毕业设计论文-ArcGIS在农村土地承包经营权数据库检查中的应用.doc

毕业论文(设计)题 目：ArcGIS在农村土地承包经营权数据库检查中的应用 学 院： 资源工程学院 专 业： 测绘工程 学 号： 二一六年五月十六日ArcGIS在农村土地承包经营权数据库检查中的应用摘要：近年来随着地理信息系统的快速发展，ArcGIS以其强大的功能，超高的稳定性以及优秀的空间分析能力和二次开发能力，在测量生产中的应用越来越广范。本文以安徽省颍上县的农村土地确权工作为例，对ArcGIS的定义和在数据库的检查及应用方面做了详细的介绍。并对ArcGIS和CASS在农村土地承包经营权中的应用为参考进行了对比，得出ArcGIS在数据库方面的应用比CASS更为广泛。关键词：土地权属确认；ArcGIS ；数据库；拓扑目 录1.绪论41.1土地确权的背景41.2土地确权的意义41.3土地确权的政策依据41.4土地确权目标42.ArcGIS的介绍42.1什么是ArcGIS42.2 数据库的概述52.3 ArcGIS在农村土地承包经营权中的作用52.3.1 数据绘图52.3.2 数据库的建立52.3.3 数据库的检查62.3.4 公示图的制作63.ArcGIS在地块信息库检查中的实例分析73.1地块信息库检查的内容及目的73.2地块信息库检查的准备工作73.3 ArcGIS对地块信息库的检查83.3.1 线的拓扑检查83.3.2 线转面与属性挂接93.3.3 地块面与地块属性值的唯一性检查113.3.4 地块面的拓扑检查124. ArcGIS在家庭信息库检查中的实例分析134.1家庭信息库检查的内容及目的134.2家庭信息库检查的准备工作134.3 ArcGIS对家庭信息库的检查144.3.1 公共字段名称的检查144.3.2 身份证号码重复现象的检查155.ArcGIS与CASS在土地承包经营权中的对比176.总结17致谢词17参考文献18绪论1.1土地确权的背景作为传统的农业大国，耕地在我国历朝历代都显得尤为重要。目前，随着我国城镇化步伐的加快，大量务工人员进城，农村土地被闲置，由于二轮土地承包资料不全、面积不准、位置不明、四至不清等无法对土地进行有效利用，造成承包土地利用的浪费。因此，对农民承包土地进行确权颁证势在必行。1.2土地确权的意义及目的开展农村土地承包经营权确权登记颁证，是中央关于“三农”工作的重大部署，对于维护农民土地承包权益，巩固农村改革发展稳定大局具有重大的现实意义和深远的历史意。 开展农村土地确权，建立更完善的农村土地确权制度登记，可以确认按照农民承包土地的权利拥有、使用、获利和明确土地所有权的承包经营权；可以将所承包的土地，空间位置、面积和家庭的所有权证书及时和全面实施到户，加强农民市场主体地位和家庭承包经营管理的基础地位，能有效地避免由于不完整和不清楚土地所有权合同纠纷；对农村土地承包加强管理，切实解决实际问题，把农民的权益放在第一位；同时长期保持现有土地的承包关系的稳定，依照法律，促进土地流转，加快农村产权制度改革、和对农村土地资源的有效利用具有重要意义1.3土地确权的政策依据党的十七届三中全会时就提出了明确要求，2009年中央连续四年部署做好试点工作。2013年中央1号文件提出了明确的时间安排，要求“在5年内大体完成农村土地确权工作，有效的解决农民承包地的边界不明和亩数不正确等问题。”2014年中央l号文件对土地确权工作再次强调，为保证土地确权工作的顺利开展切实加强当地政府的组织和领导能力。同时，土地承包法和土地管理法以法律形式明确了农民对土地承包经营权的稳定和长期拥有，和为农村土地承包经营权确权登记工作提供法律依据。