尹 磊

(貴州省地礦局測繪院，貴州 貴陽 550018)

0 引 言

第三次全國國土調(diào)查(以下簡稱“三調(diào)”)即最新一輪的全國性土地利用現(xiàn)狀調(diào)查，于2017年開展工作，旨在第二次全國土地調(diào)查成果的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌綜合利用現(xiàn)有多源異構(gòu)基礎(chǔ)資料，深度分析挖掘現(xiàn)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成細(xì)化、完善的全國土地利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，掌握翔實(shí)準(zhǔn)確的土地利用現(xiàn)狀和土地資源變化情況，進(jìn)一步為生態(tài)文明建設(shè)、國土空間規(guī)劃等相關(guān)國家性長足工作提供基礎(chǔ)成果支撐。前期基礎(chǔ)資料的收集歸檔與利用是“三調(diào)”調(diào)查任務(wù)的基礎(chǔ)，需搜集原林業(yè)、草原、土地、規(guī)劃、測繪等多部門的基礎(chǔ)資料并整理以支撐后期工作開展，然而在“三調(diào)”工作開展過程中，原有基礎(chǔ)資料的缺失和梳理分析不足，導(dǎo)致了“三調(diào)”工作開展的效率較低、成果質(zhì)量欠佳等問題，影響了工作的有序推進(jìn)以及成果應(yīng)用的時效性。因此，在開展具體調(diào)查工作前期，收集、整理、分析及利用調(diào)查所涉及的基礎(chǔ)資料，在整個“三調(diào)”工作中尤為重要。

1 “三調(diào)”工作介紹

1.1 主要任務(wù)

“三調(diào)”工作是在第二次全國土地調(diào)查成果基礎(chǔ)上，按照國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，利用遙感、測繪、地理信息、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，統(tǒng)籌利用現(xiàn)有資料，以正射影像圖為基礎(chǔ)，實(shí)地調(diào)查土地的地類、面積和權(quán)屬，全面掌握各種地類分布及利用狀況；細(xì)化耕地調(diào)查，全面掌握耕地數(shù)量、質(zhì)量、分布和構(gòu)成；開展低效閑置土地調(diào)查，全面摸清城鎮(zhèn)及開發(fā)區(qū)范圍內(nèi)的土地利用狀況；建立互聯(lián)共享的土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫，完善各級互聯(lián)共享的網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)；健全土地資源變化信息的調(diào)查、統(tǒng)計和全天候、全覆蓋遙感監(jiān)測與快速更新機(jī)制。主要調(diào)查任務(wù)包括：①土地利用現(xiàn)狀調(diào)查(包括農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀調(diào)查和城鎮(zhèn)村莊內(nèi)部土地利用現(xiàn)狀調(diào)查)；②土地權(quán)屬調(diào)查；③專項(xiàng)用地調(diào)查與評價；④土地利用數(shù)據(jù)庫建設(shè)；⑤成果匯總。見圖1。

圖1 第三次全國國土調(diào)查主要任務(wù)Fig.1 Main tasks of the third national land survey

1.2 主要工作內(nèi)容

“三調(diào)”主要工作內(nèi)容包括：①基礎(chǔ)資料收集與調(diào)查準(zhǔn)備工作；②宣傳與培訓(xùn)；③獲取及收集遙感影像資料和生產(chǎn)正射影像圖；④調(diào)查信息提取和調(diào)查底圖制作；⑤開展農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀的城鎮(zhèn)村莊內(nèi)部土地利用現(xiàn)狀調(diào)查；⑥權(quán)屬界線上圖與補(bǔ)充調(diào)查；⑦專項(xiàng)用地調(diào)查與評價；⑧海島調(diào)查；⑨建立國土調(diào)查數(shù)據(jù)庫及共享服務(wù)云平臺；⑩統(tǒng)一時點(diǎn)變更；成果匯總及統(tǒng)計分析；調(diào)查成果質(zhì)量核查及驗(yàn)收；調(diào)查工作總結(jié)及成果上報。

