牛利斌，劉 濤，香玫元

（1.蘭州交通大學(xué) 測繪與地理信息學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

農(nóng)村土地調(diào)查內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

牛利斌1，劉 濤1，香玫元1

（1.蘭州交通大學(xué) 測繪與地理信息學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

為了提高傳統(tǒng)農(nóng)村土地調(diào)查技術(shù)的作業(yè)效率、降低人為誤差、減少人員數(shù)目和經(jīng)費(fèi)支出，同時解決飛地問題，以高程點(diǎn)數(shù)據(jù)和遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過ArcGIS軟件和SketchUP軟件，運(yùn)用VS.NET、ArcGIS Engine、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，提出了農(nóng)村土地調(diào)查內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，開發(fā)實(shí)現(xiàn)了部分功能；最后將系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的效果。

土地調(diào)查；內(nèi)外業(yè)一體化；ArcGIS；SketchUp

1 傳統(tǒng)技術(shù)和內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)的比較

1.1 傳統(tǒng)土地調(diào)查技術(shù)

基于3S技術(shù)進(jìn)行土地調(diào)查的工藝流程和方法為：采用GPS實(shí)測控制點(diǎn)或大比例尺地形圖上采集的地物點(diǎn)和DEM為控制、糾正基礎(chǔ)，對作業(yè)區(qū)域的遙感衛(wèi)星影像進(jìn)行正射糾正，制作 1∶10 000 等標(biāo)準(zhǔn)分幅DOM 調(diào)查底圖；以數(shù)字正射影像圖（DOM）為土地調(diào)查工作底圖，數(shù)字轉(zhuǎn)繪行政、權(quán)屬界線，按照新土地分類標(biāo)準(zhǔn)，采用內(nèi)外業(yè)相結(jié)合的調(diào)查方法進(jìn)行土地調(diào)查，數(shù)字化清繪外業(yè)調(diào)查圖，用其直接編輯土地利用圖，構(gòu)建土地利用數(shù)據(jù)庫；經(jīng)檢查驗(yàn)收，進(jìn)行成果匯總[2]，其流程如圖1所示。

深入了解和分析傳統(tǒng)土地調(diào)查的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，主要有如下缺陷：

1）土地調(diào)查需調(diào)查人員進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，然而調(diào)查人員大多不是本地人，對本地的地形地貌不是特別清楚，同時由于時間有限或道路難走等原因，很多地方調(diào)查人員不能親臨現(xiàn)場，增大了調(diào)查成果的誤差。

圖 1 傳統(tǒng)土地調(diào)查流程圖

2）一般來說，外業(yè)調(diào)查、補(bǔ)測和內(nèi)業(yè)操作的人員是分開的，內(nèi)業(yè)操作人員有時不能完全解讀外調(diào)人員手繪的DOM調(diào)查底圖上的信息，需外調(diào)人員多次配合查證；或由于時間的關(guān)系，內(nèi)業(yè)操作人員會根據(jù)自己的理解來進(jìn)行數(shù)字清繪和圖形編輯，增大人為誤差。

3）在外調(diào)時存在諸多問題，例如飛地，它有交叉分布、面積不等、形狀不規(guī)則、歸屬不明等獨(dú)特性，是外業(yè)調(diào)查人員最頭疼的問題。

1.2 內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)

鑒于在傳統(tǒng)土地調(diào)查中存在的以上問題，本文提出了一種新方案，將傳統(tǒng)土地調(diào)查中的外業(yè)調(diào)查和補(bǔ)測、數(shù)字清繪和圖形編輯、基本農(nóng)田上圖核查3個步驟用一個內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)來代替，設(shè)計思想如下：

首先，通過GPS-RTK控制測量獲得區(qū)域主要控制點(diǎn)的高程信息，因GPS-RTK具有精度高、方法先進(jìn)、作業(yè)效率高、作業(yè)成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以GPS-RTK 控制測量方法對農(nóng)村土地調(diào)查很適用[5]。然后，可運(yùn)用ArcGIS軟件中的ArcScene模塊生成三維模型，在模型上加載影像圖，使其更加逼真，同時加載起關(guān)鍵作用的標(biāo)志建筑物，以作參考和定位之用。最后，通過當(dāng)?shù)馗刹康呐浜希_展基本農(nóng)田調(diào)查和集體土地所有權(quán)確權(quán)等工作，一邊進(jìn)行指認(rèn)一邊進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯，減少了調(diào)查人員的勞動強(qiáng)度，縮短了調(diào)查時間，降低了調(diào)查費(fèi)用，提高了調(diào)查精度。通過將外業(yè)調(diào)查和內(nèi)業(yè)處理合二為一，避免了外業(yè)調(diào)查和內(nèi)業(yè)處理的脫節(jié)，很好地保證了調(diào)查的順利進(jìn)行。因?yàn)閮?nèi)外業(yè)一體化不是通過一張傳統(tǒng)的紙質(zhì)DOM調(diào)查底圖來進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查人員利用三維模型作為參考，可方便、快捷地在二維窗口中進(jìn)行編輯，這樣飛地將不會變成一個遺留問題。新方案如圖2所示。

