毕业论文mapgis支持下的土地利用数据库建设探讨以商河县为例

本科生毕业论文（设计）题 目：MapGIS支持下的土地利用数据库建设探讨以商河县为例 专业代码： 070703 作者姓名： 吴 彤 学 号： 2007201957 单 位： 环境与规划学院 指导教师： 汤庆新 2011年5月31日原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的相应责任。学位论文作者签名： 日期 指 导 教 师 签 名： 日期 目 录前 言11 建库背景12 研究区概况22.1 自然地理概况22.2 社会经济条件22.3 生态环境条件33 建库流程33.1 图形数据的采集33.1.1 线状要素的采集33.1.2点状要素的采集33.1.3质量控制43.2 数据转换43.3 数据检查43.4接边处理53.5属性输入53.5.1 面状要素的生成53.5.2 属性数据的采集53.6数据分层63.7数据库的建立63.7.1建立图幅索引63.7.2数据字典的编辑63.7.3数据的整理入库73.8 数据库质量检查73.8.1 检查程序73.8.2 检查的主要方法93.8.3 检查的内容93.8.4 库文件自检103.8.5 输出成果自检103.8.6检查结果与处理103.9 成果输出113.9.1输出统计报表113.9.2基期属性处理114 结语12参考文献13致 谢14聊城大学本科毕业论文（设计）摘 要土地利用数据库的建设是第二次全国土地调查的重要组成部分，土地利用数据库质量的好坏直接影响第二次全国土地调查成果质量的好坏。本文介绍了商河县土地利用现状数据库建设的技术方案，以MapGIS为应用平台，以县级土地利用数据库标准为依据，在土地利用现状信息系统建设理论方法研究的基础上，通过数据数据采集，数据转换，数据检查，接边处理，属性输入，数据分层，数据库建立，数据检查及成果输出等工作，最终建立土地利用现状信息系统。并通过系统试运行，讨论已解决和未解决的问题，为下一步国土资源管理工作提供经验。 关键词：MapGIS；土地利用；数据库建设；商河县2AbstractThe land use database construction is the second national land investigation, as an important part of the quality of the land use database direct impact on the second national land survey achievement quality. This paper introduces the construction of current land use database ShangHeXian with the technical scheme for application platform, with MapGIS general land use planning regulations, the general land use planning database standards, the general land use planning drawings standard as the basis, in land use status information system construction theory method, through the base unexceptional number data preparation and import, and radix conversion plan layout, plan to build libraries, data inspection and achievements and finally establish outputting land use status information system. And through the system commissioning, discussion has not solved the problem solving and land resources management for the next step, provide experience.Key words: MapGIS; land use; database construction; ShangheMapGIS支持下的土地利用数据库建设探讨 以商河县为例前 言土地资源是人类赖以生存的最基本的自然资源。