GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用研究

趙 雷 周明厚

（山東省地質(zhì)測繪院，山東 濟南 250003）

0.引言

我國幅員遼闊，為更好地對各個城市進行規(guī)劃，合理利用土地，地籍測繪工作從古代一直延續(xù)至今。地籍測繪是指對城市的地理位置、劃分界限、面積大小、土地類型及權(quán)屬等進行調(diào)查和測量，以登記在冊。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地籍測繪手段和技術(shù)也在不斷進步，從最開始的人工測量，只記錄數(shù)據(jù)，到現(xiàn)代，通過各種先進設(shè)備和技術(shù)測量，形成數(shù)據(jù)、圖件和表冊為一體的測量結(jié)果。

受到地理、政治、經(jīng)濟、文化等因素的影響，城市地籍并不是一成不變的，因此對地籍進行定期測繪至關(guān)重要。關(guān)于城市地籍測繪研究有很多，如，何淼分析傳統(tǒng)地籍測繪方法存在的缺點，然后提出利用無人機低空傾斜攝影測量技術(shù)進行地籍測量，在多位鏡頭攝影獲取的影像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用Smart3D、Altizure、idata等專業(yè)軟件繪制地籍三維圖像，提高了工作人員的外業(yè)效率；顧俊杰將全站儀應(yīng)用到地籍測量過程中，通過全站儀獲取土地相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過分析和處理，實現(xiàn)地籍繪制；吳風(fēng)華針對江西某市地籍，探討了GPS地籍控制測量的技術(shù)問題；張小芳則將GPS、RTK和全站儀3種技術(shù)集于一體，彌補了單一技術(shù)存在的缺點，提高了地籍測繪的精度。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS），進行城市地籍資源測繪研究，并分析GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用成效。本研究大致分為3部分：地籍資源數(shù)據(jù)測量；城市地籍測量與繪制，包括各類圖、表、冊；構(gòu)建地籍?dāng)?shù)據(jù)庫。本研究旨在提高我國城市地籍資源測繪工作質(zhì)量和效率。

1.基于GIS技術(shù)的城市地籍資源測繪研究

了解每個城市的地籍資源對于國家發(fā)展至關(guān)重要。城市地籍資源測繪是了解地籍資源的一個重要途徑，每隔一段年限，就需要全面測繪一次，以滿足城市規(guī)劃的需要。城市地籍資源測繪基本流程（如圖1所示）[1]：

圖1 城市地籍資源測繪基本流程

城市地籍資源測繪過程中，不可避免地會應(yīng)用到各種先進技術(shù)和設(shè)備，如，GPS技術(shù)、RS技術(shù)、GIS技術(shù)、遙感技術(shù)、無人機傾斜攝影技術(shù)、RTK技術(shù)、全站儀、攝像機、導(dǎo)航儀等。本研究以GIS技術(shù)為核心，研究其在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用過程。

GIS將計算機技術(shù)與空間地理分析技術(shù)有效地結(jié)合在一起，實現(xiàn)對土地空間數(shù)據(jù)的采集、輸入、存儲、查詢、分析和顯示[2]。GIS系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成，基本功能（如表1所示）：

表1 GIS基本功能

1.1 地籍資源數(shù)據(jù)采集

各類空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)是GIS運行的基礎(chǔ)和前提。GIS所需數(shù)據(jù)采集根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，獲取方式也不同，可以通過查閱歷史資料進行獲取，可以通過各種測量設(shè)備進行現(xiàn)場采集[3]。其中，后者是GIS采集常用的手段，它需要搭配各種設(shè)備來完成，包括GPS-RTK測量系統(tǒng)、全站儀、遙感系統(tǒng)、無人機攝影設(shè)備等。下面對這些設(shè)備的工作原理進行具體分析。

1.1.1 GPS-RTK測量系統(tǒng)

GPS-RTK測量系統(tǒng)彌補了傳統(tǒng)GPS定位的不足，實現(xiàn)了厘米級精確定位。GPS-RTK測量系統(tǒng)工作流程如下：收集控制資料→基準(zhǔn)站設(shè)置→流動站設(shè)置→坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換→流動站測量定位。GPS-RTK測量的數(shù)據(jù)為測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

1.1.2 全站儀

全站儀，主要用于精密工程測量，它集測量、計算、顯示、存儲等各項功能于一身，可以測量3類數(shù)據(jù)，即水平角、垂直角測量數(shù)據(jù)，距離測量數(shù)據(jù)，坐標(biāo)測量、高差測量數(shù)據(jù)[4]。

1.1.3 遙感系統(tǒng)

遙感通過發(fā)射并接收電磁波數(shù)據(jù)來判定目標(biāo)對象的性質(zhì)、空間分布、類型及其數(shù)量等。遙感系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)（如表2所示）：

表2 遙感系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

1.1.4 無人機攝影設(shè)備

無人機攝影設(shè)備是一種以無人機作為飛行平臺，同時搭載多臺傳感器，從不同角度采集影像的一種設(shè)備。其組成包括三部分，即飛行平臺（無人機、飛控系統(tǒng)）、任務(wù)載荷（相機、傳感器）、地面系統(tǒng)（任務(wù)規(guī)劃與監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)）。無人機攝影設(shè)備工作原理如下：現(xiàn)場勘察與資料收集→布置及測量像控點→無人機傾斜攝影→自動三維建?！S繪圖→質(zhì)檢及外業(yè)補漏。

