基于更新層迭代式方法的土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新

呂劍成+劉敏+程倩雯+李滿春+黃秋昊

摘要：隨著各類土地利用活動以及現(xiàn)行土地利用總體規(guī)劃調(diào)整完善工作的進行，土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容已不能正確反映規(guī)劃實施的當前狀態(tài)和規(guī)劃目標，為保持規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性，有必要探討一種快捷和簡便的更新方法。以江蘇省常州市武進區(qū)鄉(xiāng)級土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新為例，基于ArcGIS桌面平臺，提出了迭代式更新方法，并重點闡述了圖層更新的關鍵步驟和成果檢查的核心要點。通過資料收集、更新層整理、迭代式更新、成果檢查等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了高效率、高質(zhì)量的土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新目標?？偨Y的更新方法與流程可為今后同類項目的進行提供理論和實踐參考。

關鍵詞：土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫；更新；迭代；ArcGIS；武進區(qū)

中圖分類號： F301.24 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）09-0412-04

土地利用總體規(guī)劃是城鄉(xiāng)建設、土地管理的綱領性文件，是落實土地用途管制的依據(jù)，是實行最嚴格土地管理制度的一項基本手段[1]。而土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫因對各類土地的用途、布局作了詳細規(guī)定，是總體規(guī)劃不可或缺的組成部分，也是用地審批等日常土地管理的直接依據(jù)，對規(guī)劃管制有著無可替代的作用?，F(xiàn)行土地利用總體規(guī)劃已進入深入實施階段，隨著客觀形勢的發(fā)展變化，該規(guī)劃與客觀實際、發(fā)展需求之間的不協(xié)調(diào)、不適應問題日益突出。由此，各地正在開展土地利用總體規(guī)劃中期評估與規(guī)劃調(diào)整完善工作。為保持土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性，有必要及時更新數(shù)據(jù)庫以確保耕地保有量、基本農(nóng)田保護目標、建設用地規(guī)模等符合要求，做到圖、數(shù)和實地相一致。

近年來，國內(nèi)學者較多關注土地利用規(guī)劃編制和數(shù)據(jù)庫建設的方法與流程[2-3]，也有部分學者提出了基于時空數(shù)據(jù)模型更新[4]、基于增量數(shù)據(jù)庫更新[5]、現(xiàn)勢拓撲重建更新[6]、利用AO開發(fā)更新[7]等方法來解決地籍、基本農(nóng)田保護片塊及土地利用現(xiàn)狀等數(shù)據(jù)庫的更新，但針對土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新方面的研究還較少。因此，構建一套高效率、高質(zhì)量的土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新流程與方法成為地方國土部門的迫切需要。

在此背景下，本研究從理論結合實踐角度出發(fā)，通過總結ArcGIS應用于江蘇省常州市武進區(qū)鄉(xiāng)級土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新中的做法和經(jīng)驗，提出了建立更新層迭代式土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新方法并論述土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新流程，以期為今后土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新工作提供借鑒與參考。

1 更新方法與流程研究

土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新主要是更新土地利用規(guī)劃要素發(fā)生變化的相關圖層，而保留原庫中不需要變更的基期信息和數(shù)據(jù)字典等。為便于回溯檢查，本研究設計了一種更新層圖層以對規(guī)劃調(diào)整、修改等信息予以記錄，通過更新層對相應的土地規(guī)劃地類、土地用途區(qū)、建設用地管制區(qū)等規(guī)劃要素進行更新，再替換原庫中對應的圖層文件即可完成數(shù)據(jù)庫的更新，最后進行成果檢查以保證更新后的數(shù)據(jù)庫質(zhì)量。整個流程可概括為資料收集、更新層整理、迭代式更新、成果檢查等環(huán)節(jié)。

1.1 資料收集

首先，以本輪規(guī)劃編制時建立的數(shù)據(jù)庫為基礎，收集自規(guī)劃實施以來，經(jīng)依法批準的規(guī)劃評估、調(diào)整、修改、基本農(nóng)田劃定等相應的矢量數(shù)據(jù)、文本、表格、圖件等資料。再進行預處理：一是對搜集到的資料按照時間先后順序進行分類、分批次歸集，檢查資料的合理性與有效性；二是對相關矢量圖層進行圖形拓撲、碎面、碎線檢查等，以確保沒有拓撲錯誤和幾何錯誤。

