基于3S 技術(shù)的城鄉(xiāng)地籍一體化建設和研究

梁珺 鄭波

1 概述

土地作為人類賴以生存的基礎(chǔ)，加強對土地資源的了解和管理就變得尤為重要。土地調(diào)查是獲得土地信息最直接，最有效的方法。近年來，隨著電子計算機技術(shù)、移動通訊技術(shù)、太空技術(shù)及地球科學的迅猛發(fā)展，“3S”(GPS，RS，GIS)技術(shù)已在各個領(lǐng)域發(fā)揮各自不同的作用。隨著“3S”技術(shù)的深入發(fā)展，使得國土資源管理對土地資料的快速、準確獲取、空間信息分析、動態(tài)監(jiān)測、圖形圖像處理和數(shù)字制圖的要求變得可行?！?S”技術(shù)不僅可為土地管理工作提供及時、可靠的基礎(chǔ)信息，而且可以對土地信息進行綜合分析、處理，在城鄉(xiāng)地籍一體化管理中應用前景非常廣闊。

2 “3S”技術(shù)及其集成

2.1 全球定位系統(tǒng)(GPS)

全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)是美國自20世紀70年代初期開始研制的新一代衛(wèi)星導航和定位系統(tǒng)。它的空間星座部分由24顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星組成，工作衛(wèi)星均勻分布在6個相對于赤道面的傾角為55°的近似于圓的軌道面上，軌道面之間的夾角為60°，軌道平均高度為20 200 km，衛(wèi)星運行周期為11時58分。這種空間配置可保證在地球任一點任一時刻至少可同時觀測到4顆衛(wèi)星，加之衛(wèi)星信號的傳播和接收不受天氣的影響，因此GPS是一種全球性、全天候的連續(xù)實時定位系統(tǒng)。GPS的地面監(jiān)控部分由1個主控站、5個全球監(jiān)測站和3個注入站組成，其主要任務是:跟蹤所有衛(wèi)星，以便進行軌道鐘差測定，預測修正模型參數(shù)和為衛(wèi)星加載數(shù)據(jù)電文等。GPS的用戶設備部分是GPS接收機，接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號，以獲得必要的導航信息及觀測量，再經(jīng)數(shù)據(jù)處理，即可完成導航和定位工作。

2.2 遙感技術(shù)(RS)

遙感(Remote Sensing)是一種遠距離不直接接觸物體而取得其信息的探測技術(shù)。即指從遠距離高空以及外層空間的各種平臺上利用可見光、紅外、微波等電磁波探測儀器，通過攝影和掃描、信息感應、傳輸和處理，從而研究地面物體的形狀、大小、位置及其環(huán)境的相互關(guān)系與變化的現(xiàn)代綜合性技術(shù)。

近年來，遙感影像成為遙感數(shù)據(jù)最直接的表現(xiàn)形式。而未來的攝影測量與遙感將向多種傳感器、多級分辨率、多光譜段和多時相為一體的方向發(fā)展，并將與GPS、計算機等技術(shù)更好的結(jié)合，從而以更快的速度、更高的精度和更大的信息量來獲取對地觀測數(shù)據(jù)。

2.3 地理信息系統(tǒng)(GIS)

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System)是一種由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶組成的，以研究地理或地學數(shù)據(jù)的數(shù)字化或圖形化采集、存貯、管理、描述、檢索、分析和應用與空間位置有關(guān)的相應屬性信息的計算機支持系統(tǒng)，它是集計算機學、地理學、測繪遙感學、環(huán)境科學、空間科學、信息科學、管理科學和現(xiàn)代通訊技術(shù)為一體的一門新興學科。

地理信息系統(tǒng)(GIS)是土地管理必不可少的工具，也是土地行業(yè)有效的輔助決策支持工具。當前，國內(nèi)外主流的基礎(chǔ)GIS平臺，可同時支持C/B，B/S體系結(jié)構(gòu)，直接與間接支持多種空間數(shù)據(jù)的格式交換，具有空間數(shù)據(jù)引擎中間件。它們包括ESRI公司的ArcGIS系列產(chǎn)品、MapInfo公司的系列產(chǎn)品、武漢中地公司的MapGIS系列產(chǎn)品。

