ArcGIS在建阳市城镇地籍调查建库中的应用

PAGE15题目：ArcGIS在建阳市城镇地籍调查建库中的应用专业：测绘工程【摘要】：当前,随着我国国民经济和城市建设的快速发展,使得地籍信息变更频繁,城镇土地利用及土地权属发生了很大的变化,面对如此变更频繁、数量巨大、来源丰富的地籍信息,传统的地籍管理方法已经不能满足现代化土地管理的需要。在全国第二次土地调查工作的背景下,以建阳市城镇地籍数据库的建设实践为基础，本文主要介绍了ArcGIS软件和城镇地籍调查的主要内容，通过建立建阳市地籍数据库来阐述ArcGIS在建库中的应用，并说明了ArcGIS建库的成果及优势。【关键字】：ArcGIS城镇地籍调查数据库拓扑目录TOC\o"1-3"\h\u323341引言 29671.1课题背景及意义 2197061.2课题研究内容 2310352ArcGIS软件的介绍 2242882.1ArcGIS的介绍 2104692.2ArcGIS桌面产品 2274942.2.1ArcMap概述 2199412.2.2ArcCatalog概述 3177453城镇地籍调查的主要内容 4275223.1城镇地籍调查 5225253.2城镇地籍调查的技术路线 5102613.3地籍调查数据库 579694ArcGIS在地籍建库中的应用 6195065ArcGIS在建阳市建库中的具体应用 7301655.1建阳市建库工作流程 8160625.2数据建库 9291075.2.1建库前的准备工作 9139535.2.2数据格式转换 9245145.2.3完善坐标属性 928005.2.4拓扑处理 9109505.2.5数据检核 11257475.2.6数据入库 11130425.2.7建库成果 11157326ArcGIS建库优势 12169577总结 1330558致谢 1415416参考文献 151引言1.1课题背景及意义城镇地籍调查是第二次全国土地调查的一项重要内容，目的是全面查清城市、建制镇内部土地利用和权属状况，确定每宗土地的位置、界线、数量、用途等，编绘地籍图和宗地图，形成数据、图件、表册等调查资料，建立地籍数据库及管理系统。实现地籍管理服务自动化、网络化和信息化，满足土地宏观调控、土地利用总体规划编制、土地各项严管措施落实、国土资源信息社会化服务的需要【1】。当今社会随着计算机技术、数据库技术、尤其是GIS技术的发展，大大提高了土地利用工作信息化的管理进程，以GIS技术为核心建立土地利用规划管理信息数据库是极为必要的方式。ArcGIS组件是GIS软件较为成熟的，具有强大和完善的数据编辑、处理、投影转换、地理分析、空间处理等多种功能。地籍信息系统属于地理信息系统范畴，利用GIS强大的空间数据处理技术来建设城市地籍数据库，能够实现地籍图文数据的一体化管理，是现代地籍管理发展的方向。而城市地籍信息系统中，地籍数据库的建设是重中之重。城镇地籍建库是为了更好地信息化管理城镇地籍数据，而在建库过程中借助ArcGIS平台能使得数据成果更加完善。1.2课题研究内容本文主要以建阳市城镇地籍调查建数据库为例，讲述ArcGIS在建数据库中的具体应用。本文的主要内容有：第一部分，有关ArcGIS软件的介绍。第二部分，介绍城镇地籍调查的结构。第三部分，论述ArcGIS在建地籍数据库中的应用。第四部分，再以建阳市地籍数据库为例，具体说明ArcGIS在建库中的应用。第五部分，最后具体论述ArcGIS软件建库的优势。2ArcGIS软件的介绍2.1ArcGIS的介绍美国环境系统研究所公司（EnvironmentalSystemsResearchInstitute,Inc.