1.3 基礎(chǔ)資料

“三調(diào)”基礎(chǔ)資料涉及行業(yè)領(lǐng)域廣，涉及到國土、規(guī)劃、住建、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、交通、水利、旅游、發(fā)改、礦產(chǎn)、民政等眾多領(lǐng)域，資料類型繁多，存在資料格式與坐標(biāo)系統(tǒng)不統(tǒng)一，且資料遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一致等問題。搜集“三調(diào)”工作的基礎(chǔ)資料，總結(jié)得到“三調(diào)”工作基礎(chǔ)資料主要的種類、數(shù)據(jù)格式及坐標(biāo)系統(tǒng)如下。

1.3.1 主要種類

“三調(diào)”基礎(chǔ)資料主要種類包括：數(shù)字正射影像圖、第二次全國土地調(diào)查年度變更數(shù)據(jù)、國家內(nèi)業(yè)提取圖斑、各級行政界線、田土坎測評系數(shù)、坡度數(shù)據(jù)、基本農(nóng)田數(shù)據(jù)、土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)、城鄉(xiāng)規(guī)劃數(shù)據(jù)、林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)、退耕還林?jǐn)?shù)據(jù)、石漠化調(diào)查數(shù)據(jù)、交通運(yùn)輸資料、水力資源資料、臨時用地批準(zhǔn)資料、建設(shè)用地批復(fù)資料、城鎮(zhèn)外國有土地登記成果、不動產(chǎn)登記確權(quán)資料、集體土地所有權(quán)確權(quán)登記成果、自然保護(hù)區(qū)資料、生態(tài)保護(hù)紅線資料、國家公園資料、濕地公園資料、森林公園資料、風(fēng)景名勝區(qū)、飲用水水源地、其它禁止開發(fā)區(qū)、水產(chǎn)種植保護(hù)區(qū)、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)等。

1.3.2 主要數(shù)據(jù)格式

“三調(diào)”基礎(chǔ)資料主要數(shù)據(jù)格式有：①CAD的DWG、DXF格式；②ArcGIS的SHP、MDB、GDB格式；③MapGIS的WP、WL、WT格式；④SuperMap的UDB格式；⑤VCT中轉(zhuǎn)格式；⑥柵格數(shù)據(jù)的TIF、IMG格式；⑦文本資料的DOC、PDF、XLS、TXT等格式。

1.3.3 主要坐標(biāo)系統(tǒng)

“三調(diào)”基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)主要有：①北京54坐標(biāo)系；②西安80坐標(biāo)系；③WGS-84坐標(biāo)系；④城市獨(dú)立坐標(biāo)系；⑤2000國家大地坐標(biāo)系。

2 基礎(chǔ)資料利用要點(diǎn)分析

對基礎(chǔ)資料進(jìn)行合理的分析，挖掘出可直接利用或間接參考的有用信息，是有效利用基礎(chǔ)資料、提高作業(yè)效率、保證成果質(zhì)量的前提。針對“三調(diào)”工作中存在的基礎(chǔ)資料分析和利用不足的問題，對“三調(diào)”基礎(chǔ)資料利用要點(diǎn)進(jìn)行分析，為今后的國土調(diào)查相關(guān)工作提供已有的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和案例參考，將有助于國土調(diào)查工作的項(xiàng)目管理和技術(shù)實(shí)施。以下從數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、關(guān)聯(lián)性分析3個方面對“三調(diào)”基礎(chǔ)資料利用要點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

“三調(diào)”基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換是將各行業(yè)領(lǐng)域同種類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，為基礎(chǔ)資料坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與關(guān)聯(lián)性分析提供數(shù)據(jù)格式基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的目標(biāo)格式一般從數(shù)據(jù)格式的通用性、易操作性、無損轉(zhuǎn)換等方面進(jìn)行綜合分析考慮，使用通用、易操作、常用軟件間可無損轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)格式作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理利用的目標(biāo)格式。目標(biāo)格式的選取是數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工作的要點(diǎn)。