1.2 更新層整理

結合土地利用規(guī)劃理論知識，通過提取因規(guī)劃調(diào)整、修改而涉及發(fā)生變化的圖斑數(shù)據(jù)，利用ArcGIS的數(shù)據(jù)采集、圖形處理、拓撲構建、屬性添加、規(guī)則檢查等功能對其進行分類（主要包括涉及變化的建設用地管制區(qū)、土地用途區(qū)、建設用地管制邊界、規(guī)劃基本農(nóng)田保護區(qū)、規(guī)劃基本農(nóng)田調(diào)整、重點建設項目等）處理、歸并，以繼承基期和變更信息，得到的結果作為該批次規(guī)劃調(diào)整、修改的更新層。更新層屬性表結構參照《鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫標準》，同時，從數(shù)據(jù)的管理、維護、使用等方面考慮，對更新層屬性表結構進行擴展[8]，以為日常土地管理進行各類數(shù)據(jù)表格填報、統(tǒng)計以及與批準文件進行面積、位置、形狀核對等工作提供便利，從而更加科學、高效地管理與使用土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫。

1.3 迭代式更新

迭代是重復反饋過程的活動，每一次對過程的重復稱為一次“迭代”，而每一次迭代得到的結果會作為下一次迭代的初始值[9]。基于這一思想，以第一批次規(guī)劃調(diào)整、修改整理出的某類型更新層數(shù)據(jù)為基準，按照時間先后順序，將各批次更新層進行迭代式更新，形成更新層最終變更成果。這樣通過信息層層嫁接，更新層最終變更成果中既有各批次規(guī)劃調(diào)整、修改信息，也包含基期狀態(tài)，可作為數(shù)據(jù)庫更新成果的一部分單獨提交，有助于回溯檢查。最后，通過ArcGIS中的Identity、Spatial join、Update等工具[10]將其重新匯交到規(guī)劃數(shù)據(jù)庫相應圖層中進行更新。涉及變化的所有要素都更新完畢后，即得到整個規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新成果。

1.4 成果檢查

成果檢查是確保規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新成果正確性的重要環(huán)節(jié)之一。檢查內(nèi)容包括空間矢量數(shù)據(jù)、非空間數(shù)據(jù)的規(guī)劃表格、柵格圖件等，檢查類型主要有數(shù)據(jù)完整性檢查、拓撲檢查、邏輯檢查等[11]，檢查方式包括采用國土資源部下發(fā)的土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫質(zhì)量檢查軟件進行自動檢查，也可以利用ArcGIS空間分析工具進行人工分析。更新部分必須與經(jīng)驗收通過的規(guī)劃內(nèi)容與布局保持一致，其他無關內(nèi)容不允許進行變更。整個更新流程如圖1所示。

2 案例分析

常州市武進區(qū)地處江蘇省南部，長江三角洲太湖平原西北部，全區(qū)總面積1 245.84 km2，轄14個鎮(zhèn)、2個街道、1個國家級出口加工區(qū)、1個國家級高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)和1個省級開發(fā)區(qū)，常住人口約160萬人。近年來，隨著武進區(qū)經(jīng)濟社會迅猛發(fā)展，綜合實力不斷增強，土地資源空間配置變化也越明顯。武進區(qū)鄉(xiāng)級土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）自2011年10月26日經(jīng)江蘇省人民政府批準實施以來，截至2015年1月1日共進行過5次規(guī)劃調(diào)整或修改、1次基本農(nóng)田劃定工作。

此次武進區(qū)鄉(xiāng)級土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新了建設用地管制區(qū)、土地用途區(qū)、建設用地管制邊界、規(guī)劃基本農(nóng)田保護區(qū)、規(guī)劃基本農(nóng)田調(diào)整、重點建設項目等涉及變化的數(shù)據(jù)。本研究以建設用地管制區(qū)更新為示范，著重對更新層整理與更新流程進行論述，最后對更新后數(shù)據(jù)庫的成果檢查也相應進行了探討。

2.1 建設用地管制區(qū)更新

建設用地管制區(qū)（以下用JSYDGZQ代替）更新流程如下：

（1）將規(guī)劃編制時建立的數(shù)據(jù)庫中JSYDGZQ圖層采用ArcGIS的Clip、Intersect等工具處理規(guī)劃調(diào)整、修改方案中管制區(qū)矢量數(shù)據(jù)圖層，得到標準屬性字段及基期屬性值。再利用Add Field工具對其屬性表添加“更新類型”、“更新依據(jù)”、“更新時間”等字段，添加后更新層屬性結構如表1所示。規(guī)劃調(diào)整、修改涉及到管制區(qū)中允許建設區(qū)（010）、有條件建設區(qū)（020）、限制建設區(qū)（030）相互調(diào)整。因此，更新層屬性應按照調(diào)整類型等信息賦值，以便于快速準確掌握變更地塊的空間位置、范圍、形狀、分布、變更緣由、時間等基期信息和變更信息。

