基于GIS的县级农村土地调查数据建库研究-毕业论文

南阳师范学院20XX届毕业生毕业论文（设计）题 目： 基于GIS的县级农村土地调查数据建库研究 完 成 人： 班 级： 学 制： 专 业： 地理信息系统 指导教师： 完成日期： 目 录摘要(1)1前言(1) 1.1选题背景(1) 1.2国内外研究状况(2)2县级农村土地调查数据库建设(4)2.1数据库基础资料准备(4) 2.1.1内业判读(4) 2.1.2外业调查(5)2.2数据库建设技术流程(6)2.3基础资料预处理(7) 2.3.1矢量数据套合(7) 2.3.2外业调查底图制作(7) 2.3.3外业成果矢量化(7) 2.3.4投影带转换(8) 2.3.5图幅拼接(8) 2.3.6矢量数据检查(8)2.4数据库建设(9) 2.4.1图形数据采集(10) 2.4.2拓扑关系构建(10) 2.4.3属性数据采集(10) 2.4.4数据检查与入库(10)3结语(11)参考文献(11)Abstract(12)基于GIS的县级农村土地调查数据建库研究 摘要：土地调查是国家基础性、战略性调查,目的在于全面掌握区域土地利用类型、数量、分布和权属状况,满足经济社会发展及土地资源管理的需要。土地调查数据库的建设对于及时更新土地利用数据,加快实现国土资源信息化、标准化建设具有重要意义。本文基于ArcGIS软件平台,在提出土地利用数据库设计目标的基础上,阐述了数据库结构与功能设计,并对建库过程中的图形数据采集、图幅接边等问题进行了分析。系统的实现将对县域土地基础数据的信息化管理具有重要意义。关键词：土地调查;数据库; ArcGIS1前言1.1选题背景 国土资源信息化建设是制定我国资源安全战略和建立国土资源可持续供给保障体系的重要依据与技术支撑1。土地调查作为摸清我国土地家底的国情国力调查，是进一步加强和改善土地管理的基础工作2。土地调查的目的是全面掌握区域土地利用状况,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，满足经济社会发展、土地宏观调控及国土资源管理的需要3-4。其中，土地调查数据库作为国家基础数据库，也是国家空间信息基础设施的重要组成部分5。通过对调查成果的信息化、网络化建设，为土地管理部门提供现代化的技术手段，同时，在统一标准要求下，实现国土信息资源共享。县级土地利用数据库建设则是“金土工程”中基础数据库建设的重要组成部分，它的完成将是国土资源电子政务管理信息化系统建设的重要步骤之一。ArcGIS是一种大型地理信息系统软件,是一个集图形、图像、地理、测绘、属性等数据的编辑、处理、校准和维护的大型智能软件,提供了较完备的矢量空间分析、空间数据库管理、DTM分析、拓扑空间分析和叠置分析功能。在我国，土地权利制度是农村土地制度的核心。随着农村规模的不断扩大，村土地权属和土地利用现状发生了很大变化，现有的地籍图件已经无法满足地籍、地政管理工作的需要，而且我国农村土地权属管理中还存在着土地权属争议复杂、处理难度大、立法模糊适用法律不统一以及基层土地权属管理制度不够完善等一系列问题，所以明确土地权属是十分必要的6。除了依靠政府职能对土地权属进行调查外，还需借助先进的科学技术，使土地权属管理实现规范化、科学化。国土资源部先后提出“金土工程”、“数字国土”等项目，带动了土地信息系统的发展与建设7。GIS是20世纪60年代以来发展起来的一门新兴技术，是一种在计算机软硬件支持下，对地理数据进行输入、存储、检索、运算显示和综合分析的应用技术系统。其强大的地理数据可视化功能、空间数据库管理功能及空间分析功能，为土地信息化管理提供了强有力的技术支撑。利用网络技术，计算机技术及GIS技术可以方便地解决传统管理方式存在的问题，从而实时、高效、规范地进行土地信息管理。土地信息具有空间属性，而GIS又是专门处理空间信息的，因此用GIS软件进行管理成为最佳选择。1.2 国内外研究状况土地是人类赖以生存和发展的宝贵资源和资产，它是有限且不可再生的，因此加强土地管理显得越来越重要和急迫。地籍管理是土地管理的核心部分8，而权属管理又是地籍管理的重要组成部分。土地的归属和利用对于一国经济制度和政治制度的确立和运行有着及其重要的影响。建立土地调查数据库，可以进一步加强农村土地管理，做好农村土地调查工作，及时掌握农村土地权属现状，更好地维护土地使用者、所有者的合法权益。对土地信息的需求可以追溯到文明化开始阶段，为了生存需要了解土地条件等信息9。最早的土地所有权记录可追溯到公元前3000年的古埃及。