基礎(chǔ)資料矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換目標(biāo)格式常采用ArcGIS的Shapefile、Coverage和Geodatabase格式，3種格式在ArcGIS中能夠方便的互相轉(zhuǎn)換，且Geodatabase格式基于規(guī)則的拓?fù)潢P(guān)系管理機(jī)制，把效率、功能、靈活性和可擴(kuò)展性結(jié)合得恰到好處，其數(shù)據(jù)模型更具先進(jìn)性和智能化，在常用矢量數(shù)據(jù)格式間能做到無損格式轉(zhuǎn)換。柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換目標(biāo)格式常采用ESRI TIF格式，該種柵格數(shù)據(jù)格式具有應(yīng)用廣泛、不依賴于硬件、壓縮方案可選、可移植、可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，能夠滿足“三調(diào)”工作在柵格數(shù)據(jù)的存儲、移植、擴(kuò)展等方面的需要。文本數(shù)據(jù)采用常用的DOC、XLS、TXT格式進(jìn)行整理轉(zhuǎn)換，該系列數(shù)據(jù)格式不但能做到操作簡便高效，還具有存儲檢索便捷等特性。掃描文件統(tǒng)一采用PDF格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換整理。

2.2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換包括同一基準(zhǔn)下不同坐標(biāo)形式之間的轉(zhuǎn)換和不同基準(zhǔn)不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。同一基準(zhǔn)下坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)質(zhì)上是同一點(diǎn)的不同坐標(biāo)形式之間的轉(zhuǎn)換，利用確定的轉(zhuǎn)換公式可以直接實(shí)現(xiàn)，并且當(dāng)所有參數(shù)已知的情況下，不會損失數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。坐標(biāo)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換指不同橢球基準(zhǔn)面之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，由于它們之間沒有確定的數(shù)學(xué)關(guān)系，需要一定數(shù)量已知2套坐標(biāo)的公共點(diǎn)，通過轉(zhuǎn)換模型公式計算轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后利用所求得的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行不同基準(zhǔn)不同坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換。

“三調(diào)”調(diào)查技術(shù)規(guī)程要求成果數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)使用2000國家大地坐標(biāo)系，所以基礎(chǔ)資料坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的目標(biāo)坐標(biāo)系為2000國家大地坐標(biāo)系。坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的步驟可分為：資料準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)整理與分析、選擇坐標(biāo)公共點(diǎn)、確定轉(zhuǎn)換模型、編制轉(zhuǎn)換方案、計算轉(zhuǎn)換參數(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換精度評定。坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換過程中公共點(diǎn)的選取、轉(zhuǎn)換模型的選擇及轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解是基礎(chǔ)資料坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換工作的要點(diǎn)。

2.2.1 公共點(diǎn)選取

在選取求解轉(zhuǎn)換參數(shù)的兩套坐標(biāo)公共點(diǎn)時，由于粗差點(diǎn)會明顯扭曲和減低轉(zhuǎn)換參數(shù)的確定精度，因此必須先對公共點(diǎn)中的粗差點(diǎn)進(jìn)行剔除。當(dāng)公共點(diǎn)較多時，公共點(diǎn)的精度也可能不一致，選取所有的公共點(diǎn)與只選用部分點(diǎn)時轉(zhuǎn)換的結(jié)果也有較大差異，需對公共點(diǎn)進(jìn)行必要的分析和篩選。為提高基礎(chǔ)資料坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度，應(yīng)盡量減少精度較低的公共點(diǎn)的數(shù)量，使所選取的公共點(diǎn)均勻地分布于整個控制網(wǎng)中，并將待轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)全部包含于控制網(wǎng)內(nèi)，避免外推計算使數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差成幾倍甚至幾十倍地放大。

