（自然地理学专业论文）gis技术支持下的县级土地利用数据库建库研究——以南海区1：1000土地利用数据库建设为例.pdf

摘要 人类社会进入二十世纪中后期以来，信息技术就以前所未有的 速度深入到世界各地的各行各业。在各行各业实行数字化、信息化 的浪潮中，我国的“数字国土”工程作为国家空间数据基础设施的 一部分也得到了长足的发展。在这一大背景下本文对县级土地利用 数据库建设的方法过程进行了研究。 首先，本文在系统的介绍数字地球、数字国土和土地详查等的 相关概念后，对土地利用数据库的发展状况和建设背景进行了分析 和探讨，指出了大比例尺数据库建设的迫切性，并据此引出了南海 区l ：1 0 0 0 土地利用数据库建设的目的和意义。然后，以a r c g i s 为 平台，对数据库的可行性，用户需求作了详细的分析，对数据库的 结构和图层分层方案进行了细致的设计。并且，从数据库总体设计， 建库资料和技术准备，建库的软、硬环境，建库资料的外业调绘和 内业处理等方面着手重点论述了本数据库的建库过程，同时对数据 库成果的管理模式、安全问题以及应用作了阐述。最后，在此基础 上，总结出了本次建库工作的技术创新，主要经验，并对大比例尺 县级土地利用数据库建设提出了一些建议。 本研究结合试行的全国土地分类标准以及南海区的实际情况， 建设完成了南海区l ：1 0 0 0 土地利用数据库，为南海带来了巨大的 经济效益，有利于南海的土地信息化管理，为实现“数字南海”奠 定了基础，也有利于推广全国土地分类的实施和应用，并对其 它县( 市) 进行大比例尺土地利用数据库建设具有借鉴和指导作用， 因此，具有很大的理论和现实意义。 关键词：g i s ，土地利用数据库，技术创新，经验，南海 s i n c et h eh u m a n s o c i e t ye n t e r st h el a t e rp e r i o di nt h e2 0 盱1c e n t u r y ， t h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yh a sp e r m e a t e di n t oa l lf i e l d so ft h ew o r l da t a nu n e x a m p l e ds p e e d i nt h et i d eo fd i 西t a l i z a t i o na n di n f b m a t i o ni na 1 1 t r a d e s ，o u rc o u n t r y s “d i g i t a lt e “i t o r y ”p r o j e c th a sr e c e i v e dc o l l s i d e f a b l e d e v e l o p m e n ta sap a n o fn a t i o n a l s p a t i a l d a t ai n 丘a s t r i l c t u r e u n d e rt h e g r e a tb a c k 伊o u n d ，t h i sp a p e r d a r i f i e st h em e t h o dt ob u i l dt h ec o u n t y1 e v e l 1 a n d u s ed a t a b a s e f i r s t l y i nt h i sa r t i c l e ，w i t ht h ei l l u m i n a t i o no ft h er e l e v a n tc o n c e p t s o f d i g i t a le a r t h ，d i g i t a l1 色h i t o r ya n d t h el a n dd e t a i l e ds u r v e y ，t h ea u t h o r h a sa n a l y z e da n dp r o b e di n t ot h es t a t eo fd e v e l o p m e ma n dc 0 1 1 s t m c t i o n b a c k 铲o u n do fl a n d u s ed a t a b a s e ，a n dh a v ep o i n t e do u tt h ec o i l s t r u c t i o n o f b i g s c a l ed a t a b a s ei su r g e n t li nv i e wo fl h ea b o v e ，t h ew r i t e rh a sd r a w n t h e p u 叩o s e a n d m e a n i n g o fc o i l s t n l c t i o no f1 ：1 0 0 0s c a l el a n d u s e d a t a b a s ei nn a n h a ic i t y ，s e c o n d l y ，t h ef e a s i b i l i t yt ot h ed a t a b a s ea n dt h e u s e r