3 土地調(diào)查及城鄉(xiāng)地籍一體化系統(tǒng)的建設

土地調(diào)查涉及到兩個方面:1)農(nóng)村土地調(diào)查;2)城鎮(zhèn)土地調(diào)查。本文以城鎮(zhèn)調(diào)查為例。城鎮(zhèn)土地調(diào)查的目的是全面查清城鎮(zhèn)內(nèi)部建設用地的使用權(quán)狀況，確定城鎮(zhèn)內(nèi)部每宗土地的界址、范圍、界線、數(shù)量、用途(地類)等。并且對已經(jīng)變化的基礎(chǔ)測繪成果進行修補測工作。整個土地調(diào)查過程中，最核心的部分主要涉及到數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的集成和匯總(即建立地籍一體化數(shù)據(jù)庫)。

3.1 數(shù)據(jù)采集

3.1.1 利用GPS進行控制測量

GPS RTK技術(shù)的出現(xiàn)，為土地測量提供一種便捷的道路。RTK是指載波相位實時動態(tài)差分定位(Real-TimeKinematic)，通過實時處理即能達到厘米級精度。應用RTK新技術(shù)進行定位時要求基準站接收機實時地把觀測數(shù)據(jù)(如偽距或相位觀測值)及已知數(shù)據(jù)(如基準站點坐標)實時傳輸給流動站GPS接收機，流動站快速求解整周模糊度，在觀測到四顆以上衛(wèi)星后，可以實時地求解出流動站的動態(tài)位置。

近些年來，隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，利用多基站網(wǎng)絡RTK技術(shù)建立的連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務綜合系統(tǒng)(即CORS)已成為GPS應用的發(fā)展熱點。在CORS系統(tǒng)下用RTK作業(yè)提供了一個全新的模式，它能在測區(qū)無已知控制點的情況下建立這個測區(qū)的起算基準，同時只要測量條件滿足RTK作業(yè)需要，誤差不會積累，精度也不會降低。

以徐州為例，利用CORS系統(tǒng)的測量模式，直接在整個測區(qū)充分布置圖根控制點，并與徐州現(xiàn)有的三、四等GPS網(wǎng)進行聯(lián)測以檢驗其精度。在GPS控制網(wǎng)布設完整的條件下，利用全站儀等測量工具，對界址點進行實測。后期利用瑞德、南方CASS等繪圖軟件進行界址線的繪制，便可得到每個宗地的位置、形狀和宗地面積等詳細信息，為后期宗地圖的制作打下堅實基礎(chǔ)。

3.1.2 遙感影像(P＆RS)在土地調(diào)查中的應用

遙感影像圖作為遙感數(shù)據(jù)最重要的表現(xiàn)形式，在土地調(diào)查中具有重要的作用。以徐州為例，用于土地調(diào)查的遙感影像圖多為航拍圖，采用 LMK/210航攝相機，主距為210.681 mm，像幅為23 cm×23 cm，航攝比例尺約為1∶2 500，航向重疊一般為60%～65%，旁向重疊一般為40%～60%，除個別像片的成像有云霧影響外，其余航攝質(zhì)量良好。

將航射影像數(shù)據(jù)通過差分、校正、配準和融合等多項技術(shù)，轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀兪褂玫?∶1 000分幅正射影像圖，采用50 cm×50 cm正方形分幅，整公里坐標線為1∶2 000分幅線，每幅1∶2 000分成4幅1∶1 000。

依據(jù)遙感正射影像數(shù)據(jù)，將現(xiàn)有的土地利用(地類、權(quán)屬等)數(shù)據(jù)成果與1∶1 000比例尺正射影像數(shù)據(jù)相疊加，內(nèi)業(yè)確定變化信息，調(diào)查人員實地逐一核實土地利用現(xiàn)狀(地類)、權(quán)屬界線表達的正確性;采集、標注或修改相關(guān)土地利用變化信息，做到圖、數(shù)、實地大體一致。將可疑的、有變化的、新增的宗地重點圈出，結(jié)合GPS、全站儀等測量工具，進行實地地物和界址的測量工作。再回到內(nèi)業(yè)將內(nèi)業(yè)預判數(shù)據(jù)與外業(yè)實測數(shù)據(jù)進行結(jié)合，制作出每一宗地宗地圖。通過內(nèi)業(yè)預處理遙感影像數(shù)據(jù)和外業(yè)實測宗地界址坐標、地物坐標，再結(jié)合南方CASS成圖軟件，就可將宗地位置、形狀、權(quán)屬和地類等相關(guān)地籍數(shù)據(jù)采集齊全。而在此過程中，全球定位技術(shù)(GPS)和遙感影像技術(shù)(P＆RS)起到了至關(guān)重要的作用。隨著此兩項技術(shù)的發(fā)展和日趨完善，也使得內(nèi)、外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作變得更加的快捷和高效。

3.2 基于GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成和匯總

3.2.1 地籍一體化系統(tǒng)