物权法更是把土地承包经营权界定为用益物权，进一步为建立农村土地承包经营权确权登记颁证制度提供了明确的法律依据1。1.4土地确权目标认真贯彻党的十八大和中央l号文件精神，深入贯彻落实科学发展观，坚持和完善农村基本经营制度，保持现有土地承包关系稳定并长久不变2。以农村集体土地经营权登记发证为借鉴，探索补充基本农田和农村一些未利用的土地等土地确权工作的新思路和新方法。以现有土地承包合同、权属证书和集体土地所有权确权登记成果为依据，查消承包地块的面积和空间位置，建立健全土地承包经营权登记簿3。妥善解决承包地块面积不准、四至不清、空间位置不明、登记簿不健全等问题，把承包地块、面积、合同、权属证书全面落实剜户，记录在册4。依法让农民享受有保障和更为充分的权利。规范土地承包合同文件管理标准，建立和完善电子文件管理的信息系统。2 ArcGIS的介绍2.1什么是ArcGIS在了解ArcGIS之前应该先弄清楚什么是GIS，所谓GIS就是Geographic Information System的英文缩写，GIS是一门集计算机科学、地理学和遥感学等为一体的新兴边缘学科，在测绘、环境、生态、城市规划和土地管理中有着广泛的应用5。ArcGIS是美国Esri公司研发的构建于工业标准之上的无缝扩展的GIS产品家族。它整合了数据库、软件工程、人工智能、网络技术、云计算等主流的IT技术，宗旨在为用户提供一套完整的、开放的企业级GIS解决方案。无论是在桌面端、服务器端、浏览器端、移动端乃至云端，ArcGis10都有与之对应的组件，并且可由用户自由定制，以满足不同层次的应用需求6。如果说应用行业，可是说是太广泛了，除了传统的地图领域，在城市发展的领域、地址、石油、军事、仿真等几十个领域都有涉及。本文主要阐述ArcGIS这款软件在农村土地承包经营权数据库检查方面的应用。 2.2 数据库的概述数据库，从字面意思来说就是存放数据的仓库。具体而言就是长期存放在计算机内的、有组织可共享的数据集合，可供多个用户共享，数据库中的数据按一定的数据模型进行组织、描述和储存，具有尽可能小的冗余度和较高的数据独立性以及易扩展性72.3 ArcGIS在农村土地承包经营权中的应用2.3.1数据绘图我单位测区位于安徽省颍上县，由于测区属于平原地带，地势平坦，农户可耕地比较规整，相邻地块间没有田埂造成实际地界不明显、航拍图地界不清晰、农户对地界争议较大。所以采用了实测和影像解析相结合的外业测量方法，即用RTK在农户的指引下进行外业数据采集，将采集回来的数据导入ArcGIS中结合航拍图像进行地块分布图的绘制。2.3.2家庭信息库的建立由于农村土地承包经营权数据库要求既能在数据库中反映农户信息还要反映地块信息，而且在实际操作中往往会出现农户家庭信息资料上交不及时的情况，所以采用地块信息库和家庭信息库分开建库的方法，在地块信息和家庭信息都已完善的条件下在进行数据合库，形成最终的数据总库。利用收集上来的农户家庭信息资料，结合县政府提供的公安信息、新农合信息先在excel表格里完成基本家庭信息的录入，待农户家庭信息录入完毕再将excel表格导入ArcGIS中，利用ArcGIS来完成我们家庭信息库的构建。如图21为在安徽颍上县制作的魏庄村家庭信息库图21 魏庄村家庭信息库属性图2.3.3数据库的检查以ArcGIS为平台建立的无论是家庭信息库、地块信息库还是最终的数据总库，都具有非常强的逻辑性、严谨性和完整性。因此，在整个项目进程中，数据库的检查都要定期进行，而且对数据和信息的要求都非常严格，以确保能及时发现数据库问题并加以改正。本文旨在详细阐述ArcGIS在数据库检查方面的应用，方法及步骤在下文都要详细的叙述，故在此不再赘述。