摘要：本文在第二次全國土地調(diào)查(農(nóng)村部分)背景部分簡單介紹了本次土地利用調(diào)查的意義和目標(biāo)。在數(shù)據(jù)描述部分介紹了計(jì)算圖斑凈面積的公式和土地利用數(shù)據(jù)庫中土地利用要素的組織形式。在此基礎(chǔ)上提出了計(jì)算圖斑凈面積的兩種可行方法。一是二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)方法，二是空間分析結(jié)合SQL語言實(shí)現(xiàn)方法。最后研究對比了兩種方法在實(shí)際運(yùn)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，為第二次全國土地調(diào)查建庫提供方法與思路。

關(guān)鍵詞：土地調(diào)查；凈面積；地類圖斑；線狀地物；二次開發(fā)；SQL

一、研究背景

福建省第二次全國土地調(diào)查作為一項(xiàng)重大的省情調(diào)查，目的是全面查清本省土地利用狀況，掌握真實(shí)的土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立和完善土地調(diào)查、統(tǒng)計(jì)和登記制度，實(shí)現(xiàn)土地資源信息的社會(huì)化服務(wù)，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及國土資源管理的需要。搞好第二次全國土地調(diào)查，掌握真實(shí)準(zhǔn)確的土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是全面貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的客觀要求；提高依法行政能力和國土資源管理水平的迫切需要；是推進(jìn)城鄉(xiāng)規(guī)劃，促進(jìn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定，建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村等工作的重要保障；是科學(xué)規(guī)劃、合理利用、有效保護(hù)國土資源和實(shí)施最嚴(yán)格耕地保護(hù)制度的根本手段；是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)又好又快發(fā)展的一項(xiàng)重大舉措。

近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，土地利用現(xiàn)狀變化十分明顯，土地資源管理也日益深化細(xì)致，現(xiàn)有的資料已經(jīng)難以滿足快速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和土地管理工作對土地資源信息的需求，在實(shí)際工作中逐漸暴露出一些不足。因此要開展第二次全國土地調(diào)查以解決相關(guān)問題，具體目標(biāo)如下：

1.按照國家制定的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過使用現(xiàn)代測繪、遙感等新技術(shù)方法，全面查清全縣范圍內(nèi)的土地利用狀況及其動(dòng)態(tài)變化狀況，查清土地利用類型、數(shù)量和分布，實(shí)現(xiàn)土地利用圖、數(shù)、實(shí)地相一致，保持土地利用基礎(chǔ)圖件和數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。

2.提高國土資源調(diào)查的科技水平，合理開發(fā)利用土地資源，加強(qiáng)耕地保護(hù)，實(shí)施土地用途管制，修編土地利用總體規(guī)劃，為政府有關(guān)部門決策提供可靠依據(jù)。

3.通過建立土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫為日常土地管理工作提供便利的條件，建立科學(xué)的土地利用管理信息系統(tǒng)，使其成為今后開展土地利用變更調(diào)查、地籍管理、用地管理等業(yè)務(wù)工作的有效工具，為全面提高國土資源管理的信息化、科技化創(chuàng)造條件。

4.全面查清全縣土地所有權(quán)、使用權(quán)狀況，進(jìn)一步完善農(nóng)村土地所有權(quán)登記發(fā)證成果，建立完善土地調(diào)查、土地統(tǒng)計(jì)和土地登記制度。

5.滿足土地利用總體規(guī)劃編制、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測、土地宏觀調(diào)控的需要，為政府部門及時(shí)準(zhǔn)確掌握土地利用動(dòng)態(tài)變化狀況、確保耕地總量動(dòng)態(tài)平衡目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供土地利用數(shù)據(jù)依據(jù)，為今后加大土地執(zhí)法力度，提高土地執(zhí)法的準(zhǔn)確性和科學(xué)性創(chuàng)造條件。

