移動GIS 在土地變更調查中的開發(fā)應用研究

馮 超，崔國慶

（1.陜西能源職業(yè)技術學院，陜西 咸陽 712000；2.國家測繪地理信息局第一地形測量隊，西安 710054）

近年，國土資源廳運用遙感技術檢測方式，對全國各地遙感影像開展累加剖析，保證“二調”數(shù)據(jù)信息的現(xiàn)勢性。變化調研工作中需審批的檢驗圖斑多、時間緊、任務重，檢驗圖斑核查數(shù)據(jù)的分析和其他數(shù)據(jù)分析的工作量較大，急待運用地理信息系統(tǒng)技術性解決和剖析外業(yè)審查后建立的成果數(shù)據(jù)信息，提升內業(yè)數(shù)據(jù)獲取速率和精密度。目前，針對土地變化調查整體流程的論述較多，對于檢驗圖斑的外業(yè)核查信息進行初期數(shù)據(jù)分析方法和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析流程的研究成果較少。

變更調查模式區(qū)別于傳統(tǒng)作業(yè)模式在于內外一體化作業(yè)的變更調查底圖是數(shù)字正射影像、粗糾正影像、原始影像與矢量數(shù)據(jù)等，而不是紙質變更調查片。其特點是變更調查數(shù)據(jù)格式的通用性、圖層和編碼規(guī)則的一致性以及要素屬性設置的統(tǒng)一性。

1 主要研究內容、目標及技術路線

1.1 研究內容

變更調查實現(xiàn)程度的一個重要衡量指標就是減少重復工作量的多少。理論上說，變更調查的流程應該是一個順序的過程，下工序盡量避免上工序工作的重復。即在理想狀態(tài)下，外業(yè)變更調查所得到的成果不應該再由內業(yè)進行重復錄入，而是應該直接進入內業(yè)建庫環(huán)節(jié)。但在實際生產中，還未達到這種比較理想的作業(yè)模式，因此，通過研究分析找到影響實現(xiàn)變更調查的主要技術問題，探討相關解決辦法。利用寶雞測區(qū)項目及其他相關資料，按照變更調查基本方案進行試驗，總結出最終的變更調查詳細方案。針對變更調查數(shù)據(jù)銜接存在的問題，選擇合適的平臺研發(fā)變更調查軟件，以滿足變更調查數(shù)據(jù)一體化生產[1-3]。

1.2 研究的目標

提出快捷、高效的變更調查方案，解決目前數(shù)據(jù)生產過程中制約效率提升的關鍵技術問題。研發(fā)變更調查軟件，實現(xiàn)變更調查數(shù)據(jù)生產平臺同構，變更調查數(shù)據(jù)一體化生產。

1.3 研究的技術路線

了解變更調查方案的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，初步提出變更調查方案。按照初步提出的方案進行試驗，總結分析原來所提出方案存在哪些方面的不足，探索解決辦法。分析變更調查軟件的功能需求，完成軟件研發(fā)?？偨Y變更調查方案各自特點，以及各種變更調查方案的應用范圍[4-5]。測試研發(fā)的軟件是否能夠滿足變更調查生產的基本功能、精度需求等。

2 變更調查研究

2.1 傳統(tǒng)模式變更調查方案介紹

老模式應用土地資源調研數(shù)據(jù)管理手機軟件的變動作用，以當場現(xiàn)狀鑒定地類為規(guī)范，結合地理信息系統(tǒng)檢驗成果，依照土地資源變動調研的相關規(guī)定，調研2020 年內每一塊轉變土地資源的地類、范疇、所有權和總面積等具體情況，并更新縣級土地調查數(shù)據(jù)庫。應用綜合型監(jiān)管平臺，將商住用地信息化管理與土壤資源運用現(xiàn)狀變化結果緊密結合，進行分類并標出新增建設用地信息。在這個基礎上，變化前的縣市級土壤資源調查數(shù)據(jù)庫查詢與更新后的縣市級土壤資源調查數(shù)據(jù)庫查詢，開展空間累加查詢，并自行獲取產生變化的增加量數(shù)據(jù)信息及變動調研統(tǒng)計分析表。