2.3.4公示图的制作ArcGIS在农村土地承包经营权项目的后期还有一个重要的作用就是公示图表的制作，在经过前期数据的采集、家庭信息收集、地块分布图的制作、数据库的合并及检查并确定数据库没问题等工作后，就可以进行公示图表的制作了。通过公示图表的张贴公示，在公示期结束后结合村民反馈上来的信息，对数据库进行进一步的修改以确保数据库符合事实。图31为安徽颍上县陈屯村二轮公示期间使用ArcGIS制作的地块分布图（公示图）。图31使用ArcGIS制作的地块分布图（公示图）3 ArcGIS在地块信息库检查中的实例分析3.1地块信息库检查的内容及目的地块信息库的检查包括各个字段的内容是否存在空值及空格、地块名称（DKMC）在同一村民小组内是否有重复的现象、在地块面构成之前要对线进行拓扑检查、在构成地块面之后要对地块面进行拓扑检查、将录入的属性与地块面进行挂接后通过挂接和反挂接检查地块面跟属性是否为一一对应关系。地块信息库里面涵盖了外业阶段调查的地块信息，其中包括乡镇名、行政村、村民组、承包方、地块名称、承包方向、承包顺序、土地利用类型、地力等级和四至等。这些信息都要求要与实际相符并成一一对应的关系，这就要求地块信息库要具备逻辑性、严谨性和完整性。但在实际操作中，由于测量仪器的误差、测量员在与村民沟通中的语言障碍、绘图过程中对地块点的扑捉、后期信息录入过程中的输入错误等因素，会照成数据库中的信息与现实不符，或存在拓扑错误及地块面与属性点不能一一对应等问题的出现。由于数据库信息含量大，很多问题用肉眼难以发现，但这些问题在后期数据库合并及公示表和公示图的制作中会对数据库的严谨性产生极大的影响。定期、及时的使用ArcGIS对数据库进行检查能有效的规避此类问题的出现。3.2地块数据库检查的前期准备在对地块信息库检查之前需要完成地块信息的采集、将外业测量数据导入ArcGIS并用线绘制地块分布图，且要将每个地块都要附上采集回来的各种属性信息。3.3 ArcGIS对地块信息库的检查3.3.1线的拓扑检查 拓扑关系（ topological relation），指满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互关系。即用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的邻接、关联、包含和连通关系8。在内业画图阶段，采用的是利用线先画出一个个闭合的地块，在闭合的地块中添加地块点为该地块附上属性值，然后利用ArcGIS进行线转面的处理，这样相比起来直接用面画具有很大的优势。因为在画图中要将一个一个的地块点连接起来用线明显比用面要快很多，而且在用线来构面不存在面与面之间的缝隙和重叠。因为在直接用面做图的时候由于点的捕捉问题很容易出现人眼观察不到的小间隙和小的重叠面。但在利用线构面的同时也会遇到一些问题，如会遇到线相交、线重合，在地块中还容易出现肉眼难以观察到的悬挂点和伪节点。一些看似闭合的地块其实并没闭合，所以在进行线转面之前必须要进行线的拓扑检查。拓扑检查首先要点击开始编辑，选中所有线段，打断相交线，已达到在相交的地方分割所有选定要素并删除任何重叠的线段。打断相交线后在目录里面找到正在进行编辑的数据库点击右键在弹出框内选择新建拓扑，在弹出的向导内点击下一步，选择参与拓扑的要素类，这时我们要注意选择的为界址线（JZX），然后会看到在接下来的对话框内会弹出添加拓扑规则的对话框。在对话框内添加不能重叠、不能相交、不能有悬挂点、不能有伪节点、不能自重叠、不能自相交、必须为单一部分、不能相交或内部接触，如图32所示，然后点击下一步完成拓扑。