随着我国经济的迅速发展、人口的剧增、城市化进程的加快和居民生活水平的提高，建设用地增长较快，农业结构不断变化，土地利用现状变化加快。对土地资源利用情况的准确掌握和快速的动态更新，利于提高土地资源合理开发利用的科学性，为土地资源的可持续发展提供准确的决策信息。因此，全面及时地掌握土地资源环境的基本状况对全国各省乃至各县市都至关重要。尤其在县级土地资源管理过程中，每年都需要进行以县区为单位的土地利用变更调查，要求能够快速获取土地利用的数量、质量、权属、土地利用各地类的空间分布和利用状况。以及土地动态变化的信息和趋势。而传统的土地利用现状管理采用手工模式，在实际应用中表现出效率低。图件更新不及时、不到位。土地利用现状资料现势性差等问题。 在此情况下，采用先进的空间信息技术和数据库技术及时准确地掌握土地利用的动态变化趋势。实现数据的快速更新和有效管理，为土地利用总量动态平衡的宏观调控提供高效的辅助手段已迫在眉睫。而MapGIS作为一个平台和窗口，可以借助其强大的空间分析与数据处理功能，可实现数据输入、编辑处理、查询、统计、汇总、制图、输出，以及各级数据库之间的互联互通和同步更新等功能。1 建库背景土地是人类社会赖以生存的最基本、最重要的生存资料之一。随着社会的不断发展与进步，土地资源的合理有效利用变得越来越重要，直接关系到社会的可持续发展。我国幅员辽阔，人口众多，人地关系矛盾突出，这也就给土地管理工作带来了很大困难，有关土地利用现状和变更情况的资料搜集工作则变得更加复杂。2 研究区概况2.1 自然地理概况商河县位于东经11658361172618，北纬370647373212，总面积1163.09km2。东靠惠民县、阳信县；西与临邑县毗邻；南与济阳县接壤；北与乐陵市相连，是济南市所属十县（市）区之一，也是济南市的北大门1。县域地势平缓，自西南向东北缓缓倾斜，地面坡降为1/50001/10000之间。境内高地、坡地、洼地相间分布，洼地星罗棋布全境，素有72洼之称。全县土壤分为潮土、盐土、风沙土3个土类，6个亚类，12个土属，93个土种。潮土、盐土、风沙土分别占土地总面积的97.25%、2.52%、0.23%。商河县属于暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，季风特征明显。平均气温12.4，年降水量为573.0mm，平均无霜期为194天，西南风较多。雨热同季，土地肥沃，干湿显著，光照充足，对农牧业生产十分有利。县域内河流属海河流域徒骇河水系和德惠新河水系。徒骇河水系流域面积349.24km2，占总面积的30%。德惠新河水系流域面积813.43 km2，占总面积的70%。商河县石油资源十分丰富，属全国第二大油田胜利油田范围，已探明石油储量为5000万吨、天然气30亿立方米，主要分布在贾庄、玉皇庙等乡镇。全县地热具有储藏量大、水层浅、水质好、水温适宜、医疗价值高、用途广泛等六大特点，对人体具有极高的医疗和保健作用。2.2 社会经济条件商河县现辖许商街道办事处，玉皇庙、怀仁、殷巷、龙桑寺、贾庄、郑路6个镇，韩庙、沙河、张坊、孙集、白桥5个乡，948个行政村，15个居委会，总人口60.2万人，其中非农业人口7.6万人，平均人口密度为517.76人/km。2005年，全县实现生产总值74.18亿元，比上年增长20.1%。其中，第一产业增加值24.32亿元，增长21.9%；第二产业增加值32.62亿元，增长17.1%；第三产业增加值17.24亿元，增长23.5%。一、二、三产业结构由上年的32.3：45.1：22.6变化为32.8：44.0:23.2。全县人均生产总值12318元，增长25.2%2。2.3 生态环境条件商河县地处平原，地形地貌简单，开发历史悠久，农业生物资源和林果资源较为丰富。商河县地表河流及沟渠众多，沿河、渠、路两侧绿化较好，总体质量良好。