土地信息動(dòng)態(tài)變更關(guān)鍵技術(shù)研究

鄧興升，孫虹虹，湯仲安，徐 柱，紀(jì)亞洲

（1. 長(zhǎng)沙理工大學(xué) 測(cè)繪工程系，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2. 湖南省測(cè)繪科技研究所, 湖南 長(zhǎng)沙 410004； 3. 西南交通大學(xué) 地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院, 四川 成都 610031；4. 徐州師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院, 江蘇 徐州 221116）

土地?cái)?shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性是國(guó)土資源信息化的生命力所在[1-3]。為了保持 “全國(guó)第二次土地調(diào)查”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“二調(diào)”）數(shù)據(jù)成果的現(xiàn)勢(shì)性、真實(shí)性和準(zhǔn)確性，滿足國(guó)土資源管理和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，對(duì)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施日常“動(dòng)態(tài)變更”非常必要。如何快速獲取土地利用變化信息，動(dòng)態(tài)更新土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)，成為亟待研究的課題。

1 土地變更快速發(fā)現(xiàn)

為了解決土地更新速度慢、更新數(shù)據(jù)來(lái)源不全面、不能及時(shí)反映土地利用現(xiàn)狀的問(wèn)題，有效利用已有土地執(zhí)法監(jiān)察、新增建設(shè)用地、土地開(kāi)發(fā)復(fù)墾整理等土地勘測(cè)定界成果進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，項(xiàng)目組研究了業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的土地利用變化快速自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)模式，在研究土地規(guī)劃實(shí)施、土地綜合整治、地籍管理、耕地保護(hù)、執(zhí)法監(jiān)察等業(yè)務(wù)及關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過(guò)理清各項(xiàng)土地管理業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，找出各項(xiàng)業(yè)務(wù)中引發(fā)土地利用變化的動(dòng)因，在不干擾業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的情況下，在業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)/業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中植入變化發(fā)現(xiàn)技術(shù)，通過(guò)插件直接從業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中快速捕獲土地變化信息。

2 數(shù)據(jù)更新頻度與權(quán)限

對(duì)于省級(jí)和國(guó)家級(jí)土地信息數(shù)據(jù)庫(kù)，存在更新頻度與權(quán)限問(wèn)題。數(shù)據(jù)更新頻度與權(quán)限涉及管理制度，在該問(wèn)題上，項(xiàng)目組制訂了《土地信息動(dòng)態(tài)變更管理辦法》，提出了“日常發(fā)現(xiàn)、月度標(biāo)注、季度分析、年度變更”模式。日常發(fā)現(xiàn)由縣區(qū)國(guó)土下屬單位常態(tài)化實(shí)施，并在電子政務(wù)、業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)等流程中植入插件發(fā)現(xiàn)土地日常變更信息；月底由管理機(jī)構(gòu)對(duì)本月獲取、處理的土地信息進(jìn)行審核，審查圖件、文件、數(shù)據(jù)等資料的合法性、匹配性和準(zhǔn)確性，確保批準(zhǔn)文件、圖、數(shù)、表與實(shí)地一致；審核通過(guò)后，對(duì)土地信息進(jìn)行標(biāo)注；季末由主管部門(mén)逐級(jí)匯總本行政區(qū)內(nèi)土地利用變化情況，開(kāi)展土地利用變化分析，綜合形成季度土地信息動(dòng)態(tài)變更成果；年底各級(jí)主管部門(mén)根據(jù)土地信息月度標(biāo)注、季度分析成果，結(jié)合國(guó)家年度土地變更調(diào)查和遙感監(jiān)測(cè)工作，匯總形成年度土地信息動(dòng)態(tài)變更成果。經(jīng)國(guó)家檢查驗(yàn)收確認(rèn)后，統(tǒng)一更新各級(jí)土地信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和國(guó)土資源綜合信息監(jiān)管平臺(tái)。