将新建的线拓扑添加到地图中，点击界址线开始编辑将会发现编辑工具条中的错误检查器工具指示灯已经亮了，如图33所示，表示可以对当前的错误进行拓扑了。点击错误检查器并在弹出的对话框内选中显示所有的错误检查，把仅搜索可见范围内前的对号去掉表示即将对所有的线段进行拓扑错误的检查。计算机进行计算后会把所有的错误以对话框的形式弹出来，如图34所示。将错误检查器中检查出来的错误进行修改即可完成线的拓扑工作。图32 线拓扑规则的添加图33 拓扑错误检查工具条图34 线拓扑检查结果3.3.2线转面与属性挂接经过前面的拓扑检查，如果确定各条线段已经没有拓扑错误即可进行线转面的工作。前面讲到，用线作图不仅能提高工作速度，而且能避免用面作图带来不能轻易检查出来的地块间隙的问题。但无论用哪种发法都是要将各个地块以面的形式出现在数据库中，用线勾勒出来的只是地块的轮廓和形状，并不是一个地块面。所以要将拓扑过的界址线转化成面来构成地块面。在对界址线进行编辑的状态下打开ArcToolbox，选择数据管理工具-要素-要素转面，会弹出如图35的对话框。输入要素选择界址线，输出要素可以选择你想存放该要素的文件夹，点击确定。待计算机处理完毕，我们会发现当用鼠标点击人一条边是选中的不再是一条线，而是整个地块面，如图36所示。经过上一步的操作，已经得到了一个个的地块面，但这些地块面还没有属性。在前期画图过程中为了表示地块的属性，在每一个地块内都添加了一个地块点，为该地块点赋值以此来表示该地块的属性。现在要做的就是如何把地块点的属性值赋到地块面中。在ArcGIS的工具箱中，找到分析工具，点击进入可任意看到叠加分析这一命令，再点击进去就可以看到空间连接这一栏，点击进入在弹出的对话框中可以看到目标要素、连接要素和输出要素。在本次操作中目标要素即指地块面，连接要素指地块点，输出要素为连接面。连接面就是已经赋值过地块属性值得地块面。 图35要素转面对话框 图36地块面图3.3.3地块面与地块属性值的唯一性检查在一个完整的地块数据库中，一个地块面对应一个属性值，但在上面一步对地块面进行属性值赋值的过程中我们会发现，有些地块面的属性值为空，有些地块面的属性值为两个或两个以上。之所以出现这种情况是因为在前期内业画图阶段，有些地块的宽度非常的窄，在点属性点的时候常常会将属性点点到与之相邻的地块当中去，这样就造成该地块面中没有属性点而相邻地块中确有两个属性点。还有一种情况是在一块大地块中，里面农户很多导致地块被分的很细。例如一个大地块中有20户，在绘图员进行绘图过程中因为没看清楚只点了19个地块点，这就导致在这20个地块中有一个地块是没有属性值的。在属性值检查中，先观察并记录下地块点的个数和地块面的个数，如果地块点的个数小于或等于地块面的个数，就使用正挂接的方法。即利用空间连接，目标要素选为地块面，连接要素选为地块点，生成连接面。打开连接面的属性列表，里面有一个名字为Join Count的字段，对字段进行属性选择，如果一个地块面对应一个地块点则Join Count的值为1，如果一个地块面内没有地块点，Join Count的值为0，找出Join Count的值为0的连接面进行核查。如果地块点的个数大于地块面的个数，就使用反挂接的方法。即利用空间连接，目标要素选为地块点，连接要素选为地块面，生成连接面。打开连接面的属性列表，里面有一个名字为Join Count的字段，对字段进行属性选择，如果一个地块点对应一个地块面则Join Count的值为1，如果一个地块点上没有地块面，Join Count的值为0，找出Join Count的值为0的连接面进行核查。在核查并修改后重复以上步骤，直至正反挂接都没问题。