將產生的增加量數(shù)據(jù)信息、變動調研統(tǒng)計分析表以及有關數(shù)據(jù)信息導進國家統(tǒng)一下達的升級數(shù)據(jù)信息匯報手機軟件，轉化成縣市級升級數(shù)據(jù)。依照數(shù)據(jù)庫查詢質量管理的規(guī)范和規(guī)定，運用國家統(tǒng)一下達的升級數(shù)據(jù)信息匯報手機軟件，對縣市級升級數(shù)據(jù)開展全方位質量檢測。在進行成效審查和質量檢測后，匯報給市級。詳細流程如圖1 所示。

圖1 傳統(tǒng)模式變更調查生產方案

傳統(tǒng)模式變更調查存在如下弊端：外業(yè)變更調查、補測的數(shù)據(jù)需要清繪、轉繪等過程才能在計算機上進行編輯，這樣導致生產工序重復，變更調查數(shù)據(jù)無法一體化生產，作業(yè)成本比較高[6]。整個變更調查生產過程需內、外業(yè)生產單位（或部門）的生產人員合作完成，由于每個人理解、認識方面的差異，容易導致生產過程中的地物遺漏、錯繪等問題[7]。

綜上所述，為了減少傳統(tǒng)測量變更調查方案中存在的弊端，進一步將新技術、新思路應用到測繪生產中，就需要我們通過試驗、分析，總結出切實可行的變更調查數(shù)據(jù)一體化生產技術方案——變更調查方案。雖然這樣對外業(yè)作業(yè)人員的綜合能力要求比較高，一次性投入成本較大，但是對于整個數(shù)據(jù)生產過程來講，有利于生產效率的提高。

2.2 變更調查的技術與裝備支撐

變更調查流程也在不斷豐富與完善，外業(yè)變更調查與內業(yè)編輯逐漸實現(xiàn)平臺同構，傳統(tǒng)變更調查模式中的清繪、轉繪環(huán)節(jié)在現(xiàn)有的變更調查流程中已經不存在。

在生產制造組織架構層面，主要反映在由好幾個生產制造企業(yè)慢慢向具有一體化綜合型生產量的一個企業(yè)集中化。在員工素養(yǎng)層面，員工個體的業(yè)務水平展現(xiàn)出一體化的發(fā)展趨勢，即員工個體的工作實力不會再有顯著的變更調查的差別，更為突顯員工個體的綜合性業(yè)務水平，注重員工個體的“單兵工作能力”?？偠灾?，內外一體化早期具體表現(xiàn)在生產制造組織架構上，后期將會逐漸向高級階段發(fā)展，具體表現(xiàn)為員工業(yè)務水平的一體化。

2.3 變更調查初步方案

目前，在變更調查數(shù)據(jù)生產中，生產單位外業(yè)變更調查采用比較普遍的作業(yè)方法是將DOM（數(shù)字正射影像）或數(shù)字影像加載到CAD 數(shù)據(jù)中，由外業(yè)作業(yè)人員使用CAD 軟件依據(jù)影像進行綜合判繪，完成后將矢量數(shù)據(jù)疊加影像打印成像片到野外進行變更調查、補測。將變更調查補測成果在CAD 軟件下進行編輯、修改，形成最終變更調查成果，以矢量數(shù)據(jù)的形式交給內業(yè)進行下一工序的數(shù)據(jù)生產。由于CAD 軟件的主要功能是繪圖而非建庫，在地形圖數(shù)據(jù)生產中就存在很多不足之處，使得外業(yè)提供的CAD 數(shù)據(jù)成果滿足不了內業(yè)生產所需的全面數(shù)據(jù)信息，還得進行補充、添加，造成了內業(yè)生產過程中出現(xiàn)一些重復的勞動，這無形中增加了生產項目的工作量，降低了此類生產項目的整體工作效率。

對變更調查方案與軟硬件設備的研究分析發(fā)現(xiàn)，在內業(yè)數(shù)據(jù)處理與編輯方面的軟硬件設備能夠滿足生產需要，外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方面的問題，通過開發(fā)變更調查軟件也能得到解決，但是整個生產流程不夠優(yōu)化，基于不同的數(shù)據(jù)源進行變更調查生產的方案不夠明確。因此，變更調查方案的探討與研究分析就顯得非常必要。經過反復的研究分析與總結，提出變更調查初步實施方案如下。

