土地利用现状图形属性数据变更调查及变更处理方法

土地利用现状图形属性数据变更调查及变更处理方法

摘要：为了有效地保证土地调查数据的现势性和对历史演变数据进行管理，科学合理的处理土地利用现状变更，实现对土地利用现状数据库的更新是农村地籍管理的主要技术难题，也是建立农村地籍管理信息系统的核心。本文将通过对土地利用现状变更调查具体业务流程的分析，研究综合利用GIS、GPS、RS技术实现对土地利用现状图形属性数据的。

关键词：土地变更 GIS/LIS 土地利用数据库

1、土地利用现状变更的分类

土地利用现状变更是指土地利用状况发生的变化，即地类、权属性质、所属单位、界线等发生了变化。这种变化通过外业调绘后（手工调绘、常规测量仪器测量或应用GPS、RS监测）确定土地利用现状空间图形和属性方面的变化，通过内业处理，包括变更内容的录入（地类、权属性质、单位、所属系统、坡度级别等内容的录入或数据传输）及处理功能（图形分割、合并、面积平差等），对土地利用现状数据库进行更新，并进行统计汇总等工作。

土地利用现状变更包括属性数据（如地类、权属性质等）变更和图形数据变更两部分；属性数据变更通过提供录入界面进行处理，图形数据的变更处理方法比较多，如可以通过遥感或航空影像与矢量图的叠加分析、GPS测量、常规仪器测量等方式进行土地利用现状图形的变更。具体操作上可以采用坐标的转入、手工数字化、扫描矢量化、批量处理等方法完成。根据研究认为，土地利用现状变更的主要类型及处理方式如下：

(1)图斑变更的主要形式有：图斑的分割、合并、复杂的分割合并等；

(2)线状地物变更的主要形式：新增、分割、合并、消失、加宽等；

(3)零星地物的变更：增加和消失；

(4)行政界线的变更；

(5)变更可以处理单个物体属性、形状变更，也可以批量处量多个物体属性、形状变更。

2、土地利用现状变更特点分析

土地利用现状变更处理的准确性和科学性直接关系到国土部门是否真正能够运用系统输出变更台帐、上报土地利用现状地类变更

平衡表及其它统计报表，同时对图形进行适时的变更处理，得到现势性的土地利用现状数据库。由于变更类型的多样性和复杂性，变更处理是农村地籍管理信息系统开发建设的关键。

对于变更前后地类、权属、面积的变化，通过叠加分析就可以方便找到，地类流向变化关系就不很容易确定。一种地类减少，几种地类增加，称一对多关系，或者几种地类减少，一种地类增加，称多对一关系，都比较容易处理。对于前者（一对多）增加的几个地类面积都来自减少的那一个地类，对应变化量就为增加地类的面积，对于后者（多对一）增加的一个地类面积都来自减少的那几个地类，对应变化量就为减少地类的面积。对于减少的地类是多个，而增加的地类也是多个，称多对多关系，处理多对多的关系需要进行复杂的判断和图形、数据处理，所以用计算机软件处理地类流向分析是一个技术难点，需要在GIS平台上进行大量的二次开发工作才能实现。

由于土地利用情况变更频繁，农村地籍管理信息系统中的图斑与属性信息会经常变化，从而形成大量的历史信息，这些历史信息对于数据挖掘分析和政府决策支持都具有重要的价值，变更记录历史信息的存储与管理模式直接影响到对变更历史信息的使用，所以在变更中如何存取、管理、使用历史数据也是变更时必须考虑的问题之一。

3、土地利用现状变更图形属性数据处理的技术思路

下面用一个实例说明如何实现多对多的地类变化流向分析。

如图2，图斑1的地类为荒草地（311），面积为4.7亩，与图斑2，地类为未成林地（134），面积为为10.8亩，合并成图斑3，地类为住宅（251），其中在左上方有一个零星地物，地类为绿地（143），面积为0.7亩，我们根据变更前后面积相等很容易得到图斑3的面积为14.8亩，通过分析得到面积减少地类：地类311减少面积4.7亩地类134 减少面积10.8亩；面积增加的地类：地类143增加面积14.8亩地类143 增加面积0.8亩。显然是一个多对多情况，对于这种情况建立一个数据结构（使用Dephi语言）,如下：TChangeArea = Record

Landcode:string; //地类

Area:double; //面积

end;