图37 空间连接图3.3.4地块面的拓扑检查当对面进行过属性赋值后，点击每个面在属性列表中都可以看到该面所对应的信息。在用线构面过程中，很容易出现两个地块面重叠的现象，但这种问题在线拓扑中检查不出来，因为严格意义上线只是构成了一个封闭的多边形，并不是一个独立的面。这种问题当地块面以面的形式出现时就会暴露出来，所以要对地块面进行面拓扑，消除重叠面对数据库的影响。如同线拓扑一样，在停止编辑的状态下打开所在数据库目录，新建拓扑，选择对地块面进行拓扑，拓扑规则选为不能重叠。把新建的面拓扑添加到地图中，对地块面开始编辑，在错误检查器中进行全部范围内的错误检查。在弹出来的对话框中就可以看到有重叠的地块面，视情况处理每一个重叠面。图38 地块面的拓扑4 ArcGIS在家庭信息库检查中的实例分析4.1家庭信息库检查的内容及目的家庭信息库的检查内容包括乡镇名称、村名、组名的命名正确性检查、承包方编码的唯一性（包含是否跳号）和承包方编码前14位与组名的对应关系检查、户主名称和对应的身份证号码唯一性检查、户主的名称和承包方编码对应性检查、户主名称及其身份证号码与承包方编码对应性检查、成员名称和对应的身份证号码检查、性别和对应的身份证号码倒数第二位单双数检查（男为奇数、女为偶数）、成员关系合法性检查（例如：出现年龄小的是年龄大的父亲，张三的老婆错误的归为李四的家庭中）、承包方联系电话检查（重点核查不同户的联系电话一样的情况，更不能联系电话缺失）、备注内容检查等。家庭信息库里包含着承包农户的信息及家庭成员的基本信息，在最终的数据库中每一个地块的属性信息除了外业阶段采集回来的地块属性信息外还有就是每一个地块的承包方及家庭成员信息。由于数据库的严谨性，在合库之前不仅要对地块库进行数据检查，也要对家庭信息库的数据进行详细的检查。4.2家庭信息库检查的准备工作家庭信息库检查之前首先要完成承包方及家庭成员信息的收集工作，信息的录入工作以安徽颍上为例，在外业调查阶段中，各个乡镇都以村民小组为单位为测量单位提供了承包方调查表、承包方身份证复印件、承包方家庭成员信息及承包方家庭户口本复印件。为了使家庭信息的录入更为高效和准确，在相关部门的协调下取得了各个乡镇的公安信息。结合公安信息进行家庭信息的录入，以公安信息为基础结合收集上来的农户资料先利用excel进行信息的表格填充，待信息填充完毕将excel导入ArcGIS按照模板中进行数据建库。图41 家庭信息的表格录入4.3 ArcGIS对家庭信息库的检查4.3.1公共字段名称的检查利用ArcGIS对公共字段（乡镇名、行政村、村民组、户主姓名与户主关系）进行属性选择如图42所示。以安徽颍上十八里铺镇为例，对于十八里铺镇魏庄村的数据库而言，乡镇名字段只能为十八里铺镇，村民组字段只能是魏庄村。在检查过程中可能发现字段中可能还会出现十八里铺乡，这时要把别名的信息给选择出来进行字段计算。对于行政村和村民组字段也是利用按属性查询检查名字是否符合行政名称，对于户主户主姓名，要核查是否存在空的字段，与户主关系是否合理。图43字段检查图示4.3.2身份证号码重复现象的检查由于村民小组递交上来的信息是以家庭为单位进行制作的。有些已经分户的农户可能会做两份承包方调查表，这就导致一个人可能会在两个家庭承包方调查表中都会出现。在家庭信息录入时这些问题不能及时的发现，而每一个身份证只能对应一个人，所以在家庭信息库中会出现一个身份证多次出现的情况。利用ArcGIS的汇总统计数据功能对身份证进行检查。在对数据库开始编辑的状态下，打开ArcToolbox,选择分析工具-统计分析-汇总统计数据。输入表选择家庭信息库，输出表选择文件输出所存放的文件夹位置，统计字段为OBJECTTD 统计类型为SUM即求和的意思，案例分组字段选承包方和身份证，如图44所示，进行统计分析。