公元300年，古罗马帝国对其所控制的土地进行了测量，用于登记所管辖土地，并将其作为财政记录的基础。1807年，拿破伦下令编制地籍图件和地籍记录，从而建立了欧洲地籍系统的基础。在拿破伦时代，有专职人员负责土地所有权转让和地契登记工作，记录上显示地块的位置及所有者，并赋予地块编号、面积、土地利用和土地价值。加拿大在60年代建立了世界上第一个地籍信息系统；美国从航天遥感卫星的问世就十分重视土地利用图的编制，至1977年11月底，其30%领土的土地利用图和植被覆盖图已编制完成；德国于1983年将各州地籍登记的全部内容按统一的格式建立地籍数据库，使用者可以随时以人机交互的形式对数据库进行查询、检索。90年代以来各发达国家纷纷建设综合性的土地管理系统。澳大利亚Western Australia州国土管理部实施了Smart Plan计划，设计和研制土地信息查询子系统，向远程电话访问、政府网络用户、DOLA内部用户、问讯处的一般公众等四类用户提供服务，该项目于1997年11月完成了共1205页的功能需求规格分析，于1999年底启用。荷兰地籍署于1990年建立了地籍信息（非图形）的联网查询，紧接着1997年又完成全国地籍图数字化，并被纳入荷兰国家地理信息交换站中。纵观世界范围内土地信息系统的发展历程，土地信息系统的准备时期是在20世纪50年代，土地信息系统的产生时期是在20世纪60年代，土地信息系统的形成时期是在20世纪70年代，土地信息系统的示范时期是在20世纪80年代，土地信息系统的发展时期是20世纪90年代10。我国的GIS发展起步较晚，在上世纪80年代开始土地资源信息系统及数据库的建设，在渡口、二滩地区建立了我国第一个地理信息系统模型以及全国范围的空间数据库实验方案，建立了 1：1 百万国家土地基础信息系统和全国土地信息系统。随着GIS进一步发展，进入90年代后，海南省于1990年利用GIS信息系统，建成了海南省国土资源现状空间数据库。1994年原国家土地局组织北师大，中科院遥感所以及北京农业大学采取这种监测技术对全国19个城市的土地利用状况进行了监测，监测结果得到了中共中央国务院领导的高度重视；1996年，又将监测范围扩大至70个城市取得了遥感技术在土地利用动态监测中产业化的应用。而组件式 GIS开发平台的出现缩小了我国与发达国家 GIS 软件之间的差距，为我国建设中小型GIS 应用系统带来了新的机遇。2县级农村土地调查数据库建设2.1数据库基础资料准备土地信息资料是土地调查数据库建设最基本也是最核心的资料,可通过外业调查和内业判读获得，主要包括:（1）土地调查成果资料:外业调查工作底图(原始调查图件)、农村土地调查记录手簿、土地权属界线协议书、土地权属界线争议原由书、土地权属调查表;（2）遥感影像资料:覆盖县行政区域的遥感正射影像资料;（3）其他资料:土地的征用、划拨、出让、转让等相关资料、建设用地审批文件等。2.1.1内业判读内业判读即依据正射航摄影像图，结合土地利用更新数据、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进行内业判读，对图斑的大小、形状、位置、纹理、色调等特征进行对比分析，进一步对图斑进行划分和对地类进行标注。将图斑和现状地物绘制在外业调查工作底图上，经检查合格后进行外业核查和补充调查。内业判读的简单流程如图1所示。正射航空影像图绘制图斑界土地利用现状更新数据绘制线状地物标注地类码标注零星地物线状地物记录表疑问图斑记录表零星地物记录表线状地物层地类图斑层零星地物层图1内业预判流程 内业判读需注意的问题：地类判读。严格按照土地利用现状分类的地类含义来确定用地类型，保证地类认定的唯一性。线状地物并行时的处理。线状地物并行的情况有：均为双线表示的线状地物并行；双线表示的地物与单线表示的线状地物并行；均为单线表示线状地物并行三种。如双线表示的地物与单线表示的线状地物并行时双线线状地物准确调绘，单线线状地物也同时调绘，但以双线作为图斑界限，单线线状地物可不参与图斑造线。村庄周围，菜地、坑塘、荒地的归并。村庄周围的坑塘、房前屋后的菜地、晾晒场、临时打谷场、荒地等设施农用地原则上是归为村庄内。耕地边缘的界线。以不扩大耕地面积为原则，耕地边缘的地类界线应准确绘制在耕地边缘线上。2.1.2外业调查将内业判读整理出来的地类图斑以及线状地物信息打印输出外业调查工作底图。外业调查以村为单位进行，到实地对行政界线与土地权属界线进行调查、地类的调绘和线状地物的调绘等内业要求调查的内容进行核实、修正或补充调查；对内业不确定或无法解释的疑问图斑做重点调查；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资料。