S集成技术的不断成熟为土地调查新机制的建设提供了有益的尝试。提高了调查科技含量,简化了技术程序,减轻了第二次土地调查工作难度和负担,同时也保证了成果的准确性,提高了数据精度和作业效率。以3S技术为核心的土地资源信息技术正在被土地调查及相关部门所广泛应用。
参考文献
[1]中地软件编委会.MAPGIS农村土地调查数据库管理系统[R].武汉:中地数码科技有限公司,2008.
[2]毋河海.地理信息系统(GIS)空间数据结构与处理技术[M].北京: 测绘出版社,1997.
[3]李天文.GPS原理及应用[M].科学出版社,2003.
[4]陈晓玲.遥感数字影像处理导论[M].机械工业出版社,2007.
作者简介:赵京黔(1975-),男,贵州毕节人,工程师,研究方向:测绘地理信息系统;王海顺(1982-),男,河北临漳人,助理工程师,研究方向:摄影测量;张亮(1979-),男,河北定州人,工程师,研究方向:数字化测绘;魏苹(1979-),女,河北安国人,工程师,研究方向:测绘遥感;贾云生(1958-),男,山东泰安人,工程师,研究方向:工程测量。