首先，獲取原始影像資料、專業(yè)資料收集等；其次，利用原始影像與像控成果完成空三加密，然后制作DOM 數(shù)據(jù)，同時完成全要素立體數(shù)據(jù)采集；再次，將DOM、矢量數(shù)據(jù)、粗糾正影像和原始影像等數(shù)據(jù)導入外業(yè)變更調查軟件由作業(yè)人員進行外業(yè)變更調查與修補測工作。變更調查和補測內容與傳統(tǒng)模式生產流程中相關內容一樣，完成變更調查與補測工作后，形成最終的地形圖數(shù)據(jù)。

2.4 變更調查軟件的功能設計

2.4.1 軟件結構

在此，我們將變更調查軟件設計為用戶界面層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)服務層。這種結構模式中，軟件通過業(yè)務邏輯層來處理核心的業(yè)務邏輯，其主要功能是：接受用戶界面的服務請求，然后與數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互；用戶界面層負責界面的表達、與用戶的交互工作；數(shù)據(jù)服務層負責空間數(shù)據(jù)、非空間數(shù)據(jù)的管理工作。

2.4.2 軟件設計

1）從軟件功能框架、開發(fā)結構以及界面組織等方面設計外業(yè)變更調查軟件的總體框架。針對變更調查外業(yè)的需求，軟件應包括地圖加載、圖層控制、定位、標注、繪制、導出和搜索等幾個模塊，軟件界面設計如圖2、圖3 所示。

圖2 規(guī)劃功能

圖3 圖層控制

2）根據(jù)變更調查需要，底圖和矢量信息默認加載到軟件上，打開軟件可以直接進行標注或自由線繪制操作，如果想加載其他底圖，可點擊添加圖層按鈕添加底圖信息；同時還可點擊軌跡記錄按鈕進行軌跡記錄，使用搜索功能定位到圖上相應位置。

3 變更調查方案

3.1 核查工作任務及流程

外業(yè)核查主要包含下列3 個方面工作職責。

一是以疑似新增建設用地圖斑和外業(yè)核查備選圖斑中選擇廣泛性圖斑，現(xiàn)場查驗圖斑地類和范疇界限的準確性，分辨是不是存有變動忽略狀況。

二是以影像分辨明確無明顯基建項目的有疑問圖斑中選擇廣泛性圖斑，檢查圖斑當場基建項目情況，辨別是否發(fā)生有誤變化情況。

三是針對變更調查數(shù)據(jù)情況存在明顯差異性的重點地區(qū)，關鍵從農業(yè)用地變動為未利用地存疑圖斑中挑選典型性圖斑開展當場核查，判斷是否存在錯誤變更現(xiàn)象。

3.2 土地利用變更調查中的“3S”集成技術

集成的界定始于1961 年的電子元器件，其意識主要是降低各式各樣組成一部分連接的多維性，提高設計方案的科學性。集成的主要內容在于組成系統(tǒng)各位置間的有機結合，將分離出來的子系統(tǒng)融合變?yōu)橐粋€整體，以得到系統(tǒng)的合作經濟收益。集成意識在每一個科研和生產制造加工制造業(yè)具有了極為重要的作用。地球上的信息從其內容看，具備空間、時間和特點3 大屬性。但由于大家認識的局限性，在信息描述上人為因素的選擇可分方法。這類人力的切分具體表現(xiàn)在實際應用中就是分別從各行各業(yè)描述信息流廣告，把從眾多方面獲得的信息收集、生產制造，最后開展應用，即把網絡科技切分成信息得到、多媒體通信和信息應用3 個相互之間不關聯(lián)的方面。RS、GIS 和GPS 中的任何一個都傾向于偏重信息流的3 個特點中的1 個或2 個層面，GPS 偏重于對空間精準定位特點的獲得，RS 偏重于對時間動態(tài)性特點的獲得，GIS 偏重于對特性與空間、時間的特點進行聯(lián)接和管理。在土地資源利用變更調查中，假如可以運用“3S”技術性集成，與此同時，合理利用空間、時間和特性3 個特點，便會進一步提高調查報告的精密度，提高效率，加速土地資源優(yōu)化配置信息化管理的腳步。