i s r e q u i f e m e m h a v eb e e na n a l y z e d d e t a i l e d ，t h es t m d u r eo ft h e d a t a b a s ea n dt h es c h e m eo fd i v i d e d1 a y e r sh a v eb e e nd e s i g n e dc a r e f u l l y w i t h t a k i n g a r c g i sa st h e p l a t f o r m a n d ，t h ea u t h o r s t a n sw i t ht h eo v e r a l l d e s i g n o f d a t a b a s e ， t h e p r e p a r a t j o n o fd a t aa n d t e c h n o l o g y ， t h e e n v i r o n m e n to fs o f t w a r ea n dh a r d w a r e ，t h ee x t r a v e m r i c u l a ri n v e s t i g a t i o n a n di n d o o rd i s p o s a lo ft h ed a t at od e s c r i b et h ec o u r s eo ft h ed a t a b a s e c o n s t n 】c t i o ne s p e c i a l l y ，a tt h es a m e t i m e ，h a se x p o u n d e d t h em a n a g e m e n t m o d eo ft h ep m d u c t i o n ，s a f e t yp r o b l e ma n da p p l i c a t i o no ft h ed a t a b a s e f i n a l l y ， 0 nt h eb a s i so f t h e s e ，t h i s t h e s i sh a ss u m m a r i z e do u tt h e t e c h n o l o g i c a l i n n o v a t i o na n dm a i n e x p e f i e n c e i n t h i s r e s e a r c h ，p u t s f b 刑a r ds o i n es u g g e s t i o n st ot h ec o n s t r i l c t i o no fb 逗s c a l ec o u m y1 e v e l l a n d u s ed a t a b a s e c o m b i n e dw i t ht h et e n t a t i v en a t i o n a ll a n dd a s s i f y i n gs t a n d a r da n d t h er e a l i t yo fn a n h a i ，t h i sr e s e a r c hc o m p l e t e st h ec o n s t r u c t i o no f1 ：1 0 0 0 s c a l el a n d u s ed a t a b a s ei nn a n h a i ，b r i n 萨e n o r m o u se c o n o m i c b e n e f i t sf o r n a i l h a ic i t y ，i sf a v o r a b l et ot h el a n di n f o r m a t i o n - b a s e dm a n a g e m e n ti n n a n h a i ，e s t a b l i s h e ss o m ef o u n d a t i o nf o rr e a l i z i n g “d i g i t a ln a n h a i ，h e l p s t o p o p u l a f i z ei m p l e m e m a t i o na n d a p p l i c a t i o n o f “t h en a t i o n a ll a n d c l a s s 埘i n gs y s t e m t o o ，t h e r e f o r e ，o 虢r ss o m er e f e r e n c ea n dg l l i d a n c e f i l n c t i o nt ot h eb i gs c a l el a n d - u s ed a t a b a s ef o r t h eo t h e rc o u m i e s ( t h e c i t i e s ) s o ，i th a sg r e a t t h e o r e t i c a la n df e a l i s t i ci n e a n i n g k e y w o r d s ： g i s ， t h el a n d u s e d a t a b a s e ，t e c h n 0 1 0 9 i c a li n n o v a t i o n ， e ) 中e r i e n c e ，n a n h a i 1 概述 1 1 引言 人类社会进入二十世纪中期以来，由于经济和科学技术的进步， 人类文明进入信息社会阶段。