二、數(shù)據(jù)描述

(一)圖斑凈面積的計(jì)算公式

依據(jù)第二次全國土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程，在建立土地利用數(shù)據(jù)庫過程中必須算出地類圖斑層中每個(gè)地類圖斑的凈面積(這里指平面凈面積)具體算法如下：

圖斑凈面積=圖斑毛面積-線狀地物面積-田坎面積

其中：線狀地物面積=長度×寬度、田坎面積=(圖斑毛面積-線狀地物面積)×田坎系數(shù)

如果線狀地物為構(gòu)面線則半扣，即圖斑凈面積=圖斑毛面積-線狀地物面積×0.5-田坎面積

(二)圖層組織結(jié)構(gòu)

第二次全國土地調(diào)查(農(nóng)村部分)標(biāo)準(zhǔn)庫采用Arcgis Geodatabase格式，Geodatabase是ArcInfo 8引入的一個(gè)全新的空間數(shù)據(jù)模型，是建立在DBMS之上的統(tǒng)一的、智能化的空間數(shù)據(jù)庫。所謂“統(tǒng)一”，在于Geodatabase之前所有的空間數(shù)據(jù)模型都不能在一個(gè)同一的模型框架下對GIS通常所處理和表達(dá)的地理空間要素，如：矢量、柵格、三維表面、網(wǎng)絡(luò)、地址等，進(jìn)行統(tǒng)一的描述。而Geodatabase做到了這一點(diǎn)。所謂“智能化”，是指在Geodatabase模型中，地理空間要素的表達(dá)較之以往的模型更接近于我們對現(xiàn)實(shí)事物對象的認(rèn)識(shí)和表述方式。Geodatabase中引入了地理空間要素的行為、規(guī)則和關(guān)系，當(dāng)處理Geodatabase中的要素時(shí)，對其基本的行為和必須滿足的規(guī)則，我們無需通過程序編碼；對其特殊的行為和規(guī)則，則可以通過要素?cái)U(kuò)展進(jìn)行客戶化定義。這是其它任何空間數(shù)據(jù)模型都做不到的。

在第二次全國土地調(diào)查(農(nóng)村部分)標(biāo)準(zhǔn)庫中，土地利用要素集中有線狀地物(XZDW)，地類圖斑(DLTB)和地類界線(DLJX)三個(gè)圖層要素。XZDW圖層體現(xiàn)線狀地物面積，DLTB體現(xiàn)圖斑毛面積，田坎面積。具體圖層組織結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 標(biāo)準(zhǔn)庫土地利用要素集組織結(jié)構(gòu)圖

三層要素具體的空間關(guān)系如圖2所示：

圖2 DLJX、XZDW、DLTB要素空間關(guān)系示意圖

圖2所示：其中綠色線條為構(gòu)成粉紅色地類圖斑的DLJX，紅色線條為線狀地物，或?yàn)榈缆坊驗(yàn)閱尉€河等。在線狀物中，某段可做為構(gòu)成地類圖斑的構(gòu)面線和DLJX共線，如圖2中線2，某段可做為純粹的線狀物，該線段完全落在DLTB范圍內(nèi)，如圖2中的線段1。

(三)圖斑實(shí)現(xiàn)效果

假設(shè)圖2中圖斑的毛面積(Shape_Area)為3.23(系統(tǒng)自斷生成)田坎面積為1.23，半扣線段1的面積為0.1，全扣線段2的面積為0.2，則按照上面圖斑凈面積的計(jì)算公式可算得圖2圖斑的凈面積應(yīng)為1.75。

三、計(jì)算圖斑凈面積的實(shí)現(xiàn)方法

在土地利用數(shù)據(jù)庫中，往往涉及到的圖斑數(shù)量是相當(dāng)大的，因此尋求一種快速、方便的計(jì)算方法意義重大。筆者在進(jìn)行第二次全國土地調(diào)查建庫研究中發(fā)現(xiàn)有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。

(一)二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)