简称ESRI公司）成立于1969年，ESRI总部设在美国加州RedLands市，是世界最大的地理信息系统技术提供商。ArcGIS是ESRI在全面整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其它多方面的计算机主流技术之后，成功地推出了代表GIS最高技术水平的全系列GIS产品。ArcGIS是一个统一的地理信息系统平台，由三个重要部分组成：ArcGIS桌面软件，一个一体化的高级的GIS应用，ArcSDE通路，一个用数据管理系统（RDBMS）管理空间数据库的接口，ArcIMS软件，基于Internet的颁布式数据和服务的GIS。2.2ArcGIS桌面产品ArcGIS桌面产品（ArcGISDesktop）是一系列整合的应用程序的总称，包括ArcCatalog，ArcMap，ArcGlobe，ArcToolbox和ModelBuilder。通过协调一致地调用应用和界面，可以实现任何从简单到复杂的GIS任务，包括制图，地理分析，数据编辑，数据管理，可视化和空间处理。本文此处主要介绍ArcMap，ArcCatalog。2.2.1ArcMap概述图2-1ArcMap桌面示意图ArcMap是ArcGISDesktop中一个主要的应用程序，可用于数据输入、编辑、查询、分析等功能的应用程序，具有基于地图的所有功能，实现如地图制图、地图编辑、地图分析等功能。ArcMap包含一个复杂的专业制图和编辑系统，它既是一个面向对象的编辑器，又是一个数据表生成器。ArcMap提供两种类型的地图视图：数据视图和布局视图。在数据视图中，可以对地理图层进行符号化显示、分析和编辑GIS数据集。数据视图时任何一个数据集在选定的一个区域内的显示窗口。在布局视图中，可以处理地图的页面，包括地理数据视图和其他数据元素，比如图例、比例尺、指北针等。2.2.2ArcCatalog概述ArcCatalog是ArcGISDesktop中最常用的应用程序之一，其也被称为地理数据的资源管理器。它用来管理数据的储存和信息数据库的设计，以及元数据的记录、查找和管理。用户通过ArcCatalog来组织、管理和创建GIS数据。它主要有以下的工具：（1）地理信息的预览、查看（2）元数据的记录、查找和管理。（3）对geodatabase构造和设计进行具体定义、输入和输出。（4）在网络上进行GIS数据查找。（5）管理ArcGISServer。图2-2ArcCatalog桌面示意图数据库的管理员使用ArcCatalog来定义和建立geodatabase。Geodatabase数据模型主要功能是使矢量数据和栅格数据于一体化的存储。Geodatabase现在主要有两种格式，一种是以Access为基础的文件格式,另外一种是以Oracle等RDBMS关系型信息数据库管理系统的数据模型。它的特点主要在于运用标准关系数据库技术来展现地理信息的数据模型，运用标准的数据库管理系统来存储和管理地理信息，通常一个图层对应一个数据表，而空间数据和属性数据都储存在这个数据表中。3城镇地籍调查的主要内容3.1城镇地籍调查城镇土地调查就是城镇地籍调查，是一项集行政管理、技术于一体的工作，是指按照国家有关的法律法规，通过土地权属调查和地籍测量，全面查清各宗地的权属、坐落、具体用途、界址线等情况，形成数据、图表、工作簿等调查成果，为土地管理、确权发证提供依据的，地籍调查的资料成果是具有法律效力。地籍调查是土地登记的基础工作，地籍调查的主要内容包括土地权属调查和地籍测量。土地权属调查是指对土地权属单位的土地权属来源、权属性质及权利所及的界线、位置、数量和用途等基本情况的实地调查与核实，并绘制宗地草图、填写地籍调查表。