外业调查的流程如图2所示。内业预判成果图线状地物调绘地类核实零星地物调查新增地物补测路线规划线状地物记录表疑问图斑记录表零星地物记录表新增地物记录表土地权属调查正射航空影像图土地权属确认权属争议处理调查工作流程调查工作原则外业调查底图图2外业调查工作流程示意图外业调查需注意的问题：(1) 线路规划：线状地物的调绘。调绘线状地物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； 疑问图斑的确认。对疑问图斑，外业调查时进行现场确认判定后直接绘制在外业调查底图上，标注地类码，并实地核查内业调绘的地类界线是否正确。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 100平方米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。(2) 土地权属调查：土地权属的确认，简称确权。具体确认方式有：A.权源确认。权利人能够出示权源文件的。B.指界确认。指界确认是基于双方共同认定土地边界来确认土 地所有权或使用权界线和归属。C.协商确认。协商确认方式是基于双方均不能提供权源文件，或相邻权属单位双方对权属边界认识不一致时，本着互谅、互让、团结、相互尊重精神，通过协商确权，确认土地所有权或使用权界线。D.仲裁确认。对双方权属争议的土地，当双方都能出示不一致的有关文件且双方又互不相让时，上级主管部门可充分听取双方对土地权属的申述，经综合分析，合理地进行裁决确权，确认土地所有权或使用权界线或归属。土地权属争议处理，土地权属争议，是指土地所有权或使用权归属的争议。根据土地权属争议处理办法（2003 年 1 月 3日国土资源部令 17 号公布，自 2003 年 3 月 1 日起施行），在农村土地调查中，土地权属争议按下列原则处理：协商解决；行政处理；搁置争议。土地权属调查工作流程包括：制定方案、人员培训、宣传工作、资料准备、指界通知、实地调查、资料整理。土地权属调查工作原则有：沿用性原则、完善性原则、重新确权原则。2.2数据库建设技术流程 土地调查数据库的建设是以ArcGIS土地调查数据库建库系统为平台,以外业调查成果为依据,通过矢量化、手工录入分别采集图形、属性等数据,在此基础上建立1：1万土地调查数据信息系统。县级农村土地调查数据库建设流程如图3所示。平面坐标系统和投影方式等精度矢量数据 检查修改主要内容检查修改现势性N是否合格Y元数据制作数据拼接元数据制作数据拓扑检查修改检查修改NN是否合格是否合格 YY元数据文件数据入库图3农村土地调查数据库建设流程图2.3基础资料预处理2.3.1矢量数据套合矢量数据可通过两种方式获取,一种是通过内业预判、外业调查等手段直接对数字正射量影像图DOM数据进行矢量化从而得到具有现势性的矢量数据;另一种是通过土地更新调查数据库得到矢量数据。由于土地更新调查数据库的建设是以北京54坐标系和全国土地分类为基础,而二次调查则是以西安80坐标系和第二次土地调查土地分类系统为基础,所以首先要进行坐标系转换及地类转换。由于54坐标系转换至80坐标系后会有一定的坐标偏移,所以在进行坐标系转换之后要将矢量数据对照DOM影像进行微调。2.3.2外业调查底图制作将转换调整好的矢量文件套合遥感正射影像,进行仔细的检查核对,并附上村级以上的地名、地类图斑标注和线状地物标注,外加图廓和图例信息,形成了外业调查工作底图。2.3.3外业成果矢量化利用ArcGIS10.1矢量化平台,将外业调查底图上修改及新增的内容分层进行矢量化,并录入其属性信息。线要素主要包括行政界线、地类界线和线状地物,矢量化精度要求图形定位误差小于0.2 mm，线划偏移距离小于0.3 mm，整体形状与实际形状保持一致。点要素按级别、分类、分层采集,主要包括图斑地类编码、线状地物宽度、主要水系、公路、铁路等地理要素注记。采集零星地物前应该先用相关软件建立底图属性结构,然后根据具体点位采集并配赋属性。若调绘底图上的图斑编号、地类编码与外业调查记录不一致,以外业调查记录为准。2.3.4投影带转换县级农村土地调查数据库的数据投影方式采用3度分带的高斯投影,所属行政区横跨36度、37度两个坐标带。通常我们将一个投影带的平面直角坐标系,换算成另外一个投影带的平面直角坐标11，就是为了解决不同投影带之间测量成果的换算和联系,就是根据研究区的实际覆盖范围,统一将数据转换到37度带。