探析基于ArcGIS在第三次全國國土調查中的應用

北京京密鴻圖測繪有限公司 王廣偉

第二次全國土地調查（簡稱“二調”）是我國現(xiàn)階段自然資源管理中重要的調查基礎數(shù)據(jù)，但隨著我國經(jīng)濟的多元化發(fā)展和現(xiàn)代化建設快速推進，土地資源的供需關系逐步提升，二調的土地利用現(xiàn)狀分類已經(jīng)不能滿足當前國土資源管理的需求。按照三調實施方案的要求進一步細化調查工作分類，結合相關數(shù)據(jù)對土地利用狀況進行細化屬性標注，同步推進各項專項調查。并采用GIS技術與高分影像和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術相結合的新型調查方式，能夠實時、動態(tài)、精準對調查成果進行完善。為三調成果的真實性、準確性、可靠性提供重要的技術支撐。

一、ArcGIS軟件

ArcGIS是由ESRI開發(fā)的產(chǎn)品，其中ArcGIS桌面軟件是GIS從業(yè)者進行地理信息數(shù)據(jù)編輯、使用和管理的主要產(chǎn)品，由ArcMap、ArcCtalog和ArcToolbox應用環(huán)境構成，具有數(shù)據(jù)采集、編輯、查詢、儲存、統(tǒng)計分析、空間分析、管理、制圖、地圖投影等功能。為現(xiàn)代地理信息工程提供強大的技術支撐，同時dBASE、SQL、Oracle等關系數(shù)據(jù)庫在ArcGIS中也能夠被很好的應用而且GIS強大的地圖互交和二次開發(fā)接口能夠大大提高工作效率和數(shù)據(jù)科學性、準確性。近幾年互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和用戶的需求GIS被廣泛的應用到服務器終端和web服務器上，為地理信息服務的發(fā)展起到了重要的作用。

二、全國第三次國土調查目的意義和目標任務

（一）全國第三次國土調查目的意義和任務

開展三調工作對國家決策的制定有著十分重要戰(zhàn)略意義，對經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展和當前國土資源的管理需求提供重要的數(shù)據(jù)基礎。此次調查對土地利用現(xiàn)狀進行分類調整和地類完善，更加精細精準的掌握當前我國土地利用現(xiàn)狀分布的狀況，進一步完善自然資源調查、監(jiān)測等制度。為國家的戰(zhàn)略決策、宏觀調控奠定重要的國土資源數(shù)據(jù)基礎，為現(xiàn)代生態(tài)文明建設、國土空間規(guī)劃、供給側結構性改革、自然資源管理體制改革和統(tǒng)一確權登記設等工作提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。

三調的任務是以2016年變更調查成果為參考，以正射影像圖(DOM)為調查基礎，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”舉證技術，對調查地類的真實性、準確性、可靠性提供技術保障。全面掌握三調調查工作分類中13個一級類的分布及利用狀況;對耕地進行細化調查;摸清城鎮(zhèn)村內部土地利用狀況。根據(jù)登記發(fā)證和確權成果將權屬落實到國土調查成果中對發(fā)生變化的開展補充調查。同時開展專項用調查。建立國土調查數(shù)據(jù)庫和城鄉(xiāng)一體化的土地變更機制，提高土地效能，扼制土地資源的浪費，滿足自然資源管理工作需要。

三、ArcGIS在三調中的優(yōu)勢分析

三調是一個政策性強，數(shù)據(jù)量大，涉及內容廣的基礎性國土資源調查。ArcGIS軟件強大的分析系統(tǒng)、批量處理、數(shù)據(jù)轉換、制圖表達、地圖打印等功能極大簡化了作業(yè)流程，減少手動處理環(huán)節(jié)從而提高工作效率和數(shù)據(jù)質量，為以后工作制定科學合理的工作方案。

四、ArcGIS在“三調”中的應用

（一）創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫

依據(jù)《第三次全國國土調查縣級數(shù)據(jù)庫建設技術規(guī)范》文件的要求，同時滿足數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和管理需求。ArcGIS軟件為三調數(shù)據(jù)庫建設提供了技術支撐，極大的提高了生產(chǎn)效率和數(shù)據(jù)質量?？梢栽贏rcCtalog中快速的創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫并建立數(shù)據(jù)集、構建點線面圖層和屬性結構類型，對數(shù)據(jù)庫結構中的空間要素和屬性結構描述進行增、刪、改、查。準確高效的組織管理數(shù)據(jù)庫中的圖層數(shù)據(jù)和屬性信息。

（二）組織要素模板

組織要素模板一般在開展內業(yè)數(shù)字化中使用，創(chuàng)建要素時組織編輯要素模板，要素模板包含創(chuàng)建數(shù)據(jù)屬性信息、繪制要素的存儲圖層、繪制要素使用的符號及工具。同時為了編輯時方便查找和分類需要對模板中的名稱、描述、標簽進行類別分類，避免操作時對屬性的重復操作。按照《第三次全國國土調查技術規(guī)程》的規(guī)定和要求，在制作要素模板時可以錄入對應的屬性信息，在的名稱位置錄入代碼，模板屬性中錄入相對應的屬性信息。要素模板設置完成后，在地類圖斑矢量化過程中完成圖形和屬性的雙錄入，提高內業(yè)數(shù)據(jù)制圖效率和正確率。