1.開發(fā)工具

本實(shí)驗(yàn)采用VisualBasic(簡稱VB)語言作為實(shí)驗(yàn)開發(fā)的編程工具。它是一種可視化的編程語言，是Windows下流行的一種編程的工具。它為用戶提供了開發(fā)應(yīng)用程序最迅速、最簡捷的方法，編程者可以直接調(diào)用它提供的對象。正是因?yàn)槿绱?，編程人員完全可以按照自己的意圖和要求進(jìn)行窗體和界面的設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的直觀性和可視性。這也是本文采用VB6.0做為開發(fā)語言的直接原因之一。

2.GIS組建的選擇

本文采用組件式的開發(fā)模式。這種開發(fā)技術(shù)目前在軟件開發(fā)領(lǐng)域正在悄悄的興起。幾年以前，當(dāng)微軟公司首先使用OLE的時(shí)候，其初衷是為了增強(qiáng)軟件的互操作性。然而在使用的過程中，人們逐漸認(rèn)識(shí)到這一技術(shù)背后的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容和它在軟件開發(fā)中所扮演的重要角色。組件技術(shù)以前所未有的方式提高了軟件產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，這一點(diǎn)已逐步成為軟件開發(fā)人員的共識(shí)。傳統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)、群件、中間件等大型軟件系統(tǒng)的構(gòu)成方式，都將在組件的基礎(chǔ)上重新構(gòu)造。由于組件技術(shù)的出現(xiàn)，軟件產(chǎn)業(yè)的形式也隨之發(fā)生了很大的變化。大量的組件生產(chǎn)商涌向出來，并推出各具特色的組件產(chǎn)品；軟件集成商則利用適當(dāng)?shù)慕M件快速生產(chǎn)出用戶需要的某些應(yīng)用系統(tǒng)；大而全的通用產(chǎn)品逐漸減少；很多相對較為專業(yè)，但用途廣泛的軟件，如GIS，語音識(shí)別系統(tǒng)等，都以組件的形式組裝和擴(kuò)散到一般的軟件產(chǎn)品中?？偟膩碚f就是以前廠家提供系統(tǒng)的全部，現(xiàn)在只提供組件給用戶，讓用戶自己去開發(fā)自己需要的系統(tǒng)。這種組件式的GIS無疑給整個(gè)GIS體系和運(yùn)用模式帶來了巨大的影響。

這種開發(fā)模式與傳統(tǒng)的GIS開發(fā)模式相比較，組件式開發(fā)模式具有成本低，開發(fā)周期短，又可以脫離GIS平臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行，無需專門的開發(fā)語言，可以直接嵌入管理信息系統(tǒng)等開發(fā)工具中去等一系列的優(yōu)點(diǎn)。普通用戶操作起來也比較簡便，同時(shí)也很容易學(xué)會(huì)和使用。相信隨著GIS的普及應(yīng)用，組件式的開發(fā)方式必然具有廣闊的市場發(fā)展前景。

綜合以上，本系統(tǒng)采用了GIS組件的開發(fā)方式，采用的組件為全球最大的GIS產(chǎn)商ESRY公司推出的MapObjects.其具有功能相對其全，易學(xué)易用，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)

3.數(shù)據(jù)類型及訪問機(jī)制

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式主要是Shape格式的的數(shù)據(jù)(土地利用數(shù)據(jù)庫為geodatabase格式，在用之前要進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換)，因?yàn)樵摳袷降牡奈募容^通用，很多軟件對該文件提供了支持。所用的GIS組件MO也支持該數(shù)據(jù)。因此如果用其他格式的文件需先把它轉(zhuǎn)換成MapObject支持的shape格式的文件。一個(gè)shape文件由一個(gè)主要文件.shp、一個(gè)索引文件.shx和一個(gè)表文件.dbf組成。MapObject主要訪問的是shape格式文件的圖形數(shù)據(jù)。GIS系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)表的關(guān)鍵字段關(guān)聯(lián)起來。