现代信息技术不仅深刻地影响着现代 科学技术、教育、工农业生产，乃至经济建设的各个方面。计算机 和英特网技术产业世界各国人们带来了信息社会的种种便利。今天 的信息技术正伴随着全球因特网技术的发展以前所未有的速度深入 到世界各地以及各行各业。 为了推进信息社会的迅速发展，1 9 9 3 年，美国提出了信息高速 公路的概念，建立全美的信息高速公路。1 9 9 4 年签署了“建立国家 空间数据基础设施”( n a t i o n a ls p a t i a ld a t ai n f r a s t r u c t u r e ，简 称n s d i ) 的总统令。美国副总统戈尔又于1 9 9 8 年提出了“数字地 球”( d i g i t a le a r t h ) 的概念。为面对“数字地球”的挑战，我国提 出了对“数字中国”的建设，同时在各行各业也提出了各自的数字 化发展战略，比如“数字国土”、“数字土壤”等等。 在各行各业实行数字化、信息化的浪潮中，我国土地信息数字 化工程作为国家空间数据基础设施的一部分也得到了长足的发展。 中国国土资源信息化建设主体部分的“数字国土工程”已全面启动。 这一工程包括八个子项目，即：国土资源信息化标准建设，国土资源 调查评价和相关信息技术的研究开发与应用，地矿基础数据库建设， 土地基础数据库建设，国土资源信息基础网络建设，国土资源管理 信息系统建设，国土资源信息社会化服务系统建设，数字国土工程 项目动态监控系统建设。目前这八个项目正在顺利迸行。 本文研究的是上面八个了项目中的土地基础数据库建设这一项 目中最基础的一项工作县级土地利用数据库建设。 1 2 研究背景 1 2 1 数字地球 数字地球最早是美国副总统戈尔于1 9 9 8 年1 月3 1 日在加利福 尼亚科学中心发表的题为“数字地球：二十一世纪认识地球的方式” 各种环境和文化信息。如此大量的信息构成的“地理坐标系”涉及 到了地球表面每一个特定的地方。目前尽管对这类信息有着巨大的 需要，但大多数图像还不能被我们所利用，问题在于没有有效的方 法把信息显示出来。数字地球和数字国土就是要解决这一问题。 如今我国进行数字国土建设的各项条件已经具备。首先，我国 的国家信息基础设施的建设已初具规模。现己建成包括数据网、光 纤骨干网、a t m 异步传输模式网、s h d 同步数字系列网和光纤接入网 等在内的通讯干线网。全国一些大中城市正在建立宽带局域网。 其次，数字国土建设所需的数据来源问题已经解决。中国已经 成功发射了“资源1 号卫星”和“资源2 号卫星”。到目前为止，已 经拍摄了几十万幅精美的地面遥感图片。充分地保证了数字国土工 程对国土资源数据的巨大需求，并能为实现对国土资源变化的实时 监控而提供精确的资料。 再次，国家级小比例尺数字国土基础数据库已经基本完成。在 全国大地测量和数字地面模型建立的基础上建成了1 ：1 0 0 万国土基 础信息系统和全国土地信息系统，1 ：4 0 0 万全国资源与环境系统，全 国l ：5 0 万土地利用标准分幅地图数据库、全国l ：5 0 万数字地质图 数据库。 第四方面，国产g i s 软件已经基本成热。经过“九五”国家重 中之重科技攻关，国产g i s 从无到有，从小到大，从弱到强，取得 了巨大的成绩。例如，基础软件m a p g i s 己发展成为一个完整、成熟 的g i s 基础软件，整体水平与国外软件相当。 最后是国土资源信息化建设已经开始加速。国土资源部信息中 心决定，近几年将基本完成主要信息、系统软件的开发，形成信息 化建设集成平台，并通过国家级项目的组织实施，以国家级信息化 建设试点、示范为龙头，带动地方各级国土资源信息化建设。此外， 国土资源信息化建设要认真贯彻落实科学发展观，求真务实、与时 俱进、开拓创新，紧紧围绕部的中心工作，全面服务于落实最严格 的国土资源管理制度，服务于提高国土资源宏观调控接力。要通过 信息化建设和应用，进一步改进工作程序，完善各项管理手段，提 高综合管理水平，促进依法行政和政务公开。同时，也要使国土资 源管理部门能够及时准确地了解、掌握工作中出现的新情况和新问 题，随时跟踪监测国土资源现状和动态变化，增强对突发性事件的 科学决策和快速反应能力，不断提高国土资源高效管理、科学决策 和社会化服务水平。 1 2 3 土地详查 土地是人类赖以生存和发展的物质基础，是立国的基本要素之 一，准确地了解土地家底是编制国民经济计划、制定有关政策的重 要依据。但是，长期以来我国土地资源家底不清，现有耕地统计面 积不实，草地、水域和各项建设用地缺乏按照统一标准分类的准确 数据，严重影响科学决策和贯彻“十分珍惜、合理利用土地，切实 保护耕地”的基本国策。从上个世纪8 0 年代虽进行了两次概查，但 在深度、广度和精度方面均满足不了经济形势的发展和县级以下基 层单位生产建设的需要，急需进一步开展技术要求更高的新一轮土 地资源调查，即后来人们称之为土地详查的土地资源调查。 