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浙扛大学硬士学位论文浙扛省县级地利用更薪调查技术方法研究 摘要 随着人类社会经济的迅速发展及环境的日益变化，土地利用类型、数量、分布、现 状和权属的变化频度不断加快。始详查时采用的技术手段相对落后，加之每年的变更调 查未能做到图、数、地三者一致。现有土地利用现状数据的精度和可用程度远远不能满 足目前土地管理工作的需求。为了更好地规划、利用、管理土地资源，急需对土地利用 现状进行更新调查。研究出一套适合县级土地利用更新调查的技术方法迫在眉睫。 文章首先分析了当前我国土地利用现状，然后描述了土地利用数据库及o l s 平台在 士地管理与开发中的应用，选择e s 公司的大型关系数据库o r a e l e 9 i 及a r c g i s 软件平 台实现对海量土地利用空间数据的有效存储与管理。通过对土地利用更新调查实施作业 流程的分析，推出一套适合县级土地利用更新调查的工作方法。 更新调查是在原有土地利用现状调查成果基础上，依据土地调查的有关技术规程和 规定，对调查区的土地利用现状重新进行全面的实地调查和数据采集。并采用新技术和 新方法，建立或更新土地利用现状数据库或土地管理信息系统，为建设用地审批、土地 开发复垦整理项目管理以及土地执法监察等国土资源管理的日常业务提供基础和依据。 本文通过在浙江上虞市的土地利用更新调查实施结果表明以上更新调查方法是行 之有效的，也同样适应于浙江省乃至全国的县级土地利用更新调查，并且将在即将启动 的第二轮土地利用更新调查中起到积极的借鉴作用。 关键词：更新调查，土地分类，土地权属，更新调查数据库，管理信息系统 浙江大学硕士学位论文浙江省县级土地利用更新调查技术方法研究 a b s t r a c t s a l o n g w i t ht h er a p i ds o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dt h ee v e r - c h a n g i n g e n v i r o n m e n t , l a n du s et y p e s ，q u a n t i t y , d i s t r i b u t i o n , s t a t u sa n do w n e r s h i pc h a n g em o r e f 捌u e n t l y t h ea c c u r a c ya n da v a i l a b i l i t yo fe x i s t i n gl a n du s e d a t aa t ef a rf r o ms a t i s f y i n gt h e n e e d so f t h ec l g r e n tw o r k f o rb e t t e rp l a n n i n g ，a n dt h eu s ea n dm a n a g e m e n to f l a n dr e s o u r c e s ， u p d a t i n gl a n du s es u r v e yi si nu r g e n tn e e d t h e r ea r es e r i e so fp r o b l e m st ob es o l v e di nl a n d u s eu p d a t i n gs u r v e yt e c h n i q u e sa n dp r o c e s s e si nu r g e n tn e e d 。b e c a u s et h et e c h n i c a lm e a n so f i n i t i a ld e t a i l e di n v e s t i g a t i o na r er e l a t i v e l yb a c k w a r d , i na d d i t i o nt ot h ea s y n c h r o n o u so fm a p , d a t ea n di a n di na n n u a ll a n dc h a n g i n gs u r v e y t h i ss t u d ya n a l y s e st h ec u r r e n ts i t u a t i o no ft h es t a t el a n du t i l i z a t i o nf i r s t , a n dd e s c r i b e s r e l a t i v ed a t a b a s es y s t e m sa n dt h eg i ss y s t e ma d o p t e di nl a n dm a n a g e m e n ta n dd e v e l o p m e n t t h i ss t u d yc h o o s e so r a c l e9 ia sd a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e ma n da r cg i sa st h eg e o g r a p h i c i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m t h i sp a p e ra n a l y s e st h ep r o c e d u r eo f s t a t el a n