4.算法分析

主要分成三步實(shí)現(xiàn)。一是對純線狀物即完全落在圖斑范圍內(nèi)的進(jìn)行扣除，二是對和DLJX共線的線狀物進(jìn)行扣除，三是面積求和。

(1)第一步算法

以DLTB記錄為中心搜索包含在該圖斑范圍內(nèi)的所有線狀地物，把搜索出來的所有線狀地物面積累加到DLTB中某個(gè)臨時(shí)字段中假設(shè)為xzdwmj1。

(2)第二步算法

以DLTB記錄為中心搜索包含在該圖斑范圍內(nèi)的所有現(xiàn)狀地物，把搜索出來的所有線狀地物面積的一半累加到DLTB的另外某個(gè)臨時(shí)字段中假設(shè)為xzdwmj2。

(3)第三步算法

把前面兩步求得的面積進(jìn)行相加。即線狀地物面積(xzdwmj)=xzdwmj1+xzdwmj2

圖3 算法程序流程圖

(二)空間分析結(jié)合SQL語言實(shí)現(xiàn)

該方法主要分三步驟實(shí)現(xiàn)，一是對線狀地物層的預(yù)處理，二是對地類圖斑層的預(yù)處理，三是SQL更新實(shí)現(xiàn)。以下主要對這三分面做詳細(xì)闡述。

1.地類圖斑(DLTB)預(yù)處理

主要是對DLTB中的每塊圖斑按照坐落代碼或則著落名稱進(jìn)行順序編號(hào)，即給圖斑編號(hào)。圖斑編號(hào)可以在geodatabase數(shù)據(jù)庫中用sql語言實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)環(huán)境如下圖所示：

圖4 geodatabase庫環(huán)境

值得注意的是在用SQL語句給圖斑賦編號(hào)之前要對涉及的字段建立索引，這樣可以大幅度提高程序的運(yùn)行速度。筆者在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在建立索引之前的速度是2個(gè)小時(shí)多，在建立索引之后只用不到1分鐘的時(shí)間即可完成。

2.線狀地物(XZDW)預(yù)處理

在第二次全國土地更新調(diào)查中，XZDW層中的每條記錄都是完全落在圖斑范圍內(nèi)，而與地類界線共線的線狀地物則在地類界線中用界線寬度體現(xiàn)。在第二次全國土地詳查和更新調(diào)查的銜接中，XZDW層主要有兩部分構(gòu)成，一是完全落在圖斑范圍內(nèi)的線狀地物，二是和地類界線共線的線狀地物，地類界線中不直接體現(xiàn)線狀地物。

基于不同的組織方式，現(xiàn)狀地物預(yù)處理的第一步就是對XZDW層按照扣除比例進(jìn)行分離(即把完全落在圖斑范圍內(nèi)的及和地類界線共線的現(xiàn)狀地物分別分離到兩個(gè)不同的圖層中)以便計(jì)算。命名完全落在圖斑范圍內(nèi)的線狀物層為xzdw1，和地類界線共線的線狀地物為xzdw2。

第二步就是把xzdw1，和xzdw2和dltb分別進(jìn)行疊加分析，疊加的容限參數(shù)可以按照默認(rèn)的參數(shù)，如果擔(dān)心精度不夠高的話可以盡量設(shè)小容限參數(shù)，小的程度可自己把握，如果設(shè)置的參數(shù)小于系統(tǒng)默認(rèn)的最低參數(shù)，系統(tǒng)會(huì)自斷調(diào)整到系統(tǒng)最小參數(shù)。在疊加完后，筆者發(fā)現(xiàn)xzdw1的記錄和疊加后的記錄沒有變化，而xzdw2疊加后的記錄凡是處于兩個(gè)圖斑交界的地方都變成兩條記錄。原因是在做疊加分析時(shí)候系統(tǒng)默認(rèn)是保存只要有接觸的所有記錄的屬性。正是這種結(jié)構(gòu)為下一步的SQL語句賦屬性提供了可操作性。