在生成的列表中，如图45所示，FREQUENCY为身份证出现的次数，把FREQUENCY不为1的身份证挑选出来进行核查。图44字段的统计分析图示图45 统计结果5.ArcGIS与CASS在土地承包经营权中的对比农村土地确权工作不仅是要对农民土地权益进行保护，还是要建立起农村土地承包经营权的数据库。实行对农村土地信息化。规范化的科学管理。目前在做土地确权工作的单位主要分为三种作业方法，第一种：外业画图跟内业建库都使用ArcGIS，第二种：外业画图使用CASS然后把数据转化到ArcGIS进行内业建库，地三种：外业画图跟内业建库都使用CASS。大多数单位都是采用前两种方法进行作业，虽然ArcGIS跟CASS都是测量工作中的常用软件，但由于CASS是基于CAD的基础上研发的，起步比较早所以更倾向于图形绘制，主要目的是为了确定图形元素的几何位置与几何形状，是无法存储多项属性值的9。而ArcGIS是随着近些年地理信息系统的发展而产生的，他的优势就是数据库的建设，可以为地物赋予大量的信息和属性值。所以在数据库方面ArcGIS具有更大优势。在外业绘图中，常常会出现面积调整的问题，在土地确权刚开始时由于技术路线上的不成熟，更多人倾向于使用CASS画图，因为ArcGIS没有专门用来调整图形面积的功能，而CASS里却有直接调整图形面积的工具栏选项。但随着确权工作的进行，很多关于ArcGIS的面积分割插件被开发了出来，跟CASS一样可以任选一边直接输入分割面积即可，也可以对一地块按比例进行分割，非常方便。这进一步缩小了跟CASS在外业画图方面的差距。ArcGIS还具有很强的可塑性，很多它比CASS的不足可以通过插件的编写进行弥补，所以我认为在土地承包经营权的工作中ArcGIS的功能更强大，接受范围更为广泛。6.总结随着土地确权工作的持续进行，越来越多的关于做好土地确权工作的新方法、新思路被提了出来。基于ArcGIS上的各种插件也被开发了出来，使得确权工作能够更加的轻松高效。由于土地确权工作的信息量大、时间长、步骤多，使得土地确权数据库的数据量很大。在日常工作中由于数据库的严谨性高，人在面对庞大的信息量面前难免会出错，所以很有必要要定期的对数据库进行检查。在进行数据库的检查时，一定要细心，严格把握数据的完整性和逻辑性。而且在对数据库进行修改时要养成定期备份的习惯，避免数据的丢失和破坏。相比与CASS，由于ArcGIS在数据库建设方面的优势使得其土地确权工作中的应用更为广泛，相信在未来ArcGIS在地理信息系统系统方面会做的更好，走的更远。致谢本篇论文是在邹丹老师的指导下顺利完成的，衷心感谢邹丹老师在论文撰写过程中自始至终的悉心指导和亲切关怀。从论文选题、研究路线制定、理论分析、论文的修改到论文的最终定稿，都倾注了老师大量的心血。邹丹老师严谨的教学态度、扎实深厚的专业知识和宽厚的为人风范都令我由衷敬佩，是我学习的楷模。四年的本科求学之路，收获颇丰，感触亦深。值此论文完成之际，感谢资源工程学院测绘专业的老师及院领导在我的生活和学习中给予的关怀和帮助；感谢福建省国土测绘院的所有同事在我实习期间的耐心指导和无私的帮助；感谢2012测绘工程班的全体同学，是他们给我带来了欢乐、帮助和温暖，与他们相处的时光我将铭记终生。同时，我还要感谢默默支持我的家人，他们一直以来在学业上不断的鞭策我、支持我、帮助我，使我始终充满动力和勇气。最后，感谢百忙之中评阅本论文并提出宝贵建议和意见的各位专家、学者，感谢参加答辩的各位评委老师。参考文献1 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