1.2 城市地籍測量與繪制

基于上述1.1章節(jié)獲得的各類空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)進行地籍測量與繪制。具體過程（如圖2所示）：

圖2 城市地籍測量與繪制流程圖

城市地籍測量與繪制中需要用到的GIS軟件（如表3所示）：

表3 城市地籍測量與繪制GIS軟件

1.3 構(gòu)建地籍?dāng)?shù)據(jù)庫

在GIS軟件處理下，得到各類圖、表、冊等地籍?dāng)?shù)據(jù)，將其存入地籍?dāng)?shù)據(jù)庫，完成城市地籍資源繪制。地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建設(shè)路徑（如圖3所示）：

圖3 地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建設(shè)路徑

2.GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用效果分析

為檢驗GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用效果，以延安市為例進行城市地籍資源測繪，測繪內(nèi)容包括研究區(qū)界址劃分、面積大小、土地類型等部分。

2.1 研究區(qū)概況

延安市位于陜西省，是中國革命的重要發(fā)源地。本章節(jié)測試研究就以該城市為例，進行GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用效果分析。

2.2 地籍資源數(shù)據(jù)采集設(shè)備

針對延安市地籍資源數(shù)據(jù)，采集設(shè)備有4種：GPS-RTK測量系統(tǒng)、全站儀、遙感系統(tǒng)、無人機攝影設(shè)備。

2.2.1 GPS-RTK定位測量儀器

本章實例分析中，GPS-RTK定位測量儀器為中海達RTK測量儀。該測量儀主要功能特征如下：

（1）扁平化UI界面——簡約的界面,便捷的操作,條理清晰,適應(yīng)強；

（2）強大底圖顯示，支持離線百度地圖和dxf/shp數(shù)據(jù)導(dǎo)入顯示；

（3）全面道路算法——支持?jǐn)噫?超高加寬/邊坡放樣,支持DTM面放樣；

（4）開放互聯(lián)功能——支持消息推送、軟固件在線智能升級；

（5）高功率，低功耗——內(nèi)置收發(fā)一體電臺，讓基站和移動站完全互換；最大功率5W，連續(xù)工作時間可達10小時以上。

2.2.2 全站儀

BTS-812C系列工程全站儀，是一款簡便易用的全站儀，其功能特點如下：

（1）“一鍵測存”功能，易學(xué)易用，支持?jǐn)?shù)字、字母以及特殊符號快速輸入；

（2）獨特的用戶鍵功能定制，將常用功能鍵定義至用戶間，使作業(yè)更加簡單便捷；

（3）免棱鏡測距200m（350m可選），單棱鏡測距5km；

（4）超大容量存儲空間，有2GB的SD存儲卡，存儲數(shù)據(jù)可達500萬點，配備專業(yè)讀卡器；

（5）大容量可充電鋰電池，角度測量時間長達20小時。

2.2.3 遙感設(shè)備

采用的遙感設(shè)備為大型空間高分辨率遙感儀器，該儀器基本參數(shù)（如表4所示）：

表4 遙感設(shè)備基本參數(shù)

2.2.4 無人機攝影設(shè)備

采用的無人機攝影設(shè)備主要由UDI U818A無人機和5個16倍以上光學(xué)變焦數(shù)字?jǐn)z像頭組成，從1個垂直、4個傾斜等5個不同的角度采集影像[5]。該攝像頭主要特征如下：

（1）搭載約2000萬有效像素CCD，帶來高清畫質(zhì)，即使對照片進行裁切和局部放大也能保留豐富細(xì)節(jié)；

（2）28mm廣角鏡頭，結(jié)合8倍光學(xué)變焦，使影像拍攝更為全面；

（3）具有自動變焦功能，可根據(jù)目標(biāo)自動確定被攝體尺寸和構(gòu)圖。

2.3 地籍參數(shù)設(shè)置

在GIS軟件頁面設(shè)置地籍參數(shù)，結(jié)果（如圖4所示）：

圖4 地籍參數(shù)設(shè)置

2.4 界址劃分

利用KOMOS GIS軟件對延安市界址進行劃分，劃分結(jié)果（如圖5所示）：

圖5 界址劃分結(jié)果

2.5 土地類型圖繪制

利用CASS軟件繪制土地類型圖（如圖6所示）：

圖6 延安市土地類型圖

2.6 土地面積統(tǒng)計

利用Opticks軟件對延安市各類型土地面積進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果（如表5所示）：

表5 延安市各類型土地面積統(tǒng)計結(jié)果

2.7 結(jié)果分析

綜合圖6、圖7以及表5，對比上一次的延安市界址、土地類型圖與面積數(shù)據(jù)，可知延安市界址未發(fā)生變化，但是延安市其他林地的面積有所增加，證明該城市綠化工作取得了一定效果。

3.結(jié)束語

綜上所述，為了更好地規(guī)劃城市用地，明確其地籍資源具有重要的現(xiàn)實意義。為此，本文結(jié)合GIS技術(shù)，對其在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用進行研究。最后以延安市為例，進行GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用效果分析。通過分析，證明了GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪工作中所發(fā)揮的作用，實現(xiàn)了對城市地理位置、界址、土地類型以及面積變化情況的了解，為延安市土地管理和規(guī)劃利用提供了重要的參考數(shù)據(jù)。