第三步就是在geodatabase庫環(huán)境中用SQL語句給線狀地物的每條記錄賦圖斑的屬性，主要包括左權(quán)屬代碼、右權(quán)屬代碼、左權(quán)屬名稱、右權(quán)屬名稱、左坐落代碼、右坐落代碼、左坐落名稱、右坐落名稱、左圖斑編號(hào)、右圖斑編號(hào)等等。由于Xzdw1層中的記錄是完全落在圖斑范圍內(nèi)的，所以右邊的字段可以放空。Xzdw2層中的記錄是和圖斑共邊的，所以左右兩邊均要填充屬性。

在對xzdw1和xzdw2的屬性賦值后把xzdw1和xzdw2合并成一個(gè)圖層，經(jīng)字段整理后形成XZDW最終圖層。這中間有個(gè)值得注意的地方就是xzdw1和xzdw2圖層的屬性結(jié)構(gòu)要一樣才可以。理論上是肯定一樣的，因?yàn)閤zdw1和xzdw2是由同一個(gè)圖層分離出來的，但是不排除人為的建立新字段的可能性。所以在合并之前要檢查xzdw1和xzdw2的屬性結(jié)構(gòu)一致性。

3.SQL更新實(shí)現(xiàn)圖斑凈面積

在對地類圖斑和線狀地物預(yù)處理后就可以通過多表鏈接更新數(shù)據(jù)，把線狀地物層中的線狀地物面積按照其所在的坐落和圖斑編號(hào)更新到地類圖斑中。算出扣除的線狀地物面積后就可以按照計(jì)算圖斑凈面積的公式算得圖斑凈面積。結(jié)果如圖5所示：

圖5 計(jì)算結(jié)果示意圖

圖5顯示圖斑T的的凈面積=15062.60217，其中扣除線狀地物面積756.334917。線狀地物面積為(線2+線3)*0.5+線1，經(jīng)核對面積無誤。

四、兩種實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)缺點(diǎn)

(一)從處理速度上分析

就計(jì)算機(jī)處理的速度上分析，二次開發(fā)方式的處理速度要比空間分析加SQL方式的速度要慢，原因是二次開發(fā)方式首先要加載圖形和數(shù)據(jù)，處理的時(shí)候也是逐圖斑搜索處理的，而空間分析加SQL方式主要的時(shí)間是空間分析的時(shí)間，不用逐圖斑搜索處理屬性，屬性處理直接在數(shù)據(jù)庫中操作，這樣速度大大提高。

(二)從繁瑣程度上分析

二次開發(fā)方式相對比較簡單，用戶只要點(diǎn)擊按鈕即可，不用對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。而空間分析方式則不然，在進(jìn)行SQL屬性賦值之前要進(jìn)行空間分析等數(shù)據(jù)預(yù)處理，而且步驟相對比較繁瑣，注意點(diǎn)也比較多，容易造成錯(cuò)誤。

(三)從實(shí)用性上分析

在數(shù)據(jù)量不大的情況下，兩種計(jì)算方式中二次開發(fā)方式顯得更加好用。但在大數(shù)量情況下，由于二次開發(fā)方式要讀取圖形記錄，缺點(diǎn)顯著。且本文用的Mapobject2.3組建和vb方式開發(fā)模式，Mapobject組建開發(fā)方式有個(gè)缺點(diǎn)就是對大數(shù)量的數(shù)據(jù)的支持效果不是很理想。

五、結(jié)論

綜上所述，兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際工作中可以根據(jù)不同的需要，不同的情況選擇不同的方式處理。

雖然本文通過以上兩種方式處理達(dá)到了預(yù)期的效果，但是其中還有很多值得深入研究的地方，特別是上述的二次開發(fā)方式，這種方式在處理大數(shù)量方面處理效果不理想，需改用其他組建開發(fā)如AE或者AO，或采用空間數(shù)據(jù)庫引擎方式來達(dá)到理想的效果。

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(作者單位：福建所思達(dá)國土規(guī)劃咨詢有限公司)