地籍测量是指在基于土地权属调查上，借助仪器，以一定技术方法，在一定区域内，测量宗地的权属界线、界址位置、形状等，计算面积，测绘地籍图和宗地图，为土地登记提供依据。城镇地籍调查是对城市、建制镇内部每宗土地的调查，其中调查范围包括居民点和辖区内的商服、住宅、工业、仓储、机关、学校等企事业单位用地【2】。3.2城镇地籍调查的技术路线图3-1城镇地籍调查技术流程图3.3地籍调查数据库城镇地籍调查数据库的建设是城镇地籍调查工作最重要的部分，其技术路线如下：3.3.1建立基础地理信息数据库

充分利用已有的地形图，进行修测、补测、更新，根据GIS建库需要，对已有数据进行必要的整合，以保证数据的准确性、现势性、实用性、可靠性和标准化、规范化；对没有地形图的区域进行实测，并按有关标准进行入库，最终建成具有统一输出格式、可兼容的基础地理信息数据库。3.3.2开展权属调查及三级用地分类调查

利用地形图做工作底图，按现有街道、街坊划分调查工作区。对照现有资料划分未开展权属调查的宗地，预编地籍号，发放指界通知书，现场审核申请书申报内容，确界。界址认定后，调查人员会同双方指界人，对认定的界址点现场设界标，绘制宗地草图，并填写地籍调查表。3.3.3界址点实测及面积量算

根据权属调查资料和地籍测量相关标准要求，开展地籍平面控制测量，界址点测量，内业量算宗地面积，界址边长，制作宗地图。3.3.4建立地籍管理信息系统依据更新后的地形图资料以及权属调查成果、界址点测量成果进行数据录入，对界址点进行全野外实地测量，以保证数据精度，最终建成具有统一输出格式、可兼容的地籍管理信息系统。系统建设要方便于地籍数据的管理、数据查询和服务，要便于开发和应用，为新业务的拓宽留有一定空间【3】。4ArcGIS在地籍建库中的应用面对海量数据流、更新频繁、来源丰富的地籍数据库，数据的准确性就尤为重要。拓扑是地理要素之间的空间关系，它是确保数据质量的基础，使用拓扑，能够更好地表达地理信息，用以提供空间分析能力，而在ArcGIS平台中，Geodatabase提供了全新的拓扑工具，只要根据需要建立相应的拓扑规则就能进行空间分析，检查出错误的空间关系[4]。以下重点介绍ArcGIS在建库中拓扑的规则。拓扑规则主要分为点规则、线规则和面规则。点规则中，比如点要素都恰好被多边形要素的边线所覆盖和点要素被线要素的端点覆盖。如：界址点要在宗地的边线上且必须是界址线的端点。这样就能查找到图形中多余的界址点以及偏离界址线的界址点。图4-1点的拓扑规则线规则中，比如线要素不能自相交和线要素必定要被多边形要素的边线所覆盖。如：界址线、等高线等所有的线要素都不能自相交和界址线必须要被宗地的边线覆盖等。图4-2线的拓扑规则面规则中，比如同一层的多边形不能互相重叠或不能有空隙、要素类的每个多边形要素都被其它要素类的多边形所覆盖。如：宗地与宗地不能重叠，房屋与房屋也不能有重叠，街坊与街坊之间不能有缝隙，房屋必须都包括在宗地内（除了一些简易棚房、破房等）。图4-3面的拓扑规则在ArcMap中添加拓扑检查结果，同时相应的要素层也会添加到显示窗口。打开图层的编辑功能，选择需要修改的操作以及相关的要素层，打开拓扑错误属性表，可以看到相关的拓扑规则对应的错误，只要一一定位并作出修改就可以了[5]。图4-4ArcMap修改拓扑错误5ArcGIS在建阳市建库中的具体应用在全国展开第二次土地调查工作环境下，建阳市的城镇地籍调查工作如期进行，而其中最重要的是地籍数据库建设工作，数据库建库是按国土资源部发布的城镇地籍数据库标准施行的。