2.2.2 轉(zhuǎn)換模型選擇

二維平面轉(zhuǎn)換模型原理比較簡單，適用于不考慮坐標(biāo)高程精度的小區(qū)域，在公共點(diǎn)附近轉(zhuǎn)換數(shù)值穩(wěn)定可靠，常用模型有相似變換四參數(shù)法。不同坐標(biāo)系的三維轉(zhuǎn)換模型較多，常用的有布爾沙模型(B模型)、莫洛堅斯基模型(M模型)和武測模型(W模型)。在用來求解轉(zhuǎn)換參數(shù)的公共點(diǎn)坐標(biāo)精度得到保障的情況下，通過平面轉(zhuǎn)換模型和空間轉(zhuǎn)換模型都可以得到較高的轉(zhuǎn)換精度。三調(diào)”基礎(chǔ)數(shù)據(jù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系轉(zhuǎn)換模型，減少因坐標(biāo)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的數(shù)據(jù)精度損失，以確保轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)保持較高的精度。

2.2.3 轉(zhuǎn)換參數(shù)求解

不同大地坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換方法可分為直接轉(zhuǎn)換法和間接轉(zhuǎn)換法。間接轉(zhuǎn)換法首先將投影坐標(biāo)進(jìn)行高斯反算，獲得同一橢球的大地坐標(biāo)；再將大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至空間直角坐標(biāo)系；利用轉(zhuǎn)換模型計算不同空間直角坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，轉(zhuǎn)換求得新的空間直角坐標(biāo)；再將新的空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至新的大地坐標(biāo)系；最后將新的大地坐標(biāo)進(jìn)行高斯正算獲得目標(biāo)坐標(biāo)系的投影坐標(biāo)。

根據(jù)選取的轉(zhuǎn)換模型建立基礎(chǔ)資料坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模型，使用收集整理的公共點(diǎn)數(shù)據(jù)計算各類型坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換參數(shù)的最小二乘解，依據(jù)確定的轉(zhuǎn)換方案進(jìn)行基礎(chǔ)資料坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，并對其轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)向量殘差中誤差和點(diǎn)位中誤差的精度評定，求取不同坐標(biāo)系間最優(yōu)轉(zhuǎn)換參數(shù)。

2.3 關(guān)聯(lián)性分析

數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析指從數(shù)據(jù)獲取和制作方法以及內(nèi)容指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行定性分析，明確2種數(shù)據(jù)各自的特點(diǎn)、差異性、相關(guān)性以及互補(bǔ)性，剔除無用數(shù)據(jù)與冗余信息，挖掘出可直接利用或間接參考的有用信息，進(jìn)而建立數(shù)據(jù)圖層間及圖層字段間的對應(yīng)關(guān)系是“三調(diào)”基礎(chǔ)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析的要點(diǎn)工作，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析見表1。

表1 “三調(diào)”基礎(chǔ)資料關(guān)聯(lián)性分析圖層對應(yīng)關(guān)系表Tab.1 Table of basic data from “the 3rd survey” and correlation analysis layers

3 結(jié) 語

該文對“三調(diào)”工作的主要任務(wù)和內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)介紹，在此基礎(chǔ)上從涉及的行業(yè)領(lǐng)域、資料種類、數(shù)據(jù)格式和坐標(biāo)系統(tǒng)方面分析并總結(jié)了“三調(diào)”基礎(chǔ)資料多源異構(gòu)的特點(diǎn)，進(jìn)一步探討“三調(diào)”基礎(chǔ)資料利用在數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換及關(guān)聯(lián)性分析3方面的工作要點(diǎn)，旨在為今后的國土調(diào)查工作提供經(jīng)驗(yàn)參考，主要結(jié)論如下：

(1)目標(biāo)格式的選取是數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工作的要點(diǎn)，直接關(guān)系基礎(chǔ)資料利用利用率及作業(yè)效率；

(2)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換過程中公共點(diǎn)的選取、轉(zhuǎn)換模型的選擇及轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解是基礎(chǔ)資料坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換工作的要點(diǎn)；

(3)基礎(chǔ)資料與成果數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系定性分析，剔除無用數(shù)據(jù)與冗余信息，挖掘可直接利用或間接參考的有用信息，建立數(shù)據(jù)圖層間及圖層字段間的對應(yīng)關(guān)系是“三調(diào)”基礎(chǔ)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析的要點(diǎn)工作。