3 變更數(shù)據(jù)的一致性

數(shù)據(jù)庫(kù)更新應(yīng)支持多種數(shù)據(jù)源的土地變更數(shù)據(jù)格式，統(tǒng)一變更數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并在數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)部門(mén)部署數(shù)據(jù)交換平臺(tái)軟件。變更數(shù)據(jù)一致有2層含義：國(guó)家、省、市、縣區(qū)4級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容一致和數(shù)據(jù)格式一致性。二調(diào)在各省設(shè)立了數(shù)據(jù)中心，以縣為最小建設(shè)單元，包括土地利用數(shù)據(jù)和地籍?dāng)?shù)據(jù)2方面的內(nèi)容，按照國(guó)土資源部頒布的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，將各縣調(diào)查數(shù)據(jù)匯集到省，導(dǎo)入Oracle大型數(shù)據(jù)庫(kù)。目前二調(diào)中采用的GIS軟件主要有ArcGIS和MapGIS 兩大類(lèi)，由于軟件不同，導(dǎo)致異構(gòu)數(shù)據(jù)源的格式不一致，匯總整合存在困難。國(guó)土資源部推出了VCT作為標(biāo)準(zhǔn)矢量交換格式，國(guó)內(nèi)軟件MapGIS、SuperMAP等提供了VCT支持，但國(guó)外軟件ArcGIS、MapINFO等不支持VCT格式，需先采用國(guó)內(nèi)軟件轉(zhuǎn)換。在土地信息動(dòng)態(tài)變更中，變更數(shù)據(jù)也存在多種格式，為了支持不同的GIS軟件，保證數(shù)據(jù)能被識(shí)別接收，要求下級(jí)區(qū)縣提交變更數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)提交VCT格式文件。

4 數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)智能更新

數(shù)據(jù)庫(kù)更新是一個(gè)將新采集的變化信息與數(shù)據(jù)中心原有主數(shù)據(jù)庫(kù)中未變化信息進(jìn)行融合的過(guò)程。這一過(guò)程包括在原有數(shù)據(jù)庫(kù)中插入新增的地形地物、地籍信息，刪除已消失的相應(yīng)對(duì)象信息，更新替換部分變化的空間對(duì)象信息并保存歷史數(shù)據(jù)。主數(shù)據(jù)庫(kù)更新方法可分為2大類(lèi)，一類(lèi)是直接用新收集的同一尺度的變化信息進(jìn)行更新；另一類(lèi)是用更新過(guò)的大比例尺數(shù)據(jù)更新小比例尺數(shù)據(jù)。

根據(jù)管理制度要求，動(dòng)態(tài)智能更新數(shù)據(jù)時(shí)并不擅自改變年度數(shù)據(jù)庫(kù)，而是把它作為一個(gè)本底標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。新設(shè)計(jì)一個(gè)年度動(dòng)態(tài)變化庫(kù)，用于收集存儲(chǔ)實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)的變化信息（僅存儲(chǔ)增量信息），對(duì)變化信息施加各種檢查與分析，并進(jìn)行空間比對(duì)與自動(dòng)校正處理。處理后的年度動(dòng)態(tài)變化庫(kù)經(jīng)審核是可靠的，則可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新土地利用現(xiàn)狀庫(kù)。當(dāng)需要一年中任何時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，可通過(guò)時(shí)間篩選增量庫(kù)內(nèi)容，然后對(duì)本底數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行快速更新與碎片處理。該種數(shù)據(jù)管理模式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小，數(shù)據(jù)追溯容易，同時(shí)將年度變更任務(wù)常態(tài)化處理，大幅減輕了年度變更的壓力，是對(duì)年度工作的有力補(bǔ)充。

5 時(shí)態(tài)GIS技術(shù)

在土地信息數(shù)據(jù)更新的過(guò)程中，應(yīng)采用時(shí)態(tài)GIS技術(shù)[4,5]，保留歷史變更數(shù)據(jù)，使得在調(diào)查分析需要時(shí)，土地信息能夠回溯到歷史狀態(tài)。為了顧及土地信息的現(xiàn)勢(shì)性和狀態(tài)回溯2方面的要求，數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)該保存最新的土地信息，查詢發(fā)布等操作第一接觸到的應(yīng)該是現(xiàn)勢(shì)信息。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)中也應(yīng)保存過(guò)去的更新記錄、圖表、更新包等信息，能夠根據(jù)時(shí)間點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫(kù)基準(zhǔn)狀態(tài)整合形成歷史更新圖表；記錄土地更新歷史的方案中有版本歸檔方案、基態(tài)修正方案、鏈?zhǔn)接涗浖?jí)元組方案[6]。其中基態(tài)修正是以原始數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)狀態(tài)，記錄變化量，具有數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)小、更新周期短的優(yōu)勢(shì)，適合國(guó)土資源數(shù)據(jù)歷史保存的應(yīng)用。對(duì)于多次變更的圖斑，在增量變更時(shí)，應(yīng)該以變更發(fā)生的先后為序進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，并保留歷史記錄。