圖2 內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)支持的土地調(diào)查流程圖

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫

2.1 遙感影像的配準(zhǔn)

首先，采用 GPS 實(shí)測控制點(diǎn)或大比例尺地形圖上采集的地物點(diǎn)和 DEM 為控制、糾正基礎(chǔ)，對作業(yè)區(qū)域的遙感衛(wèi)星影像進(jìn)行正射糾正，制作1∶10 000等比例尺標(biāo)準(zhǔn)分幅 DOM 調(diào)查底圖；然后，以DOM為土地調(diào)查工作底圖，在二維窗口中的地圖視圖中進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)繪行政、權(quán)屬界線，按照新土地分類標(biāo)準(zhǔn)，直接編輯土地利用圖，在版式地圖中生成各種專題地圖，構(gòu)建土地利用數(shù)據(jù)庫；最后，經(jīng)檢查驗(yàn)收，進(jìn)行成果匯總[2]。

2.2 三維模型的生成

通過已獲得的高程信息，運(yùn)用ArcGIS軟件中的ArcInfo模塊產(chǎn)生TIN表面模型或DEM表面模型；然后在地面模型上添加其他要素，如CAD、3DMax、SketchUP等模型數(shù)據(jù)。由于三維模型僅起參考地物的作用，相比其他幾種建模軟件，SketchUP有建模速度快、模型逼真、數(shù)據(jù)量小、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，因此將SketchUP選為本系統(tǒng)的三維建模軟件。

在ArcGIS中顯示三維模型需啟用ArcScene模塊，首先在ArcScene中加載在ArcInfo中生成的TIN表面模型；然后加載SketchUP三維模型，同時還可在地形上疊加遙感衛(wèi)星影像，使地形表現(xiàn)得更為逼真；最后將ArcScene中建好的模型保存成sxd格式，該模型將會在系統(tǒng)的三維窗口中被打開。

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

本系統(tǒng)所用于存儲三維模型數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫是Geodatabase。它是Arclnfo 8引入的一種基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的地理空間數(shù)據(jù)模型和一體化管理的空間數(shù)據(jù)庫，是一種全新的、面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)將現(xiàn)實(shí)空間地理要素抽象為若干對象類組成的數(shù)據(jù)模型，對象類之間建立關(guān)聯(lián)，對矢量、柵格、三維表面、網(wǎng)絡(luò)、地址等進(jìn)行統(tǒng)一的描述。SketchUp通過其插件Google SketchUp Pro 6 GIS Plug-in能很好地與ArcGIS實(shí)現(xiàn)交互，生成Multipatch數(shù)據(jù)格式文件，該文件可直接導(dǎo)入ArcGIS的Geodatabase數(shù)據(jù)庫中。二維數(shù)據(jù)存儲在shp格式的文件中，可根據(jù)需要對其進(jìn)行地圖編輯和屬性修改。

3 內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)總體設(shè)計和主要功能

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)所用的數(shù)據(jù)為高分辨衛(wèi)星遙感影像、Geodatabase數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)共分地圖視圖、版式地圖和三維視圖3個窗口，地圖視圖主要進(jìn)行屬性編輯、屬性修改、空間查詢等操作；版式地圖主要進(jìn)行專題地圖設(shè)計，主要實(shí)現(xiàn)比例尺、圖例、指北針、地圖打印、輸出圖表等功能；三維視圖主要進(jìn)行關(guān)鍵建筑物空間查詢、對TIN地面模型進(jìn)行坡度分析、坡向分析、通視分析、視屏輸出、二三維聯(lián)動等操作[6,7]。

3.2 系統(tǒng)主要功能

3.2.1 空間數(shù)據(jù)編輯

本系統(tǒng)主要使用EngineEditorClass類并結(jié)合EngineEditor對象接口實(shí)現(xiàn)了一個簡單的編輯工具條，工具條的主要功能有開始編輯、保存編輯、結(jié)束編輯、編輯繪畫、編輯修改、要素復(fù)制、要素粘貼、要素刪除、要素捕捉等。