2.3.5图幅拼接 要进行图幅的拼接处理是因为扫描误差、校正误差,以及基础图件纸张收缩特性都会导致相邻图幅接合处产生裂隙,。图幅拼接是指把被相邻图幅分割开的同一图形对象不同部分拼接成一个逻辑上完整的对象，包括图形接边和属性接边。将县域内的所有矢量数据进行拼接及拓扑处理,形成最终的入库数据,包括行政区、行政区界线、坡度图、地类图斑、地类界线、线状地物、零星地物、权属地物、地类图斑注记、基本农田保护片(块)、基本农田保护图斑。2.3.6矢量数据检查严格按照土地利用数据库标准12以及第二次全国土地调查县级土地调查数据库建设标准补充规定要求,采用软件自动逻辑检查结合工作人员自检、检查员专检、技术负责人抽检的三级检查制度,对矢量化阶段工作的图形数量矢量化、矢量数据拼接、属性信息输入等步骤成果进行全面检查。检查内容包括矢量数据几何精度和拓扑检查,图形和属性数据一致性检查,接边精度和完整性检查等。2.4数据库建设通过内外业的工作，建库的基础资料等已准备完毕。根据1:10000比例尺正射航空影像图扫描的到的栅格数据，用ArcGIS进行几何校正、几何变换、投影变换等工作队栅格数据进行矢量化提取建库所需要的信息。对土地调查的图形和属性数据进行整理，进行相关软件操作，从而形成土地利用数据库。建库流程如图4。准备工作1:1万正射影像图扫描图件镶嵌配准分层矢量点文件线文件矢量化检查不合格拓扑重建录入属性数据数据分层图幅拼接数据检查不合格数据建库检查图4数据库建库流程2.4.1图形数据采集根据1：1万正射影像图，内外业相结合，用ArcGIS软件对准备好的内外业信息进行矢量化。在要素类分层的基础上，按照要求进行分层矢量化。注意：单幅图矢量化完毕后要进行自检，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。2.4.2拓扑关系构建构建拓扑关系要选择添加拓扑规则，按照要求添加。如下表：拓扑规则名称拓扑规则含义Must not overlap不能相互重叠Must not Intersect不能自相交Must Not Have Dangles不允许存在悬挂2.4.3属性数据采集 矢量化和拓扑差错彻底完成之后，还需要在ArcGIS中对点、线、面录入属性。2.4.4数据检查与入库对内业处理过的数据进行检查对照，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；图幅拼接没处理好，有缝隙。以上数据检查无误后即可进行建库。将完成好的数据导入软件中数据库就建成了。如图5。图5卧龙区安皋镇安皋村土地利用数据库3结语我国当前的地籍管理工作正朝着以土地调查为基础、产权管理为核心、地籍管理信息化系统建设为重点的方向发展。县级农村土地调查数据库建设具有很重要的历史意义,它真正实现了四库合一,即土地利用数据库、基本农田信息数据库、DOM影像数据库和DEM高程模型数据库合而为一。它的建成不仅能为国土资源管理部门的日常业务工作提供详细的土地利用信息,还可以为土地管理、土地变更、土地利用规划、土地定级与估价、土地用途分区等提供基础数据。同时也可为农用地转用制度、建设项目用地审批管理制度和土地利用动态监测的建立奠定基础,具有较广的应用领域。因此加快县级农村土地调查数据库的建设并保证其精度具有重要的意义。土地调查数据库系统将作为土地管理的基础,基于ArcGIS平台的土地利用数据库系统的建立将加快土地利用管理信息化的步伐,将有助于进一步实现土地基础信息数据在各级土地管理部门及相关部门之间的共享,加快“数字国土”工程的建设。同时,土地调查成果可以作为“数字城市”建设中统一、基础的地图管理平台13。参 考 文 献1 王广华.国土资源信息化与可持续发展 J.资源产业,2002, 4(6): 21-252 李迪华,袁弘,王鑫.对我国土地利用调查体系的思考及建议J.资源与产业, 2009, 11(4): 116-1203 国土资源部.第二次全国土地调查总体方案系列解读之一J.国土资源通讯, 2007(9): 64-674 国土资源部第二次全国土地调查总体方案系列解读之二J.国土资源通讯, 2007(11): 5-155 张定祥,李宪文,刘光成,等.土地调查数据集成与存储技术现状及发展趋势J.中国土地科学, 2004, 18(6): 50-566 张健源，张斌.关于土地权属调查的探讨J.山东科技大学学报自然科学版，2007，6(26):66-67.7 张艳.基于.NET 平台和 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