经过l o 多年的努力，到1 9 9 5 年5 月底，全国所有县级单位全 部完成土地详查任务。1 9 9 6 年又完成了统一时点的变更调查，为实 行世界上最严格的土地管理制度、编制土地利用总体规划、实行土 地用途管制等新的管理方式奠定了基础。1 9 9 8 年全国各地的调查汇 总成果，全部通过国家验收。1 9 9 9 年底基本完成全国调查成果的汇 总工作。这项历时近2 0 年，耗资1 0 多亿元、投入人力2 的多万的 巨大调查工程的完成，可以说完成了一项在中华民族历史上前所未 有的伟业，从此结束了长期以来我国土地资源家底不清、数据不实 的局面，取得了全面、翔实、准确的、从每一个地块到村、乡、县、 地、省和全国土地利用现状的第一手资料，从而为编制国民经济、 社会发展计划和制定有关政策及科学决策提供了重要的依据。但是， 随着新的土地管理法的颁布实施，需要依照法律的规定，进一 步明确农用地、建设用地和未利用地的范围及与土地分类的衔接。 同时，根据近年来市场经济的发展和土地使用制度的改革，尤其是 土地有偿使用及第三产业用地的发展，也要求对原有城市土地分类 进行适当调整。并且，随着城乡一体化进程的加快，科学实施全国 土地和城乡地政统一管理已提到议事日程，实施统一管理的基本条 件亦已基本具备，普遍要求在原有两个土地分类和调查成果的基础 上，进行城乡土地统一分类，汇总出全国城乡统一的土地数据成果 和其他调查成果，以利于全国城乡土地的统一管理和调查成果的扩 大应用。因此，在1 9 8 4 年制订的土地利用现状调查技术规程中 的“土地利用现状分类及含义”和1 9 8 9 年制订的城镇地籍调查规 程中的“城镇土地分类及含义”基础上，经广泛征求意见后，国 土资源部制定了城乡统一的全国土地分类，并自2 0 0 2 年1 月1 曰起试行。这将要求我们今后在土地详查中结合土地变更调查，通 过新设地类和可调整地类的调查，将原土地利用现状分类转换成全 国土地分类，将新设地类、可调整地类、年度变更部分调绘上图。 有条件的地方，按过渡分类全面更新土地利用现状图。 此外，国土资源部在国土资源管理“十五”规划中已明确规定， 从2 0 0 4 年开始，全面开始新一轮土地利用总体规划修编，这迫切需 要现势性更为准确的土地利用现状调查资料。 i 3 县级土地利用数据库的建设状况 目前信息产业已成为世界各国经济增长的新构驱动力，各国都 在把发展信息产业和信息技术放在极其重要的战略地位，纷纷投巨 资建设本国的n s d i 和数字化地理数据库。 日本国家土地局在1 9 7 4 年就建立了综合的具有点、线、面及网 络数据的基于栅格的地理数据库。韩国1 9 9 7 年底完成制作了一系列 的国家级的数字地图，其中1 ：5 0 0 0 是标准地形图，1 ：1 0 0 0 大比例尺 数字地图主要用于7 8 个重要城市的地下设施管理。在香港，1 9 9 0 年开始数字化和扫描原有的l ：1 0 0 0 的航测图，1 9 9 2 年完成了5 0 0 幅。到1 9 9 6 年，1 ：1 0 0 0 测绘图( 3 2 0 幅) 、l ：2 万地形图( 1 7 幅) 和计 划建设道路中心线及l ：5 0 0 0 测绘图已全部完成数字化。在国内，土 地管理信息化正是在全球信息化的浪潮中加快了其建设步伐，逐步 将十几年来完成的全国所有县级单位的土地利用现状调查成果、3 万多平方公里的城镇地籍调查和6 万多平方公里的村镇地籍调查成 果以及全国8 0 的城镇土地定级和基准地价评估资料，按照统一的规 范、标准和地理空间关系，通过计算机软、硬件系统进行科学地存 储和管理，以实现信息的快速查询、检索、修改更新、统计制表、 分析预测和辅助决策，达到土地管理全过程的现代化和土地资源信 息服务的社会化。并且国家测绘局经过l o 多年的不懈努力，建成了 全国1 ：1 0 0 万和l ：2 5 万地形、地名数据库和数字高程模型( d e m ) 。 这些是我国法定的国家空间数据框架的重要内容。但这两个基础数 据库是定义在宏观和中观比例尺上的，远远不能满足国民经济和社 会发展相关部门对于较大比例尺和较高分辨率空间数据的需求，难 以有效地支撑我国人口、资源、环境、灾害等方面的重大工作。因 而，需要进一步建立大比例尺的空间数据库。 建立全国县( 市) 级土地利用数据库是一项巨大的系统工程，以 大比例尺为主的县( 市) 级土地利用数据库建设工程，在国土资源部 统一规划和组织下，在新一轮国土资源大调查纲要和实施方案的部 署和安排下，在国土资源部信息中心和中国土地勘测规划院共同组 织实施下于1 9 9 9 年9 月在数字国土工程中立项，1 9 9 9 年1 0 月正式 启动。它是新一轮国土资源大调查中数字国土工程的重要组成部分 且成为最先启动的建设工程之一。其建库指导思想是以统一的信息 化标准和规范为前提，与数字国土工程中其它数据库建设协调一致， 鼓励各种优秀软件的推广应用，充分考虑前期建库与后期更新的一 致性以及现有的建库基础，对现存的分散、独立建设的各种数据库 进行整合、改造、升级和更新，保证数据的可持续性，真正实现资 源共享。