定义两个动态数组，分别存放面积减少（变更前）和增加（变更后）

Var

ForeArea:array of TchangeArea;//变更前

AfterArea:area:array of TchangeArea;//变更后

对两个动态赋初值，分别获得变更前后主地类（变化面积最大的），再获得总变化主地类变化，不难知道是变化后地类为251，面积为14.8亩，这样我们就从（变更）后的次地类开始循环（也可以比较变更前后对象个数多，切入点循环），同时定义如下流向数据结构：

TchangeFlow = Record

ForeLandcode:string; //变更前地类

aforeLandcode:string; //变更后地类

changearea: double; //变化面积

end;

changeFlow：array of TchangeFlow;//变化数组

通过图形叠加分析，判断变化流向，如果是一对一，变化面积就是面积小的那个面积，changeFlow增加一个纪录，对于一（个对象）变多（个对象）和多（个对象）对一（个对象），对应changeFlow增加多个纪录。对于多对多按比例分成。按照这种思路很容易得到表一的地类及面积变化结果。

下面的例子（图3），由于耕地中田坎，是一种地类包括了两种地类114，157，并且按面积成比例。具体实现：由于变更前一个对象，变更后两个对象，从变更后开始循环，按多对多按比例分成，对于图斑20-2，地类为住宅(251),面积为20.5,来自157和114，按比例可得157->251 面积为1.2 , 114->251面积为19.3,依次类推，由此得到表二的结果。

4、土地利用现状变更调查的方法

4.1 常规方法

常规方法包括野外调绘法、全站仪测量法等。外野调绘法直接进行图形的变更，系统在用户的交互式操作下自动进行图斑切割、

面积平差量算工作。具体运算时，与变更相关的图斑先进行切割，形成变更后的土地利用现状图，然后系统以与变更信息相关的图斑、线状地物等面积作为控制面积，使变更的相关图斑、现状地物面积之和等于变更前面积之和，以保持面积的一致性。

4.2 遥感影像或航空影像叠加分析处理法

随着社会经济的快速发展，摄影测量与遥感会越来越得到普及，逐渐应用于土地利用现状变更调查工作。利用遥感影像或航空影像进行土地利用现状变更调查可以在内业比较不同时期的影像图，或与矢量图叠加，通过识别、判读、解译，在必要时辅以外业调查或调绘来处理土地利用现状变更。限于篇幅，这里不再对具体技术处理过程进行详细的阐述。

4.3 GPS方法

GPS技术的的快速发展与应用，使得GPS将会在土地利用现状变更调查中发挥重要的作用。GPS定位分为相对定位和绝对定位两种方式，相对定位精度可达到毫米级，一般主要应用在精密控制测量中；单机绝对定位一般可达到5——15米，目前新一代的差分GPS （DGPS）可以达到厘米级精度，而在价格上比精密定位GPS便宜很多，非常有竞争力，能够更好的满足土地利用现状变更调查的要求。因此，在未来单点定位GPS和DGPS将会成为土地利用现状变更调查的主要应用工具。

利用GPS技术进行土地利用现状变更调查及数据处理的过程如下：（1）在野外用GPS测定土地利用现状变化图形拐点，并产生坐标文件；（2）将GPS测定的坐标文件转入农村地籍管理信息系统中；（3）由坐标生成新的图形，并按前述方法进行图形变更处理；

图4 由GPS测定的坐标生成变更图形

（4）输入新的属性信息，完成变更工作；（5）输出变更纪录表；（6）输出汇总统计数据，并产生更新后的土地利用现状数据库。我们通过研究，已经形成了上述过程的理论算法，并在我们开发的“农村地籍管理信息系统”中得到了实现，已经在土地利用现状变更调查数据处理工作中得到了广泛的应用

4.4 PDA与GPS、GIS集成的综合方法

随着移动式GIS、无线通信及计算机技术的发展，PDA作为掌上型计算机的功能得到了迅速的扩展。新一代PDA上固化有操作系统，同时其自带的ROM还可用于保存数据或存放基于操作系统的应用程序，如小型的GIS平台或图形处理软件等。目前PDA发展的重点是逐步扩展其功能，开发不同的应用软件，将PDA的应用深入到测量、智能交通、公共信息服务等不同的领域。通过利用GPS、常规测量仪器等空间定位和测量功能，加上PDA内置的基于GIS的土地利用现状图性属性处理软件，就可以构成一个集成化的土地利用现状变更调查数据采集与数据处理系统，图6为我们设计的系统基本机构图。该系统的优点是：（1）提高外业变更调查作业的效率，实现外业数据采集与土地利用现状变更数据管理的一体化；（2）在野外就可以完成对图形、属性数据的变更处理，并通过数据接口，方便的

