浅析基于3S技术的农村土地调查数据库

时间：2024-05-17

王大利

（凌海市国土资源测绘大队，辽宁凌海 121200）

1 引言

第二次全国土地调查自2007年7月启动以来，在国务院的精心组织和全国各地的积极努力下已经全面完成，依据二次土地调查数据所建立起的土地利用数据库及管理系统也相继投入使用。在“后二调”时期，二次土地调查数据库及管理系统的应用对土地利用规划、耕地保护、建设用地审批、地籍管理、土地登记、土地整理、国土资源执法监察等日常土地管理工作提供了强有力的数据支持与技术保障。

农村土地调查是第二次土地调查重点任务，它是指对城市、建制镇以外的土地进行的全面调查，它需要通过整合全球定位系统（GPS）、航天航空遥感 (RS)、地理信息系统(GIS)、数据库及互联网等多种技术，建立起相应的农村土地调查数据库及管理系统。

2 3S技术概述

3 S技术是指全球定位系统(GPS)技术、遥感 (RS)技术、地理信息系统 (GIS)技术的统称，因为3个技术名称的英文缩写中都含有字母S，故称3S。

2.1 GPS技术

全球定位系统 (GPS)是英文Navigation Satellite Timing and Rangin/Global Positioning System的字头缩写词 NAVSTAR/GPS的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距。GPS是目前最先进、应用最广的卫星导航定位系统，GPS由3个独立的部分组成：空间部分-GPS卫星星座部分；地面控制部分-地面监控系统；用户设备部分-GPS信号接收机部分，GPS主要用于实时、快速地提供目标的空间位置，为所获取的空间及属性信息提供准时或实时的地理定位及地面高程模型。

2.2 RS技术

RS即遥感（Remote Sensing）可分为航空遥感和航天遥感，是以航空摄影技术为基础，在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术，1972年美国发射了第一颗陆地卫星，标志着航天遥感时代的开始。遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体的性质，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理识别地面上各类地物，也就是利用空中的飞机、热气球、宇宙飞船、卫星等飞行物上面装载的遥感器收集地面数据资料，探测地面物体性质，根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物。历经数十载的发展，目前遥感技术已广泛应用于环境监测、国土资源调查、地质探测、气象预报、军事侦察等领域。

2.3 GIS技术

GIS即地理信息系统（Geographic Information System），是在计算机软硬件技术支持下采集、存储、管理、查询、检索和综合分析各种地理空间数据，以多种形式输出空间信息，从而为规划、管理、决策服务的计算机系统。经过了40余年的发展，GIS以其强大的地理空间信息分析管理功能，在各个领域得到了广泛的应用。GIS软件是GIS系统的核心，它可分为系统管理软件、GIS平台软件、数据库软件三种，本文中选用性能优越的ArcGIS9.2作为构建农村土地调查数据库的GIS平台软件。

2.4 GPS、RS、GIS 三项技术的融合

遥感（RS）地理信息系统（GIS）全球定位系统（GPS）三者关系非常密切，它们相互依存，相互促进，共同发展。三者中遥感（RS）为地理信息系统（GIS）提供了高分辨率的航摄照片和卫星遥感影像作为信息源，遥感（RS）信息具有多时相、动态采集空间信息的特点，所以它已经成为地理信息系统（GIS）的重要信息源；全球定位系统（GPS）在土地调查中实地采集最新的坐标高程等空间数据，对新增地物进行补测，并可以精确引导遥感（RS）调绘。地理信息系统（GIS）则对全球定位系统（GPS）获取的空间数据和遥感（RS）提供的影像数据进行详细的分析、储存、组织、管理，并为其建立相应的数据库和管理系统。

3 S技术各自迅速发展，同时也趋向于相互之间的集成与融合，这三种空间信息技术的广泛应用和快速发展，不论是单一方式还是综合集成方式，都将极大地提高空间地理信息数据的采集、分析、存储和利用的效率，都会对为土地调查、土地规划、土地利用等土地管理工作形成强有力的数据支持和技术支撑。