其主要任务与目标是：在研制“标准”和“技术规定”的基 础上，规范建库方法优化建库工艺流程，在近年内完成全国范围内 1 0 0 个县土地利用数据库系统建设的示范工作。这项工程目前已基本 完成了中华人民共和国行业标准( 草案) 县( 市) 级土地利用现状数 据库标准、国土资源部“数字国上工程”县( 市) 级土地利用数据 库建设技术规定的制定等等。 “数字国土工程”1 0 0 个示范县的数据库建设正在建设之中，以 后以每年2 0 0 个县的建设速度建库，初步完成东部经济发达区和西 部重点农区3 0 0 个县左右的数据库建设工作，到2 0 1 0 年实现全国经 济发达地区和重点农业区2 0 0 0 个县左右的土地利用数据库建设。 本次县级土地利用数据库建设工作，本着充分利用已有历史资 料的原则，充分利用了往年得到的土地详查资料，首先将详查结束 年的资料入库，然后利用历年来土地部门积累的土地变更资料进行 变更，最后得到当前的土地利用数据库。 就南海区而言，为了满足现阶段佛山市南海区社会经济发展与 土地管理的实际需要，经国土资源部批准，佛山市南海区国土资源 局于2 0 0 2 2 0 0 3 年开展了土地利用基础图件与数据更新工作。在更 新调查与建库工作全面铺开之前，先行开展了试点工作。试点完成 后，全面开展了整个佛山市南海区的更新调查和建库工作。建库工 作以更新调查为基础，依据外业调绘草图和外业调查记录表，建立 佛山市南海区土地利用数据库，并产生了l ：1 0 0 0 的土地利用现状 专题图，土地利用现状统计表格等数据库输出成果。 我们这次的工作是新的土地分类标准在全国的第一次试点，所 以本次工作一方面是为了推广全国土地分类的实施和应用，另 一方面是对大比例尺县级土地利用数据库建库方法进行探索，完善 现行的建库标准和技术规范。 1 4 本研究的主要内容、目的及意义 本文在澄清数字地球、数字国土和土地详查的相关概念后，对 土地利用数据库的发展状况和建设的背景进行了分析和探讨，指出 了大比例尺数据库建设的迫切性，提出了利用新的土地分类标准对 南海l ：1 0 0 0 土地利用数据库的研究。文中对数据库的可行性，用 户需求作了详细的分析，对数据库的结构和图层分层方案进行了设 计。并且，作者从数据库总体设计，建库资料和技术准备，建库的 软、硬环境，建库资料的外业调绘和内业处理等方面着手重点论述 了本数据库的建库过程，同时对数据库成果的管理模式、安全问题 以及应用作了阐述。在此基础上，论文总结出了本次建库工作的技 术创新，主要经验，并对大比例尺县级土地利用数据库建设提出了 一些建议。 本研究的主要目的是： ( 1 ) 为满足现阶段佛山市南海区社会经济发展与土地管理的实 际需要； ( 2 ) 为推广全国土地分类的实施和应用； ( 3 ) 对大比例尺县级土地利用数据库建库方法进行探索，完善 现行的建库标准和技术规范。 本研究的意义在于： ( 1 ) 1 ：1 0 0 0 比例尺县级土地利用数据库的第一次尝试； ( 2 ) 结合了新试行的全国土地分类，采用了新的土地分类标 准。是基于新土地分类标准的土地利用基础图件与数据更新在南海 区的试点； ( 3 ) 在技术上的创新有利于对大比例尺县级土地利用数据库建 库方法进行探索； ( 4 ) 有利于南海的土地信息化管理，为实现“数字南海”奠定 一定基础； ( 5 )对其它县( 市) 进行土地利用数据库建设具有一定的借鉴 和指导作用。 2 土地利用数据库建库分析 2 1 建库的可行性研究 可行性研究的目的就是用最小的代价在尽可能最短的时间内确 定问题是否能被解决，实质上是一个压缩简化了的，并在较高层次 上以抽象方式进行的系统分析和设计的过程。本数据库的可行性研 究应该从下面三方面看： ( 1 ) 数据条件。数据的类型和质量能否满足系统建设的需要。南 海区土地利用数据库建库的数据主要来源于外业调绘的比例尺为 l ：1 0 0 0 ，按5 0 木5 0 c m 分幅的草图，并参照佛山市南海区国土局1 9 9 7 年测绘完成的1 ：5 0 0 数字地形图；1 9 9 9 年航摄、2 0 0 0 年制作的1 ：5 0 0 0 彩色正射影像图；1 9 8 8 年确权成果和2 0 0 1 年勘界成果以及历年土地 利用现状( 变更) 调查成果。数据类型全、质量高、时效新，完全 能满足系统建设的需求。 ( 2 ) 技术条件。使用现有的技术能否实现系统建设。本数据库的 建设由中山大学城市与资源规划系承担，湖南师大资环院地理信息 工程系协作参与。在过去十多年中，中山大学城市与资源规划系承 担了云浮等地的土地详查工作，积累了丰富的实践经验。在数据库 及其管理信息系统建设方面，近年来先后承接广州市海珠区地籍数 据库管理信息系统等项目，积累了土地利用、地籍数据库及其管理 信息系统建设的经验；此外，以中大g i s 本科教学基地实验室2 1 台 微机为基地，另新购置了2 2 台微机作为必备的硬件基础，并安装了 a u t o c a d 2 0 0 0 、a r c i n f 0 8 0 、a r c g i s 8 2 等g i s 软件，保证了在软硬 件方面可以满足建库工作的需要；还组建了由专业技术水平较高的 具有博士学位的教授、副教授等为技术负责、研究生与本科生为主 体的南海区土地利用基础图件与数据更新的外业调查和内业整理的 技术队伍。技术上完全没有问题。 ( 3 ) 经济条件。南海区生产条件优越，开发历史悠久，2 0 世纪 8 0 年代被誉为广东省经济迅速发展的“四小虎”之一，2 0 世纪9 0 年代在全国综合实力百强县( 市) 评比中先后名列全国第四，连续 两届全国第三，2 0 0 1 年被评为全国县( 市) 社会经济综合发展水平 的第二位，并成为国家卫生城市、中国优秀旅游城市、广东省文明 城市、国家信息化试点城市，经济实力非常雄厚，完全有能力支持 这种大项目的完成。 2 2 数据库系统的需求分析 需求分析的基本任务是回答“系统必须做什么”这个问题，也 就是说以目前的资料建库之后，必须具有什么功能，解决什么问题。 在经过与南海区国土资源管理局的工作人员一起对局里日常工作调 研后得出： ( 1 ) 数据库系统界面要友好，方便易用，操作符合土地部门日 常的工作流程。 ( 2 ) 可以实现对空间数据和属性数据的查找和定位。 ( 3 ) 资料变更自动化程度高，图形和属性的编辑与修改简单高 效。 ( 4 ) 图形输出方式灵活，可实现图形的分幅输出、分镇( 区) 输出、分村输出、任意形状的输出。 ( 5 ) 属性数据可以根据国家标准的表格格式进行自动汇总，自 动生成每年的上报数据。 ( 6 ) 其它要求：对土地利用总体规划、基本农田保护、土地评价、 土地估价、农地征用、国有土地出让与划拨等工作提供基础资料支 持。 2 3 数据库结构和分层设计 南海区新的土地利用数据库是在1 ：1 0 0 0 土地利用现状图的基 础上建立的，同时还包括l ：l 万和1 ：5 万两种土地利用现状图， 主要为南海区土地利用现状调查与变更系统服务，并且土地利用现 状图的编制是以国土资源部新颁发的土地利用类型划分标准为依 据。本设计在对系统分析及详细设计的基础上，综合南海区国土资 源局各科室提出的要求，参照相关国家、地方标准，相关规定及现 有系统，归纳系统的设计人员提出的系统实现方案，并根据实际情 况制定了南海区土地利用数据库的结构及数据分层方案。 2 3 1 数据库的外部设计 的第二位，并成为国家卫生城市、中国优秀旅游城市、广东省文明 城市、国家信息化试点城市，经济实力非常雄厚，完全有能力支持 这种大项目的完成。 2 2 数据库系统的需求分析 需求分析的基本任务是回答“系统必须做什么”这个问题，也 就是说以目前的资料建库之后，必须具有什么功能，解决什么问题。 在经过与南海区国土资源管理局的工作人员一起对局里日常工作调 研后得出： ( 1 ) 数据库系统界面要友好，方便易用，操作符合土地部门日 常的工作流程。 ( 2 ) 可以实现对空间数据和属性数据的查找和定位。 ( 3 ) 资料变更自动化程度高，图形和属性的编辑与修改简单高 效。 ( 4 ) 图形输出方式灵活，可实现图形的分幅输出、分镇( 区) 输出、分村输出、任意形状的输出。 ( 5 ) 属性数据可以根据国家标准的表格格式进行自动汇总，自 动生成每年的上报数据。 ( 6 ) 其它要求：对土地利用总体规划、基本农田保护、土地评价、 土地估价、农地征用、国有土地出让与划拨等工作提供基础资料支 持。 2 3 数据库结构和分层设计 南海区新的土地利用数据库是在1 ：1 0 0 0 土地利用现状图的基 础上建立的，同时还包括l ：l 万和1 ：5 万两种土地利用现状图， 主要为南海区土地利用现状调查与变更系统服务，并且土地利用现 状图的编制是以国土资源部新颁发的土地利用类型划分标准为依 据。本设计在对系统分析及详细设计的基础上，综合南海区国土资 源局各科室提出的要求，参照相关国家、地方标准，相关规定及现 有系统，归纳系统的设计人员提出的系统实现方案，并根据实际情 况制定了南海区土地利用数据库的结构及数据分层方案。 2 3 1 数据库的外部设计 存储经用地科批准后的红线区域图斑，现势数据则存储当前的实际 图斑。但根据土地利用现状图变更的时态特性，又分别分成两种数 据，即现状数据和历史数据。 本库数据相互关系如图2 一l 示： 由图中可见上报数据的现状与历史的变更索引由上报变更关系 表建立，而现势数据的现状与历史的变更索引表则由现势关系表支 撑。1 ：l 万和1 ：5 万土地利用现状图都由1 ：1 0 0 0 上报数据综合而 来，因涉及汇制图综合总上报，所以在汇总过程中制图必须建立前 后图斑的对应关系，此功能由综合前后图斑综合对应关系表来完成。 因而，本数据库内容可包括5 个方面，其结构如图2 2 示： 在图2 2 中： i ，_ 1 ，+ | 1 ：1 0 0 0 土地利用数据ii l ：l o o o 土地利用数据：保存 川忙里憾篇篇慧笔 li 用卜十一叫1 ：5 万土地利用数据il 括现状数据和历史数据。 | l 篓ii = = 二l 1 ：1 万土地利用数据：保存每 l 茎i 一三竺兰竺竺竺兰兰i1 年上报广东省国土厅的南海市l ：l il l 叶磊函磊i i 万土地利用数据，包括图形和属性； i 兰二= = 二二二二：i 还保存土地利用数据对应的常用背 图2 2 土地利用数据库内部结构景数据，如河流、道路等内容。 