3 建库流程3.1 图形数据的采集图形数据的采集和编辑是数据库建设的重要阶段，也是数据库建设的根本3。图形数据的采集主要是在底图上进行矢量化。数据采集时对所扫描的土地利用现状图件中的基本点、线要素进行分层采集，通过对线要素拓扑处理形成面要素，点线要素的采集方法和精度，严格按县（市）级土地利用数据库建设技术规范操作。点线要素矢量化完成后，应对各层进行属性编码级属性赋值，便于数据库建设时提取各层文件。线要素还根据要素属性分为单属性要素编码及多属性要素编码。为了使点、线要素参数按照标准参数表进行采集，在矢量化之前需要按国家标准定制一个图例板。图例的定制可以在MapGIS输入编辑子模块里进行。矢量化也主要在MapGIS的输入编辑子模块里进行的。3.1.1 线状要素的采集对于线状要素应分层采集，所分层主要有：水系、道路、行政界线、地类界线、权属界线、其它具有宽度属性的线状地物界。在土地利用图中，许多线状要素具有多重属性，同时属于不同的数据层，因而在数据采集时有必要对此种类型的要素进行特殊处理。多重属性的线状要素常发生在境界与其他线状要素之间。多重属性的线状要素只需采集一次，但需要复合编码与一般线状要素加以区别。参与复合编码的因子包括多重属性标识码和线段方向。3.1.2点状要素的采集在土地利用数据库中要采集的点状要素主要有权属拐点、零星地物和注记类。注记类一般可通过自动生成，但可能效果不太理想，如点的位置、倾斜角度需要手工调整。零星地类是指面积达不到上图标准的小图斑，只能用点来表示。出于点只有空间位置而没有面积，我们只得在点的属性中表示它的面积。由于零星地类只有面积和土地类型的记载而没有对其空间位置的记载，所以零星地物点的位置都是在其所在的图斑内随机确定的。3.1.3质量控制矢量化质量控制按分层要求，点线要素经检查，偏移量如大于0.2mm（图面值）或有丢漏情况均需一一进行改正，保证矢量化的线、点位置与影像数据良好的吻合。为了保证数据的质量，我们应该在进行矢量化工作前分析可能产生误差的情况。在数据采集中对数据质量影响最大的是图形控制点采集的精度，因此我们在采集控制点时一定要重视并将采集窗口放大到足够的倍数（一般为40倍）。操作员在矢量化时采集的要素与影像不套合以及矢量化时丢漏影像中要素是比较容易出现的问题。造成这种问题除了作业员的因素之外，另外一种重要的因素是原始图件本身的问题。如相邻的多边形未封闭，内有多个地类码及编号、一个封闭多边形无地类码及编号或有多个相同编号、线状地物有些无宽度。界线不清等问题，这就要求作业员做好工作记录并与当地土地管理部门协商提出解决问题的方案（如查外业调查手簿或其他详查资料等），将问题予以解决。矢量化的原始数据应保留以便于后期的数据精度检查。3.2 数据转换在用户坐标系下矢量化采集的图幅数据必须经过误差校正处理。分幅点、线要素数据采集后，需要在MapGIS系统平台下采集图幅的四个内图廓点作为控制点（实际值），在投影变换里生成相应图幅的1:1万标准图框，采集标准图框的内图框的相应点作为控制点的理论值，进行误差校正，生成校正后的点、线文件。与理论值相比，误差校正后的控制点（四个内图廓点）点位绝对误差不超过0.1mm。对校正后的分幅点、线文件以四个内图廓点作为坐标系转换控制点，进行投影变换和坐标转化，把文件从正射投影转换成高斯克吕格投影，从平面直角坐标系转换成大地坐标系。3.3 数据检查坐标转换后应对分幅数据进行全要素检查，确保数据的准确性。我们打印所有的矢量化线划图，然后对点、线划的精度由专门的图件检查人员与详查原始薄膜图套合检查，将检查到的错误标注在图上，然后交还作业员进行修改。3.4接边处理数据接边是指把被相邻图幅分隔开的同一图形对象不同部分拼接成一个逻辑上完整的对象。在图形接边的同时要注意保持与属性数据的一致性，线划和与它同位置的多边形边界一致性问题。相同比例尺之间的数据接边限差为图面单位的1毫米所代表的实地距离。接边的方法有全自动接边、半自动接边、交互接边等。拼接过程中，相邻图幅间同名要素距离小于0.3mm的处理方法是移动其中任一要素使两者结合；若相邻图幅间同名要素的距离在1m到0.3mm之间，将两素名移动一半，在中间部位结合。在线要素采集过程中，虽然使用了图例板，但由于人为的原因难免会出现误差。