6 坐標(biāo)與比例一致性

二調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一采用1980西安坐標(biāo)系，高斯平面3°帶坐標(biāo)，比例尺采用1∶10 000。GB/T 13989-2012《國(guó)家基本比例尺分幅和編號(hào)》自2012年10月1日實(shí)施，明確規(guī)定了1∶2 000、1∶1 000、1∶500納入國(guó)家基本地圖，并分配了統(tǒng)一的分幅編號(hào)規(guī)則。由地圖分幅規(guī)則決定了在單幅國(guó)家基本地圖中，并不會(huì)出現(xiàn)高斯投影跨帶的問(wèn)題。二調(diào)成果范圍覆蓋全國(guó)，橫跨25～45共21個(gè)3°帶，在土地利用信息更新中涉及跨帶的縣區(qū)，即使相鄰的點(diǎn)Y坐標(biāo)也可能有巨大的差異，在圖幅拼接時(shí)就需要進(jìn)行投影換帶處理，使得坐標(biāo)具有一致性。

二調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新，農(nóng)村和城鎮(zhèn)所采用的比例尺不同，農(nóng)村部分仍然采用1∶10 000，而城鎮(zhèn)部分采用大比例尺，即1∶500或1∶1 000。在不同比例尺的圖幅接邊時(shí)，雖可通過(guò)縮放圖幅統(tǒng)一比例尺，但在建庫(kù)過(guò)程中應(yīng)遵守基本原則，即保留大比例尺高精度數(shù)據(jù)不因統(tǒng)一比例尺而損失細(xì)節(jié)信息。

7 更新數(shù)據(jù)的質(zhì)量與安全

在二調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)更新過(guò)程中，應(yīng)保證數(shù)據(jù)真實(shí)和準(zhǔn)確；否則，不僅會(huì)使新數(shù)據(jù)無(wú)效，還會(huì)影響原來(lái)的數(shù)據(jù)。保證數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)從數(shù)據(jù)獲取的源頭抓起，CORS、GNSS/PDA等技術(shù)為動(dòng)態(tài)變更數(shù)據(jù)獲取提供了良好的方法，可獲得2 cm級(jí)的平面定位精度，滿足大比例尺圖幅精度要求。

二調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)屬國(guó)家機(jī)密，其安全至關(guān)重要。數(shù)據(jù)安全有2層含義，①數(shù)據(jù)應(yīng)有最新的備份，防止數(shù)據(jù)中心服務(wù)器由于各種原因損害造成的數(shù)據(jù)不可恢復(fù)，因此提倡采用異地存放數(shù)據(jù)庫(kù)硬拷貝的措施；②數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)/復(fù)制應(yīng)受權(quán)限控制，數(shù)據(jù)不能泄漏，無(wú)關(guān)人員不得接觸數(shù)據(jù)，可在相關(guān)軟件中實(shí)施加密算法，下載數(shù)據(jù)離開(kāi)本機(jī)便不能正常使用。

[1]于金羽. 第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)更新維護(hù)對(duì)策探討[J]. 國(guó)土資源科技管理，2011, 28(1): 107-111

[2]渠麗萍, 高燕. 基于MapGIS的土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)[J]. 資源與產(chǎn)業(yè)，2010, 12(2): 179-182

[3]談媛媛. 土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)更新模型研究[J]. 國(guó)土資源信息化，2009(5): 29-32

[4]袁國(guó)賓, 李三玉. 時(shí)態(tài)GIS模型研究[J]. 計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2004(12): 105-107

[5]鄭湘麗. 基于時(shí)態(tài)GIS的地籍?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)管理方法研究[J]. 北京測(cè)繪, 2012 (3): 5-7

[6]李三玉, 李林濤, 杜紅星. 第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)增量更新研究[J]. 地理空間信息，2009，7(增刊): 58-60