以下主要论述建阳市地籍数据库建设的工作流程5.1建阳市建库工作流程成果汇交阶段入库阶段表5-1建阳市数据库建库步骤图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成果汇交阶段入库阶段表5-1建阳市数据库建库步骤图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5.2数据建库5.2.1建库前的准备工作建阳市建库的前期准备工作主要包括图形结构完善、图形拓扑关系无错误、相关属性完善及影像文件的扫描。建库工作包括图形格式转换、属性数据入库、图形拓扑检查与处理、检核库体、修改完善等内容。图形准备图形准备的主要工作是对其进行拓扑检查，检查的主要内容有：界址线、宗地不能自相交、重叠；界址点必须在界址线上且不能重叠；界址线必须在宗地上，不能和其他图斑出现重叠；整个行政区必须在所圈定的地类图斑中，地类界线在面的边界上等。属性准备属性准备的主要工作是地籍属性的准备和有关附件资料的准备。其中地籍属性准备是指将宗地和宗地有关的属性、界址点、界址线的属性都录入在CASS中。对每一宗地进行房屋编号，一般从0001开始，如有支号则以编号0001-1，依此类推，并对房屋的属性结构表进行相应的完善。其中，控制点类型、标石类型、标志类型、点之记等在CASS里无法输入完整，需导出shp文件，在生成的“CLKZD．DBF”里面添加完整。5.2.2数据格式转换数据格式的转换主要是将CAD文件转换为shp文件，而转换而来的shp文件必须具有基本的地籍地形要素，比如：界址点、界址线、等高线、宗地、房屋、街坊线、控制点和高程点等注记点；还有一些居民地附属设施、公共设施、水系设施及地貌、植被等要素。CAD图形要素必须是图面整洁、层次分明，多余的图层、碎线、碎片等信息一定要删除，需符合二调规范标准的要求【6】。5.2.3完善坐标属性用ArcMap将CLKZD—D．shp文件打开，利用ArcMap的要素字段添加工具增添X、Y80坐标属性字段和属性值。5.2.4拓扑处理ArcGIS通过确定的拓扑规则在ArcMap和ArcCatalog中运行拓扑关系，其中ArcCatalog提供拓扑规则的创建，用来检查拓扑错误，拓扑规则建好后，就可以在ArcMap修改拓扑检查出来的错误。ArcGIS提供的拓扑工具很好的解决了地籍关系错误图形的拓扑错误的检查和修改。在ArcCatalog工具下对建阳市地籍数据库界址线图层进行拓扑检查的具体步骤如下：（1）应用ArcCatalog工具加载界址线图层数据到数据库TDQS要素集中。（2）在TDQS要素集中建立拓扑，设置拓扑名称、容限,选择界址线图层，添加拓扑规则[7]。图5-1对界址线图层新建拓扑示意图图5-2对界址线图层拓扑规则示意图（3）应用ArcCatalog或ArcMap进行拓扑验证，在ArcMap中查看检查结果，设置错误标示方式，根据拓扑错误检测器检测出来的错误类型逐条定位，修改错误要素，比如：界址线自相交、重叠、悬挂等错误。图5-3修改界址线错误示意图5.2.5数据检核数据检核处理的内容：空间数据的分层检查、文件命名检查、图形数据拓扑结构检查与修改、属性数据结构的检查与修改、属性数据的逻辑一致性的检查等目的是为了消除数据中的错误和数据重组，保证整个数据库的正确性。数据检查处理的原则为：严格以数据原为依据。5.2.6数据入库数据检查无误后，依次将基础地理信息数据、宗地数据、土地利用数据入库。城镇地籍数据库建成后应具备以下功能：（1）实现数据采集、动态更新、数据恢复、数据维护功能；（2）实现数据库的图形管理、数据管理、基本的地籍GIS功能；（3）实现地籍数据的查询、统计、报表功能；（4）实现地籍数据的多种应用分析功能；（5）实现地籍数据的档案查询浏览、公用信息公开发布功能。