在土地管理業(yè)務過程中，土地管理人員需要快速便捷的獲取土地利用現(xiàn)狀的各項信息數(shù)據(jù)，并且需要對土地信息數(shù)據(jù)進行有效的查詢、統(tǒng)計分析、實時顯示以及動態(tài)管理等工作，而傳統(tǒng)的手工運行管理模式由于數(shù)據(jù)獲取慢、工作效率低，滿足不了這樣的需求?；贕IS的地籍一體化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)便可以很好的解決這些問題，實現(xiàn)土地詳查管理工作的信息化。

徐州的地籍一體化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用大型數(shù)據(jù)庫管理工具Oracle作為海量地籍數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)庫。采用美國ESEI公司的ArcSDE for Oracle作為GIS服務器，利用Oracle的數(shù)據(jù)表(Table)的形式存貯空間數(shù)據(jù)，并通過Oracle與SDE的集成對空間數(shù)據(jù)進行管理，Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務，空間數(shù)據(jù)存貯在Oracle數(shù)據(jù)庫中，SDE服務器進程作為應用服務器，對客戶端應用軟件發(fā)出應用請求，進行處理并轉(zhuǎn)換為對Oracle DBMS請求，然后將Oracle DBMS返回的數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后提交給客戶端應用程序。

客戶端應用程序通過SDE客戶端應用程序庫，實現(xiàn)對SDE服務器進程的調(diào)用?？蛻舳藨贸绦蚩梢允荅SRI的相關(guān)系列軟件，如 Arc/Info，MapObjects，Arcview 和 Arc IMS，也可以是利用SDE CAPI開發(fā)的其他方客戶端軟件。

3.2.2 地籍信息的集成和匯總(數(shù)據(jù)入庫)

1)數(shù)據(jù)檢查。外業(yè)采集和整理后的數(shù)據(jù)，經(jīng)過格式轉(zhuǎn)化后已經(jīng)變成數(shù)據(jù)庫可以兼容的數(shù)據(jù)了。為了保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，一般來說在數(shù)據(jù)入庫前，要進行圖形檢查、屬性檢查、風格檢查、拓撲檢查等多種形式的數(shù)據(jù)檢查工作。2)數(shù)據(jù)入庫。數(shù)據(jù)通過檢查合格后，就可以進行數(shù)據(jù)入庫操作。入庫時，不同格式的數(shù)據(jù)應根據(jù)預先設定的模式入庫，空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)要分別對應不同的數(shù)據(jù)庫屬性表的要求。

在各方面的數(shù)據(jù)入庫并調(diào)試完成后，土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫建設完成。

由于土地管理系統(tǒng)基于ArcGIS系統(tǒng)平臺開發(fā)，使得此系統(tǒng)在應用、后期維護以及用戶定義方面具有以下諸多優(yōu)勢:1)豐富的影像數(shù)據(jù)處理和管理;2)多樣的空間數(shù)據(jù)采集方式;3)靈活的編輯功能;4)屬性結(jié)構(gòu)自定義、多樣屬性賦值;5)自定義的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)檢查;6)實時多樣的數(shù)據(jù)變更;7)流程化的土地登記;8)多途徑的信息查詢;9)完備的城鎮(zhèn)地籍報表數(shù)據(jù)輸出;10)完備的土地利用報表數(shù)據(jù)輸出;11)高效的統(tǒng)計分析;12)智能化的圖形模板設置與輸出;13)完善的歷史數(shù)據(jù)管理;14)安全的數(shù)據(jù)管理及維護;15)多種格式的數(shù)據(jù)共享與交換;16)滿足專題應用的多種工具。

4 結(jié)論

隨著高性能對地觀測衛(wèi)星、導航衛(wèi)星和遙感手段的多樣化，它們所提供信息的精確度將會大大提高，時效性也會大大增強;同時，用于處理遙感圖像和空間信息的GIS軟件設計水平也呈日新月異的態(tài)勢，向著人性化、直觀化的方向發(fā)展，非專業(yè)人員經(jīng)適當培訓，也能掌握和使用。3S技術(shù)的日趨成熟，使我國土地管理的方式和內(nèi)容發(fā)生根本性的變化，徹底改變傳統(tǒng)的土地管理方法和管理模式，為國家和各級土地管理部門提供科學、高效、準確的輔助決策工具。今后3S及集成技術(shù)的發(fā)展日臻完善，它們所提供的信息的精確度將會大大提高，時效性也會大大增強。隨著我國“金土工程”建設步伐的加快，3S技術(shù)將會更加普及，在我國土地管理中的應用前景更加廣闊，促進我國土地管理工作的信息化、現(xiàn)代化水平進一步提高。

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