1 ：5 万土地利用数据：保存根 x 基础地理要索厂1 测量控制点( 表) 高程点( 表) 等高线( 表) 权属要素 现势数据 上报数据 权属单位( 表) 权属界拐点( 表) 所有权界和使用权界( 表) 现势数据之地类要素历史数据 l 图斑( 表) 线状地物( 表) 零星地物( 表) 地类界线( 裹j | 地类变更一览表( 表) 现势数据之地类要素现状数据 i 图斑( 表) 线状地物( 表) 零星地物( 表) 地类界线( 表) l 调查记录表( 表) 上报数据之地类要素历史数据 l 图斑( 表) 线状地物( 表) 零星地物( 衷) 地类界线( 表) i 地类变更一览表( 表) 上报数据之地类要素现状数据 i 图斑( 表) 线状地物( 表) 零星地物( 表) 地类界线( 表) l 调查记录表( 表) 地名注记( 表) 水系注记( 表) 交通注记( 表) 高程注记( 表) 其他注记( 表) 图2 31 ：1 0 0 0 土地利用数据分层结构图 l ：1 0 0 0 土地利用数据具体分层结构如图2 3 示： l ：1 万地利用数据和l ：5 万土地利用数据由l ：1 0 0 0 土地利 用数据产生，主要用于查看及制图输出，不包括日常变更管理。因 图2 41 ：1 ( 5 ) 万土地利用数据分层结构图 此，其分层方案是将不同的要素通 过属性字段进行逻辑分层，而在物 理存储上按照几何图形的分类，将 各逻辑图层归并为点状地物图层、 线状地物图层、面状地物图层和注 记图层。同时，将土地利用数据对 应的常用背景数据也同样处理。即 将不同要素进行逻辑分层，而在物 理存储上按照几何图形的分类，将 各逻辑图层归并为点状地物图层、 线状地物图层、面状地物图层、注 1_：1_80土地利用数据 记图层四类。同时，在将1：1000数据综合到l：1万时，小于1：l 万图的上图面积的图斑将不再显示，而是被合并到邻接的图斑。被 合并的小图斑将发生类型转换。其土地利用数据具体分层结构如图2 4 所示： 系统操作临时数据、系统配置数据、土地利用历年上报数则据根据系统的具体实现决定。 此外，在l ：1 0 0 0 土地利用数据中，其上报土地利用数据和现 势土地利用数据的结构应一样，而1 ：1 0 0 0 土地利用数据中的现状 数据和历史数据的结构也是一样的。在1：1万土地利用数据中，南 海独立坐标下的数据与西安80坐标下的数据结构是一样的。2 4 数据库建库流程 由于我们尝试如何按照国土资源部新的土地分类系统，以现代 技术与手段为支撑，进行高精度、大比例尺(1：1000)的土地利用基 础图件与数据的采集和更新，同时，南海区建库基础资料也具有特 殊性，因此，南海区1：1000土地利用数据库建库的工作流程具有其独特性，具体流程如图2 5 所示。图25 l ：1 0 0 0 大比例尺土地利用数据厍建库工作流程咧其特点如下： 数据库现势性强由于南海区土地利用数据库建库的基础图件 为2002年度l：1000土地利用外业调绘图与调查表及1997年度测绘 完成的1 ：5 0 0 数字地形图( 每年都在动态跟踪、补测更新) ，因此数 据库反映了南海区最新的土地利用状况，具有很强的现势性，符合土地利用动态管理系统的要求。数据库精度高 由于采用c a d 格式的地形图进行空间定位以及 使用相同的南海独立坐标系，从而避开了影像图扫描、扫描纠正、 坐标系转换、投影转换、图幅面积平差( 因为作业底图为数字地形 图，没有图面变形，其面积与理论面积几乎完全一致) 等环节，保 证了数据精度。 严格的质量控制严格按照国家规范建库质量控制标准，采用 人工检查与程序检查相结合的方式，逐步骤进行检查，并应用程序 对建库成果进行智能分析，发现问题，及时纠正，保证了建库成果 质量。 工作效率高直接使用大比例尺地形图进行外业调绘和内业转 绘以及直接从地形图拷贝大部分线划，并充分利用a r c g i s8 2 的二 次开发功能，编制相应的应用程序，提高了建库效率。 3 土地利用数据库的建库过程 3 1 数据库总体设计 总体设计的基本目的就是回答“系统从总体上应该如何实现” 这个问题，也就是数据库的概化设计，其内容包括：决定数据库的 数据内容，选择适当的数据模型，各数据内容如何在库中组织。 县级土地利用数据库系统由一般由三部分组成：图幅检索表、 数据字典和数据。 3 1 1 图幅检索表 建库过程中，我们制作了覆盖整个南海区的图幅接合表，以方 便数据采集和编辑。不过，最终建立的佛山市南海区土地利用数据 库是一个无缝数据库，所有图幅合并为一个文件，分幅地图不再独 立存在，也就没有图幅索引。为了数据的规范性、高效性和可维护 性，将土地利用数据的相关字段进行了规范的描述，形成了南海市 土地利用现状数据库结构的描述文件。该文件描述了各个表中的属 性字段名、字段类型、字段长度、字段说明等内容。 3 1 2 数据字典 本项工作中建立了各类代码对照表。虽然它们没有作为电子表 格集成到数据库系统中，但在一定程度上起到了数据字典的作用。 主要代码表有： ( 1 ) 土地分类体系代码表； ( 2 ) 隶属系统代码表： ( 3 ) 佛山市南海区村镇代码表； ( 4 )坡度分级代码表等。 3 1 3 数据入库 将采集、编辑处理的数据，确认无误后才入库，并且最终我们 会将所有数据统一转换成g e o d a t a b a s e 形式数据保存在s d e 数据库 中系统使用。 