实现数据的导入；（3）方便的实现GPS、全站仪、GIS间的数据交换；（4）能快速判断野外变更调查数据的准确性和真实性，提高了变更调查的质量。

5 利用屏幕数字化进行图形变更处理

通过在屏幕上叠加显示栅格图和矢量图，可以将人工数字化和自动矢量化结合起来，实现“屏幕数字化”的作业方式，它的主要特点是：叠加显示栅格图和矢量图，以栅格底图为判别和定位依据进行交互操作，输入各种图形对象，从而摆脱数字化仪和以纸张、像片等为媒介的原图。

可以对栅格数据进行操作，如变形校正、去毛刺、去空洞以及其它多种栅格操作，以保证栅格图的质量。

可以对栅格数据进行自动追踪、自动识别等处理，但由于地形图的复杂性和扫描质量等原因，完全自动的矢量化非常困难甚至是不可能的，在诸如断点、交叉、粘连等地方可以交互进行引导，因此称作“半自动化”的矢量化；在参照栅格底图的基础上，可以充分发挥GIS图形平台的强大功能，利用其提供的各种图形输入和编辑方法，大大简化各种人工数字化操作。

多尺度、多视野范围地观察图形，综合实现精确定位、准确判别和快速浏览；提供栅格数据和矢量数据的多种捕捉方式，以及自动拟合、平滑等工具，可以提高数据质量。

面向GIS的要求，提供地理要素的编码、标识、属性输入以及相关的操作。利用GIS二次开发工具，可以针对作业特点和需要设计各种专用的辅助手段，进一步提高工作效率；大大改善了作业方式，降低操作员的劳动强度，从非技术因素方面有效地提高土地利用现状变更的生产效率。

6 历史数据的管理和查询方法

历史查询一般有两种：一种是单个历史追踪查询，获得历史演变过程，另一种恢复任意历史时刻的完整系统信息，前者是纵向的，后者是横向的，历史查询的实现的关键在于变更，在变更时记录历史信息，历史查询通过变更时的变更前后对照表（变更记录表，它也是土地利用现状自动变更时输出的内容，每次变更都有一个变更记录号-与变更时间位是年月日,后4位是顺序编号），存储每一个对象的调查和注销时间和上一次变更的记录号，对于历史追踪查询通过变更号的上一次变更记录号的递归可以方便地实现；通过一个简单查询语句从现状与历史提取满足条件的数据实现任意历史时期的查询，对历史表，是上次的变更时间<=查询的日期and变更时间>查询的日期，现状表中提取没有变更加上变更时间<=查询的日期,两个图层满足条件的数据即某一查询日期的当时土地现状。

7、结论

土地利用现状图形、属性变更是农村地籍管理的主要工作内容之一，也是土地管理其他业务，如土地利用总体规划、耕地保护、土地利用等工作开展的重要基础。由于土地利用现状变更的情况复杂，涉及到图形、属性等变更内容，技术处理难度较大，因此，在进行农村地籍管理信息系统开发建设时，必须解决一些关键形性的技术难题。本文通过对土地利用现状变更类型的分析，在综合利用GIS、GPS、RS和计算机等技术的基础上，提出了图形属性数据变更的数据处理方法，同时对各种土地利用现状变更调查的方法进行了分析和探讨，提出了一些方便使用的方法。这些方法可以方便地实现各种各样的土地利用现状变更，包括点、线、面的同步变更。跳出单一零星地物，图斑、线状物变更，从而对各种土地利用现状变更有了统一的解决方案，同时也很好的解决历史数据的保存和查询。这些成果已经在开发的农村地籍信息系统中得到了利用，取得了较好的应用效果。

参考文献

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[2]郭仁忠等，深圳市规划国土管理信息化建设，测绘通报，1999(1).

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[5]赵俊三,赵耀龙，利用新一代GIS技术构建土地管理信息系统，西安地图出版社，2000年7月，西安.

赵俊三闫磊李筱宁