3.2.2 屬性修改

在對話框中的TreeView1控件中顯示被選擇要素的屬性字段，選擇所要修改的字段，但FID或者Shape字段不能被修改。通過如下代碼可實(shí)現(xiàn)對所選字段的修改：

3.2.3 地圖打印

地圖打印輸出包括3方面內(nèi)容，分別是頁面設(shè)置、打印預(yù)覽和打印功能。利用微軟提供的PageSetupDialog、PrintPreviewDialog、PrintDialog三個控件和ArcGIS Engine提供的Printer、Paper和PageLayoutControl三個類，就能完成地圖打印所涉及的內(nèi)容。

3.2.4 三維分析

本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的三維分析功能包括坡度分析、坡向分析和通視分析。在ArcGIS Engine中，定義三維分析方法的接口是ISurfaceOp，以上3種分析方法對應(yīng)的接口方法名稱分別為Slope、Aspect、Visibility。

4 結(jié) 語

本文在傳統(tǒng)土地調(diào)查流程的基礎(chǔ)上，通過開發(fā)基于3S的農(nóng)村土地調(diào)查內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)，對傳統(tǒng)的作業(yè)流程做了一些改進(jìn)，從而很好地解決了現(xiàn)實(shí)工作中存在的諸多問題。但因本系統(tǒng)只是一個實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，有些功能還有待完善，如地圖排版，編輯工具等，需要以后繼續(xù)改進(jìn)。

[1] 宋建珍,趙全磊,吳建民.內(nèi)外業(yè)一體化成圖的若干思考[J].測繪通報，2005(7):29-31

[2] 夏先麗,楊軼.內(nèi)外業(yè)一體化調(diào)查方法在土地調(diào)查中的應(yīng)用[J].地理空間信息，2009,7 (4): 15-17

[3] 彭正濤.農(nóng)村土地調(diào)查全野外與內(nèi)外業(yè)一體化綜合技術(shù)研究[J].科技資訊，2010(24): 223 -224

[4] 陳美華,羅亦泳,張立亭,等.農(nóng)村土地調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與處理[J].測繪科學(xué)，2010，35(4): 207-209

[5] 魯雨先,白思建,王文黨. GPS- RTK 控制測量在農(nóng)村集體土地調(diào)查中的應(yīng)用[J].科技信息，2012(35):586-587

[6] 李崇貴.ArcGIS Engine組件式開發(fā)及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社,2012

[7] 鄭亞慧. 基于GIS內(nèi)外業(yè)一體化河道成圖系統(tǒng)開發(fā)研究[J].人民長江，2009，40(13):73-75

Design and Implementation of Field and Indoor Integration System of Rural Land Survey

byNIU Libin

In order to raise work efficiency, reduce personal error,decrease workers and funds expenditure in the traditional land survey,and solve the problem of enclave,based on the elevation data and remote sensing image, this paper proposed a general design scheme for this field and indoor integration system of rural land survey and developed partial functions using the combination of ArcGIS and SketchUp, with the VS.NET, ArcGIS Engine, and database technology,and applied the system in practice with good result.

land survey,fi eld and indoor integration,ArcGIS,SketchUp

P208

B

1672-4623（2014）02-0062-03針對傳統(tǒng)土地調(diào)查技術(shù)效率低下的問題，許多學(xué)者進(jìn)行了大量研究并提出一些卓有成效的方法。宋建珍等對內(nèi)外業(yè)一體化成圖作業(yè)流程進(jìn)行了探討[1]；夏先麗對內(nèi)外業(yè)一體化技術(shù)在第二次國土調(diào)查中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)[2]；彭正濤對2種作業(yè)方法進(jìn)行了比較[3]。除了全國范圍內(nèi)的土地調(diào)查，個別地區(qū)還開展了諸如集體土地所有權(quán)、建設(shè)用地所有權(quán)、宅基地所有權(quán)等土地調(diào)查項(xiàng)目[4]。本文改進(jìn)了傳統(tǒng)土地調(diào)查流程，基于3S技術(shù)設(shè)計了農(nóng)村土地調(diào)查內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)以提高土地調(diào)查效率，保證項(xiàng)目質(zhì)量。

10.11709/j.issn.1672-4623.2014.02.022

2013-08-07。

項(xiàng)目來源：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41201476）。

牛利斌，碩士，主要研究方向?yàn)榈乩韲楸O(jiān)測。