（三）數(shù)據(jù)分析標注恢復屬性

歷年耕地是指將第二次全國國土調查以來歷年的耕地數(shù)據(jù)。對三調數(shù)據(jù)中調查為園、林、草、坑塘的圖斑分析是否標注恢復屬性。利用ArcGIS的相交工具對歷年耕地和三調地類相交分析，計算出歷年耕地面積占三調地類圖斑面積比例，如果大于三調圖斑面積百分之五十的標注“即可恢復”或“工程恢復”；如果小于三調圖斑面積百分之五十的，不標注恢復屬性。

（四）批量屬性賦值

三調數(shù)據(jù)庫是一個空間要素分層多、各圖層之間屬性結構不同、數(shù)據(jù)量大。數(shù)據(jù)操作過程中人工錄入不僅費事費力而且準確率低。而在ArcGIS軟件中可以利用字段計算器和Python語言對特定的屬性進行批量賦值，只需要一次操作即可實現(xiàn)半自動化處理，更加便捷的對數(shù)據(jù)進行處理和維護。（見圖1）

圖1 地類名稱批量賦值

（五）GIS與“互聯(lián)網(wǎng)+”舉證的銜接

“互聯(lián)網(wǎng) +”舉證采用Web端+App移動端的方式進行調查數(shù)據(jù)和舉證照片的管理和舉證。對上傳的數(shù)據(jù)可以在Web端進行查看、設備管理、數(shù)據(jù)分發(fā)、圖斑審核、成果管理；App移動端可以對舉證照片進行提交、備份、導出、在線互聯(lián)。

調查采用內、外、內作業(yè)相結合的方式，利用高分辨率遙感影像特征認定地類及勾繪邊界，對無法判斷的影像特征紋理進行外業(yè)舉證。舉證照片應在圖斑的不同方向拍攝，反映圖斑的整體(遠景)、局部（近景）、建筑物內部和農(nóng)用地及未利用地的利用特征的照片。外業(yè)舉證完成后在國家舉證平臺下載DB數(shù)據(jù)包。通過Navicat軟件導出初次舉證（CCJZ）的信息表，主要查看外業(yè)舉證信息與內業(yè)判讀信息是否一致；通過ArcMap軟件中的XY工具，將CCJZ表導出帶有拍攝方位角的矢量FJ，添加字段(GJ)通過字段計算器將外業(yè)照片掛接到矢量中并建立鏈接，輔助內業(yè)認定地類和標注屬性。確保現(xiàn)狀地類及屬性標注與舉證照片和影像的一致性。

（六）數(shù)據(jù)成果質量檢查

數(shù)據(jù)質量檢查貫穿整個調查也是質量控制的重要環(huán)節(jié)，三調調查成果分為3個階段：初始調查、回頭看、統(tǒng)一時點。按照要求每個階段建立相應的檢查制度，確保調查成果的質量。在ArcMap中對可以對不同調查階段的內業(yè)和外業(yè)數(shù)據(jù)進行分組整理，聯(lián)動查看，有助提高內業(yè)的修改效率。同時對圖形檢查和圖層邏輯檢查等提供了快捷處理工具和拓撲規(guī)則，保障調查成果數(shù)據(jù)質量。

（七）地類屬性檢查

利用高分影像和外業(yè)舉證照片及收集的相關資料，對調查的成果進行100%全面檢查。逐圖斑核對地類認定、圖斑屬性、圖斑邊界并建立“三檢記錄表”對有問題的圖斑進行記錄并反饋外業(yè)舉證核實，修正問題圖斑。

（八）圖形檢查

在新建數(shù)據(jù)集導入要檢查的數(shù)據(jù)并創(chuàng)建拓撲規(guī)則，檢查要素內部和要素之間是否存在重疊、覆蓋、相交、空隙等不符合調查要求的錯誤。對有錯誤數(shù)據(jù)可導出拓撲錯誤列表找到錯誤位置進行修改。

（九）邏輯檢查。

對三調圖層關聯(lián)和屬性內一致檢查。包括種植屬性標注、圖斑細化標注、上圖面積、單獨圖層、面空洞、碎片多邊形、相鄰相同屬性圖斑等。在ArcGIS軟件中用選擇屬性、位置選擇等方式對地類圖斑標注屬性和上圖面積進行數(shù)據(jù)篩選；對推堆土區(qū)、拆除未盡區(qū)與地類圖斑相交分析，檢查推堆土區(qū)是否按原地類(按2016年變更調查)上圖，是否存在耕地標注種植屬性;拆除未盡區(qū)內是否占有農(nóng)用地；使用Python的腳本語言對面空洞進行檢查，通過字段計算器中的Python語句（!shape.ismultipart!）檢查圖形是否存在空洞，存在計算結果為TRUE，反之為FALSE。

五、結論

ArcGIS軟件強大的組織管理、數(shù)據(jù)處理、空間分析在三調中發(fā)揮極為重要的作用，尤其是在數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)轉化、數(shù)據(jù)處理分析、數(shù)據(jù)批處理、數(shù)據(jù)質量檢查、“互聯(lián)網(wǎng)+”等方面不僅操作簡便，數(shù)據(jù)處理速度快而且簡化了重復性工作，提高了工作效率及數(shù)據(jù)成果質量。也為第三次全國國土調查調查成果的應用提供重要的技術支持。