3 农村土地调查数据库系统设计

3.1 数据库体系结构

农村土地调查数据库包含国家、省、市、县四级数据库，其中县级农村土地调查数据库需要通过外业调查、内业数据加工处理、建设数据库等多个环节才能最终形成，因此在农村土地调查数据库体系中具有基础性地位，而国家级、省级、市级土地调查数据库都是在县级数据库基础上通过逐级汇交集成整合而成的。

3.2 数据库逻辑结构

由数字正射影像图(DOM)元数据、矢量数据元数据和数字高程模型（DEM）元数据及其他元数据组成元数据库；由包含矢量数据和栅格数据的空间数据库与包含统计表格、报告文本、扫描文件及其他数据的非空间数据库共同组成主体数据库；元数据库和主体数据库共同组成农村土地调查数据库。

3.3 数据库管理系统设计

数据库管理系统设计包括总体结构设计、功能模块设计、系统外部接口设计、数据结构和数据库设计、界面设计等内容，系统设计要按照先进性、高效运行、建库与更新有机结合等原则进行。

3.4 数据库建设流程

3.4.1 建库准备工作

主要包括人员安排、员工培训、数据源准备、制定建库方案、设备采购、软件准备、建立规章制度等。

3.4.2 数据采集和处理

主要包括基础地理、土地利用、土地权属、基本农田、栅格等各要素的采集、编辑、处理和检查等。

3.4.3 数据入库

主要包括栅格数据、属性数据、正射影像数据、矢量数据、元数据、其他数据等的检查、处理、入库。

3.4.4 进行成果汇交

主要包括文字成果、数据成果、表格成果与图件成果在内的各种成果的汇交。

4 农村土地调查数据库系统的实现（以凌海市为例）

4.1 凌海市二调简况

凌海市位于渤海辽东湾畔，地处辽宁沿海经济带的黄金部位，环抱辽西中心城市锦州市区，工业基础扎实，农业发展态势良好，第三产业发达，风景秀丽，气候宜人，是一座美丽的沿海开放城市，素有“辽西走廊上一颗明珠”之美誉。

凌海市第二次土地调查覆盖全市21个乡镇(含娘娘宫、松山)、2个街道办事处、1个原种场，354个行政村，人口53.7万，土地总面积为2995.4455平方公里，调查涉及177幅1:10000正射影像图，调查数据量为图斑74983个，线状地物140805条，零星地物13857个。处理如此海量的数据没有科技手段是无法想象的，因此必须借助3S技术建立起功能强大的数据库管理系统。凌海市农村土地调查数据库管理信息系统包括农村土地调查数据库建库子系统和农村土地调查数据库管理应用子系统两个子系统。

4.2 建库子系统

建库子系统包含图像处理、坐标转换与投影变换、图层编辑、矢量化采集、电子数据采集、属性数据采集、地类转换、检查与处理、数据格式转换共九个功能模块。

4.3 管理应用子系统

管理子系统包含数据库维护与管理、数据库安全管理、矢量栅格数据一体化管理、信息查询、专题图制作、统计汇总、土地利用变化分析、基本农田分析、耕地后备资源进行分析与管理、日常更新与年度变更、历史数据管理共十一个功能模块。

4.4 系统应用体会

凌海市原土地利用信息系统是基于Mapinfo7.0平台开发的，管理的是2000年和2006年两个版本的土地利用数据库，随着时间的推移已不能满足日常土地管理的工作需要，凌海市现使用的农村土地调查数据库管理信息系统由南京国图信息工程有限责任公司开发是辽宁省第二次土地调查专用软件的中的重要组成部分。如今，基于Arcgis9.2平台的以二次农村土地调查为数据源的凌海市农村土地调查数据库管理信息系统投入运行已经一年多了，总体来说系统表现良好，相比第一次土地详查形成的土地利用管理信息系统，其技术平台更加先进，功能更为完备，数据更加准确，效率大大提高。不足的地方是极个别图斑权属地类调绘不够精准，须及时启动纠错程序予以更正，这些可以通过系统中的日常更新与年度变更功能模块来实现。数据的准确性是数据库的生命，土地调查数据库的现势性是其基本的质量特性，由于我国经济社会正处在高速发展时期，在土地调查数据库建立完成后，为了保持该数据库的现势性，使得土地管理工作能够跟得上形势的发展，必须定期进行土地变更调查和及时更新数据库系统。