我们用MapGIS二次开发技术开发了一些程序对线要素进行了统一修改。3.5属性输入3.5.1 面状要素的生成经过充分检查的线状要素通过MapGIS的输入编辑子模块里自动剪短线清除微小线段线转弧段拓扑重建等命令生成各个面状要素。生成面状要素后再进行线拓扑检查，对照底图进一步删除无效线段，消除部分矢量化的手工误差。3.5.2 属性数据的采集面状要素生成后，则需要对各层进行属性赋值。根据上述的各要素属性表结构的设计按各要素层编辑好属性结构。点、线的属性直接在MapGIS的输入编辑子模块下逐点录入。图斑要素的属性多且复杂，如果直接在空间底图上进行则非常的麻烦，需要人工去查找每个空间地理要素所对应的调绘手册的记录。为保证属性数据录入的效率与精度，我们采用MapGIS属性连接功能来采集数据属性。但是，MapGIS土地利用数据库管理系统提供的方法是一个“暗箱”的过程4，不利于及时发现错误并改正。通过这次实践，对提供的方法进行了简单修改，方法如下：（1）在MapGIS的输入编辑子模块下通过统改属性功能，将各村图斑统一输入权属单位代码。如有飞地可以在下面的工作中检查出来并修改其权属单位代码。按村为单位是因为每村的图斑号应该是唯一的，可以选取它作为关键字段。（2）对照底图，以村为单位逐个输入图斑编号。然后再属性库管理子模块中按村单位输出属性表检查错误。通过foxpro的排序和统计功能检查编号重号、缺号的图斑。通过对照底图、外业调绘手册和其他资料反复检查还能检查出飞地、碎片。非矢量化误差经过与商河县土地管理局负责人员的沟通得以解决。这样，多次修改后最终要达到图斑编号唯一。如果是飞地，要修改其权属单位代码。（3）再从属性库管理子模块中按村为单位输出属性表，按照外业调绘手册上的图斑号录入属性内容。（4）在属性库管理子模块中通过连接属性功能将属性表连接到属性库中。在连接属性时要选用图斑号做关键字段。3.6数据分层土地利用空间数据包括点、线、和面三种基本几何特征，分别对应于点状、线状、面状三种类型的地理要素，不同类型的地理要素有不同的存储、管理、显示和处理方法，因此为了有效的管理土地利用空间数据，有必要对空间数据进行科学的分层。我们将所有的空间数据依据县（市）级土地利用现状数据库标准的分层要求进行数据分层处理，提取出的面状类型层有：行政和权属区、图斑层、权属争议和飞地层，提取的线状类型层有：线状地物、行政界线、权属界线、跳绘界、地类界线和其他线，点状类型层有：零星地物、标签注记、权属界线拐点和其他点等各层数据。3.7数据库的建立以上各步骤都在MapGIS平台中完成的，以下建库的步骤在MapGIS土地利用数据库管理系统完成。3.7.1建立图幅索引为提高数据查询、统计的效率，需要用土地利用线状数据库管理系统对土地利用数据库建立覆盖全辖区的分幅索引图数据。根据商河县的图幅情况，在MapGIS系统生成中生成标准的包含所有图幅的1:1万接图表。3.7.2数据字典的编辑数据字典是数据库的重要组成部分，它描述了数据库中的每个属性字段的属性值的组成，是数据值为常量的数据库。按照县（市）级土地利用数据库标准的要求在爱地土地利用数据库管理系统中依附商河县土地管理局提供的原始数据编制数据字典。县级土地利用数据库的数据字典包括以下几项内容：地类码。权属代码、土地权属、变更原因、所属系统、保护区类型、保护区级别、坡度码、海路标志、图层管理、变化分类。在数据字典编写过程中，权属单位名称以商河县土地管理局提供的权属名称表为准，当权属名称表与外业调绘资料不一致时，以权属名称表为准。3.7.3数据的整理入库先在MapGIS土地利用数据库管理系统中建一个工程文件，新建一个项目，将拼接好并检查合格的数据库文件添加到项目文件中并设定显示级别等参数。然后再软件系统中对建好的土地利用现状数据库工程进行数据检查，并对系统的管理、处理、查询、统计和输出等功能进行数据融合测试和调整，以保证数据库的正常应用。3.8 数据库质量检查按照国土资源部“数字国土工程”县（市）土地利用数据库建设技术规范（草案）的“成果检查验收规定”的要求，我们在数据库建设过程和建设完成之后，按规定进行了严格的自检和互检，以保证数据库的质量。