3 2 建库的技术准备、技术依据及处理原则 3 2 1 技术准备 更新调查与建库工作的技术准备包括： ( 1 ) 建立组织机构 为保证工作顺利进行，成立了以区有关领导为组长的工作领导 小组，负责审查项目实施方案，组织调查力量，落实工作经费并处 理实施过程中的各种问题。同时成立工作技术小组，负责本项工作 的具体技术指导及业务工作。 ( 2 ) 组建建库作业队伍 组建了先后有6 3 人参加的作业队伍。作业队伍经过技术培训l ， 掌握了比较过硬的技术。其中包括中山大学2 0 名本科生和7 名研究 生，湖南师范大学资环学院师生2 2 人、华南师范大学地理系师生1 3 人。 ( 3 ) 制定工作方案、技术方案和实施方案 根据项目要求，制定了工作方案、技术方案，对开展更新调查 与建库工作的技术方法、时间进度等作了具体规定，并报佛山市南 海区国土资源局批准后实施。 ( 4 ) 技术培训 为确保建库成果的质量，在具体工作之前，开展了技术培训。 具体内容主要有土地利用分类体系、建库工作的资料基础、主要任 务与工作流程、外业调绘草图的主要内容及各种要素的表示方法、 外业调查记录表的主要内容及其代码体系、a u t o c a d 主要功能与操作 方法、a r c i n f o 主要功能与操作方法、a r c g i s 主要功能与操作方法、 地图数字化技术要领、制图综合步骤与方法，建库工作的质量控制 要求。通过培训i ，使作业人员能明确更新调查与建库工作的任务、 要求，熟悉有关的技术与方法，掌握操作要领，确保工作的顺利进 行。 3 2 2 技术依据 中华人民共和国土地管理法； 土地利用现状调查技术规程；( 文中简称规程) 全国土地分类( 试行) ( 2 0 0 1 ) ； 县( 市) 级土地利用数据库标准( 试行) ： 县( 市) 级土地利用数据库建设技术规范 广东省土地利用现状调查技术补充规定： 广东省土地变更调查技术规定( 农村部分) ； 中山大学城市与资源规划系与佛山市南海区国土资源局编写经 国土资源部批复的广东省南海市土地利用基础图件与数据更新的 技术方案，南海市土地利用现状数据库方案。 3 2 3 技术处理原则 ( 1 ) 实事求是原则 在外业调查和内业建库过程中，一定要坚持实事求是的原则， 真实全面地采集数据，如实反映佛山市南海区土地利用的类型、数 量、分布及其利用水平等情况，做到实地、图件和数据三者一致。 ( 2 ) 科学性原则 整个工作过程必须严格按照有关规程、规范和标准的要求进行， 要求必须做到数出有据、图绘有源、文字撰写有依据，严格检查和 验收，以确保工作质量。同时：在工作中要在充分了解和掌握国内 外相应的技术、手段与方法的基础上，尽量采用新技术、新手段、 新方法，如采用先进的遥感与地理信息系统技术、采用高精度的大 比例尺数据源等等，增加项目的科技含量，提高调查精度和成果质 量。 ( 3 ) 多用性原则 土地利用图件和数据，具有多用性的特点，就要求在工作中必 须充分考虑到土地利用基础图件与数据应用的广泛性和土地利用数 据库的多用性，进行项目的设计和实施，要求做到“一查多用”和 “一库多用”。 3 3 建库的资料基础 此次土地利用变更调查和建库工作是紧密结合在一起的。按照 国土资源部批准的技术方案，外业调绘草图直接录入计算机，计算 机清绘代替传统的手工清绘。按照该方案，土地利用数据库建库工 作的基本资料是外业调绘草图和外业记录表。其它基础图件还有： l ：5 0 0 数字地形图、1 9 9 9 年航摄的l ：5 0 0 0 彩色正射影像图、2 0 0 1 年佛山市南海区与周围各市县勘界核定书、2 0 0 0 年佛山市南海区各 万) 。2 0 0 0 年重新核定了市内各镇区之间的界线( 比例尺l ：1 万) 。 2 0 0 1 年又完成了佛山市南海区与周围各市县的勘界工作( 比例尺1 ：1 万) 。这些勘界与确权成果，是本次土地利用基础图件与数据更新工 作中土地权属调查的基本依据。本次工作中，依据2 0 0 1 年佛山市南 海区与周围各市县勘界核定书确定佛山市南海区界；依据2 0 0 0 年佛 山市南海区各镇区勘界核定书确定各镇区界；依据1 9 8 7 年佛山市南 海区各村界线核定书确定各村界。 ( 5 ) 历年土地利用现状( 变更) 调查成果 佛山市南海区先后于1 9 8 8 年、1 9 9 7 年开展了两次土地详查工 作，并进行了历年的土地变更调查工作。其中1 9 8 8 年详查数据已经 与当前实际情况偏差较大。1 9 9 7 年详查数据由于采用m a p g i s 建库， 未形成g i s 意义上的多边形图斑，本次变更调查和建库中难以利用。 另外，还具有佛山市南海区的行政区划图和标准地名图等图件 与资料。上述资料与图件将是本次建库工作的重要参考资料，是高 质量、高精度地完成本次佛山市南海区土地利用基础图件与数据更 新工作的重要基础和前提。 3 4 建库的工作任务与内容 3 4 1 工作任务 佛山市南海区土地利用基础图件与数据更新建库工作的主要任 务是： ( 1 ) 建立佛山市南海区土地利用数据库： ( 2 ) 汇总上报佛山市南海区土地利用数据； ( 3 ) 输出佛山市南海区土地利用图件； ( 4 ) 为规划修改提供图件与数据。 3 4 2 工作内容 土地利用数据库建设工作的主要内容是数据库库体建设，基本 内容包括： ( 1 ) 工作准备。 ( 2 ) 资料预处理。 ( 3 ) 数据采集、编辑处理。 ( 4