5.2.7建库成果建阳市城镇地籍调查的最终成果有：建阳市城镇土地调查数据库，工作报告、技术报告和自检报告；土地调查数据衔接分析报告；土地调查分类面积汇总表；土地利用现状图、街坊结合图，图历簿、自检记录表和作业情况记载表等。图5-4建阳市城镇土地利用现状图6ArcGIS建库优势近几年，随着中国经济建设的蓬勃发展引发的土地利用矛盾日益明朗，使得用一些传统建立地籍数据库的方法已不能满足当今社会的发展需要，部分已建立的地籍数据库不能达到应有的应用需求，更无法满足土地利用管理信息化，自动化的要求。较为传统的建立地籍数据库的方法有应用cass软件或者mapgis软件等，而应用这些软件或多或少都存在一些比较大的缺陷，从而加重工作量，降低工作效率。比如：（1）mapgis格式转换为shp格式属性结构丢失（2）图幅接边存在个别线状地物接边时宽度不一致（3）存在要素重叠的情况（4）图幅分幅时会把要素分割（5）建成的数据库具有不稳定性而用ArcGIS建地籍数据库就不会出现以上问题，而且用ArcGIS建库还具有以下优势：（1）功能强大——先进性、稳定性、开放性基于ArcGIS技术的系统平台，其先进性、稳定性和开放性都是当今ArcGIS世界首屈一指的。它所提供的海量数据管理、驱动、查询检索、分析统计和对外发布能力完全能够满足地籍数据库管理信息系统需求分析中对ArcGIS平台的要求。ESRI公司强大的科技开发实力，是对系统先进性和可靠性的有利保证，是系统能得到持续、稳定发展的保障。（2）减少投资——可伸缩性由于ArcGIS系列产品具备相同的核心技术，这就为系统资源的共享、系统的无缝升级、数据和应用功能的平滑移植提供了有力的保障。这样用户可以根据不同应用阶段的需求，统筹规划、分步实施，从而充分地保护前期资金投资和工作投入，保证系统的分步实施不会因为平台的提升和系统规模及功能需求的扩展而陷入两难的境地，避免了系统“升级即重建”的尴尬，使构建的系统从整体上具有极大的延展性和灵活性【8】。ArcGIS系列平台在系统构建过程中具有良好的伸缩性和开放性，从低端到高端提供了一系列的解决方案。高级的功能和应用可以选择ArcInfo、ArcEditor这样的高端ArcGIS平台，而普通的查询检索和制图等应用需求则可以配置ArcView或MapObjects这样的桌面平台或嵌入式ArcGIS控件，可以大大减少投资成本。（3）降低数据管理成本——面向对象的空间数据属性数据库管理机制ArcGIS体系中的ArcSDE空间数据库引擎，采用Geodatabase（地理数据库）数据模型，即面向对象的空间数据模型，将空间数据（包括矢量数据、DEM数据、栅格数据、影像数据）统一在大型属性数据库中管理，实现了数据库统一管理空间数据和属性统计数据。7总结通过第二次土地调查数据库建库体现了ArcGIS强大的空间数据能力，可以较好地完成数据库的构建。城镇地籍建库过程中图形矢量的质量很重要，因此图形的空间关系处理也很关键。目前ArcGIS拓扑验证已越来越多地应用于地籍数据库建设成果的数据检查。利用ArcGIS中的拓扑功能检查，我们能检查出其它软件所不能发现的错误，还可以进行要素类内要素拓扑关系的检查和进行要素间要素拓扑关系的高效检测，这样就能及时发现并加以改正，从而达到提高数据质量的目的。总之，通过ArcGIS可以在不借助专业建库工具的前提下，完成土地利用数据库的建库工作，ArcGIS平台的使用有效弥补了传统手工、半手工抽样检测方法的缺陷，有力保证了地籍成果数据的质量。使第二次土地调查得以顺利完成，达到国家标准。致谢参考文献：[1]张林曼.浅析城镇地类调查及其建库方法[J].信息系统工程,2011(5):115-120[2]