3.8.1 检查程序检查的过程对应于作业的每个程序，具体程序如图13图形数据与属性数据连接后图数一致性检查数据入库，功能检查验收合格符合要求符合要求资料预处理检查中期检查图检查坐标、投影转换后标准图幅检查图形数据采集检查符合要求符合要求符合要求符合要求 否 是 否 是 否 是 否 是 否 是 否 是 数据库质量检查程序3.8.2 检查的主要方法建库过程中按照建库流程作业及检查、作业员都按照县（市）土地利用数据库建设技术规范要求填写图历簿。流程中每一步都经过作业员自检、作业组组员间互检和单位项目检查人员专检。3.8.3 检查的内容3.8.3.1矢量化的质量检查检查的内容主要包括对扫描影像质量的评价、矢量化的误差、错误的检查。扫描影像质量的检查包括：扫描图数据是否清晰，能够区分图内各要素；扫描影像数据经过角度纠正，纠正后的图幅下方两个内图廓点的连线与水平线的角度误差不超过0.2度；经过误差校正的分幅影像，与理论值相比，误差校正后的控制点（四个内图廓点）点位绝对误差不超过0.1mm（图面值）。在扫描过程中会由于图纸或扫描仪本身给栅格图像带来一些系统和偶然误差，对于扫描仪原因造成的系统误差，我们可根据具体情况调整扫描仪尽量减小系统误差对整个地图质量的影响。图件扫描完毕后，由作业员自查扫描影像清晰度是否满足矢量化要求，再由项目负责人核查，发现问题重新扫描，以保证工作底图的质量标准。对于校正后误差超过标准的要考虑多选取控制点或重新扫描。矢量化的质量检查采用矢量化后的分幅数据与扫描数据的套合检查的方法，具体要达到要求是：矢量化的线划、定位点应与影像数据相吻合；图内各要素不能有丢漏现象；另外一个是线划（点位）整体或部分偏移的距离不超过0.3mm（图面值）。3.8.3.2数据坐标和投影转化质量的检查分析 检查内容主要包括对图形数据的坐标和投影转换的方法及误差分析及评价。坐标和投影转换后的同名控制点点位绝对误差不超过0.1mm（图上值）。检查方法与以上的方法相似。3.8.3.3数据拼接质量检查分析主要内容为对分幅数据进行拼接工作方法的分析和检查。将经过坐标和投影转换的图幅拼接好地图库，要达到无缝连接，相邻图幅同名弧段和线的接边误差不超过0.1mm（图上值）。但由于各种各样的原因，因而拼接会遇到一些问题。如：由于原图地物在拼接中存在误差。对于次情况，我们只有在两地物拼接处取中，平均分配其误差。通过这些方法我们减小了由于扫描误差和图纸本身误差产生的影响，以其达到矢量化图形与实际地物形状属性一致。3.8.3.4 图形和属性数据一致性检查分析此步工作在图幅拼接检查合格后生成各种所需面要素，并将属性库链接到图形数据的基础上进行的。这是整个建库工作中一个重要的实施阶段，此步完成的好坏将严重影响到今后数据库建设质量的好坏，所以对这一部分的检查分析工作是非常必要和重要的。3.8.4 库文件自检（1）数据拼接后形成系统所需要的各层文件，作业组检查拼接后各层文件的属性结构与属性输入是否错漏、拓扑结构是否有错误，检查无误后进入系统管理。（2）由系统生成图表、数据字典，并进行编辑。建好检查数据字典内容是否齐全、接图表是否覆盖全境。3.8.5 输出成果自检（1）按要求生成两幅标准分幅成果图，一个乡图成果图。对照工作底图和乡级土地利用线状图检查要素参数是否符合标准，图幅整饰是否符合要求。（2）对所有分幅电子数据、输出图件、系统库文件进行再次检查，并制作光盘进行备份。3.8.6检查结果与处理（1）对所有扫描影像文件检查后，将其中不符合要求的图幅采用256级灰度重新扫描后使用，再次检查所有影像达到要求。（2）所有原始矢量化文件与扫描影像文件经多次套合检查后，所有图件精度都达到限定误差要求，点线参数、属性、电线数目达到标准要求。（3）所有中期检查图与工作底图、标准图框经多次套合检查后，所有图件县（市）土地利用数据库建设技术规范要求。（4）所有分幅图件属性与台账对比，坐标位置与生成的标准图框套合对比，经多次检查后，全部达到要求。（5）数据库文件在土地利用数据库管理系统中能够正常运行，库文件的面积属性与原始详查面积对比检查后，达到要求。3.9 成果输出3.9.1输出统计报表先进行方案汇总，再输出表格。 3.9.2基期属性处理先进行出图设置，再利用辖区窗口的右键菜单输出专题图件。4 结语商河县地利用的数据库建立，以MapGIS作为一个平台和窗口，借助其强