土地資源利用變更調查中，土地產生變動的類別包含新增加、衰老、消退、合拼和切分等狀況，可是一類土地的增加必定產生另一類土地的衰老或消退。因此，整體來說，土地的變動包含下列幾個種類：土地切分、土地簡易合拼、土地綜合合并。地塊分割：指原來1 個地塊分割成N 個地塊（N≥2），如圖4 所示。地塊簡單合并：指原來N 個地塊（N≥2）合并成1 個地塊，如圖5所示。地塊綜合合并：指原來N 個地塊（N≥2）經合并、分割操作后重新劃分成新的M 個地塊（M≥2），如圖6所示。

圖4 地塊分割示意圖

圖5 地塊簡單合并示意圖

圖6 地塊綜合合并示意圖

一般而言，無法簡易、便捷地獲得高精密的變動圖斑界址點，因而，必須使用新的工藝對傳統(tǒng)的調查法加以改善。RS、GPS、GIS 技術可以解決以上的問題，“3S”專業(yè)性的使用可以方便對變化圖斑進行界址點的取得和應對數(shù)據(jù)庫管理的變化，而“3S”一體化專業(yè)性則可以填充單一的RS、GPS 和GIS 技術的缺少，更好地發(fā)揮綜合性優(yōu)點，進而更加方便快捷、簡單、多方位地得到精密加工的土壤資源運用變更調查的數(shù)據(jù)信息。

“3S”技術性的數(shù)據(jù)信息關鍵有下列特點：①定位。土地資源管理必須精確信息內容，精準定位是由衛(wèi)星導航系統(tǒng)技術來進行的。②定性。土地資源管理工作具有數(shù)據(jù)量大、品種繁多的特點，因為研究對象不一樣，判定則各有各的指標值限制。通常，判定分辨是由專業(yè)技術融合遙感影像材料作出的。③定量。定量管理要把握住各種各樣管理決策機遇，必須定量分析信息內容。

3.3 土地利用變更調查中的一體化集成技術

以RS 與GIS 技術為借助的土壤資源運用變動調查法關鍵是在GIS 的全力支持下，采用計算機或人機交互技術方法對遙感圖像進行解譯，用同一地區(qū)不一樣日期的遙感影像間存在著光譜儀特性差異的基本概念來辨別土壤資源運用狀況或其他情況的變化，或者應用遙感影像與土壤資源運用現(xiàn)狀圖累積來辨別土壤資源運用狀況的變化，可以迅速地發(fā)現(xiàn)大范圍地域內的土壤資源運用變化情況。圖7 歸納了應用GIS 技術對遙感影像執(zhí)行累加分析，從而尋找變化并進行土壤資源運用變更調查的專業(yè)性流程。

圖7 土地利用變更調查一體的方法

在土壤資源運用變更調查的數(shù)據(jù)采集工作方面，GPS 與GIS 一體化的方法主要表現(xiàn)為，將GPS 及時得到的信息內容依靠串口通訊馬上導入GIS 中，空間數(shù)據(jù)庫從GPS 導入GIS 系統(tǒng)中，特點信息記錄在紙上。但是將二者一體化后，可以在調研現(xiàn)場對圖斑進行必須的生產解決和詳細資料的存儲，避免了傳統(tǒng)式方法中必須將圖斑的空間信息和特點信息提取出來的缺點，并可以減少手工制作，簡單化整個過程，降低錯誤率，提高土壤資源運用變更調查的質量和效率。

4 結束語

本文分析清楚了原有生產過程中存在重復工作的生產環(huán)節(jié)，并通過具體生產試驗進行了驗證，在充分試驗與分析總結的基礎上，提出了根據(jù)不同原始資料情況對應的4 種變更調查的最終方案，分析對比了傳統(tǒng)變更調查模式與變更調查模式各自的優(yōu)缺點，特別是針對基于粗糾正影像和原始影像進行變更調查方案進行了深入的探討和研究，并取得了很多研究成果，將為今后的中小比例尺變更調查開闊思路起到很大的促進作用。同時，也完成了外業(yè)變更調查軟件的研發(fā)與測試，在試驗過程中得到了很好的應用。

總之，外業(yè)變更調查軟件系統(tǒng)的研發(fā)和數(shù)據(jù)糾正試驗的成功，從生產模式上，實現(xiàn)了變更調查，省去了重復的生產環(huán)節(jié)，可提高項目整體的工作效率，節(jié)約生產成本。