（2）經(jīng)前2步驟整理好的各批次規(guī)劃調(diào)整、修改的更新層數(shù)據(jù)，按照時間順序采用Update工具進行迭代式更新，即用第2批次更新層更新第1批次更新層，再用第3批次更新層更新前2次的更新層變更成果，逐次類推，得到JSYDGZQ更新層最終變更成果。若涉及規(guī)劃調(diào)整、修改過程繁雜，可在ArcGIS[CM（22*2/3]平臺下通過ModeBuilder圖解建模的方式，將多次迭代式更新過程流程化（圖2）。本次武進區(qū)鄉(xiāng)級土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫JSYDGZQ更新層最終變更成果如圖3所示。

（3）采用JSYDGZQ更新層最終變更成果更新原JSYDGZQ圖層。因本次數(shù)據(jù)庫更新還涉及基本農(nóng)田劃定工作，為突出對基本農(nóng)田的優(yōu)先保護，以最新劃定的基本農(nóng)田保護區(qū)數(shù)據(jù)為基準，相應圖斑管制區(qū)類型代碼修改為030，得到更新后JSYDGZQ圖層（圖4）。

（4）更新過程中Clip、Update等空間操作可能產(chǎn)生面積小于數(shù)據(jù)庫標準規(guī)定的最小上圖面積100 m2的碎面。這些碎面數(shù)量大、面積細碎，且具強隱蔽性，嚴重影響數(shù)據(jù)庫的進一步分析使用，為保證數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量，必須采用高效合并方法解決碎面問題[12]。建議首先采用Eliminate工具，選擇面積小于100 m2的圖斑，設置好合并規(guī)則進行自動合并。經(jīng)此步驟操作后仍未能合并的圖斑再逐一檢查并結合實際用地情況利用Merge工具進行合并。

2.2 成果檢查

為保證更新后的武進區(qū)鄉(xiāng)級土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量可靠，進行成果檢查是必不可少的環(huán)節(jié)。檢查主要包括數(shù)據(jù)完整性檢查、拓撲檢查與邏輯檢查。

（1）完整性檢查主要檢查目錄及文件規(guī)范性、數(shù)據(jù)格式正確性、數(shù)據(jù)有效性等方面內(nèi)容。本次武進區(qū)鄉(xiāng)級規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新僅對相關數(shù)據(jù)內(nèi)容進行更新，完整性檢查結果與規(guī)劃編制時建立的數(shù)據(jù)庫一致。

（2）拓撲檢查主要對拓撲關系進行驗證與處理。更新后的圖層可能有自相交、重疊等拓撲錯誤[13]，建議先采用土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫質(zhì)量檢查軟件進行自動檢查，以提高檢查的質(zhì)量與效率，再根據(jù)質(zhì)檢軟件檢查的結果，采用ArcGIS工具進行相關圖層聯(lián)動修改。若出現(xiàn)自相交錯誤，則利用Repair geometry工具對圖層進行修復；針對重疊等拓撲錯誤，則在Geodatabase 中建立拓撲規(guī)則，采用Topology工具進行處理。

（3）邏輯檢查主要對審批文件、屬性內(nèi)容填寫的準確性、規(guī)范性，以及圖與表、表與表之間的邏輯關系和各項用地規(guī)模等進行檢查。審批文件的合法性、準確性和有效性建議采用人工方式檢查，重點檢查更新圖斑的坐落、范圍和面積是否與上級部門批復的一致；布局調(diào)整、修改一致性檢查主要檢查建設用地管制區(qū)、土地用途區(qū)等修改前后面積、布局變化情況，未涉及修改部分不應發(fā)生變化；規(guī)劃基本農(nóng)田保護主要檢查規(guī)劃基本農(nóng)田保護區(qū)與基本農(nóng)田劃定成果是否一致。本次更新后的武進區(qū)鄉(xiāng)級土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫邏輯檢查具體檢查項目如表2所示。

更新后的武進區(qū)鄉(xiāng)級土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫經(jīng)過檢查確認，數(shù)據(jù)合格，可在后期土地利用規(guī)劃的審批和實施、耕地保護、土地調(diào)控、執(zhí)法督察等工作發(fā)揮重要作用。

3 結論

鄉(xiāng)鎮(zhèn)級土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的更新是土地利用總體規(guī)劃修改成果中最為嚴格和重要的環(huán)節(jié)，也是地方國土主管部門的主要工作之一。本研究以江蘇省常州市武進區(qū)鄉(xiāng)級土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新為實例，通過設計更新層迭代式更新方法，構建了一套由資料收集、更新層整理、迭代式更新與成果檢查組成的土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新流程，并對更新過程中遇到的實際問題予以梳理、分析和解決。更新后的結果證明該方法與流程可成功、高效、高質(zhì)地應用于鄉(xiāng)級土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的更新，可以為今后同類項目的處理提供理論和實踐參考。

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