di n v e s t i g a t i o n a n du p d a t e ，a n dd e v e l o p san e wt e c h n i q u ea n dm e t h o d t h i ss t u d ya d o p t st h en e wt e c h n i q u ea n dm e t h o d ，a n dt h ee s t a b l i s h e st h er e n e w a ll a n d u t i l i z a t i o nd a t a b a s ea n dl a n dm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，w h i c hw i l lp r o v i d et h e e v i d e n c ef o rt h ec o n s t r u c t i o ne x a m i n a t i o na n da p p r o v e m e n t ，l a n dd e v e l o p m e n tr e c l a m a t i o n r e o r g a r d z a t o nn a t i o n a lt e r r i t o r yr c s 0 1 u c em a n a g e m e n t , l a n dl a w e n f o r c e m e n ts u p e r v i s i o n , a n d a l s oe s t a b l i s h e st h en e wm a n a g e m e n tr u l e sa n dd e c i s i o nm e t h o ds u c ha s ”m a n a g i n gl a n d r e s o u r c e sb yt h el a n di m a g i n g ” 1 r i 圮n e wt e c h n i q u ea n dm e t h o dh a sb e e na d o p t e di nap r o j e c t ac a s eo fs h a n g y u , z h e j i a n gp r o v i n c e ，w h i c hh a sb e e na p p r o v e d t h i ss t u d yb e l i e v e st h a tt h i sn e wt e c h n i q u ea n d m e t h o da l s om i g h tb ea d o p t e di no t h e rp r o v i n c e s ，w h i c hs h o u l dp r o m o t et h ef u r t h e rs i m i l a r 州e c t k e yw o r d s ：t h ei n v e s t i g a t i n go fl a n du p d a t e d ，l a n dc l a s s i f i c a t i o n , l a n do w n e r s h i p ，l a n d d a t a b a s e , l a n dm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m 浙江大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名：童查址日期： 浙江大学学位论文使用授权声明 浙江大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容，论文的公布( 包括刊登) 授权浙江大学研 究生部办理。 研究生签名： 囝浙江大学硕士学位论文浙江省县级土地利用更新调查技术方法研究 第1 章绪论 土地利用现状，是人类长期利用、改造土地资源的结果，它能全面地记录和反映土 地利用的本质特征( 自然生产力) 和土地利用( 现有生产力和潜力) 之间的差异，是划 分土地利用类型的一项综合性指标( 张昭仁，1 9 9 9 ) 。 随着人类社会经济的迅速发展及环境的日益变化，土地利用类型、数量、分布、现 状和权属的变化频度不断加快。始详查时采用的技术手段相对落后，加之每年的变更调 查未能做到图、数、地三者一致，现有土地利用现状数据的精度和可用程度远远不能满 足目前土地管理工作的需求。为了更好地规划、利用、管理土地资源，急需对土地利用 现状进行更新调查。研究出一套适合县级土地利用更新调查的技术方法迫在眉睫。 1 1 我国当前土地利用现状 我国人多地少，耕地尤其缺少，土地利用后备资源严重不足。我国当前土地利用现 状反映在以下5 个方面： l 、耕地资源紧缺。根据全国土地利用现状调查资料，1 9 9 6 年我国耕地面积为1 3 0 0 4 万公顷( 1 9 5 1 亿亩) ，人均仅o 1 0 6 公顷( 1 5 9 亩) 。更为严重的是，人口每年以1 0 o 左右的速度在增长，耕地则每年以2 0 0 左右的速度在减少。而在未利用土地资源中， 可开垦为耕地的仅l 亿亩左右，主要分布在西北干旱区和东北地区，制约因素较多，开 发利用的难度较大。根据国土资源部的统计公布豹数字，2 0 0 5 年我国耕地面积为1 2 2 0 4 万公顷( 1 8 3 1 亿亩) ，人均0 0 9 3 公顷( 1 4 亩) 。从1 9 9 6 年到2 0 0 5 年，十年间我国耕 地面积锐减1 2 亿亩，人均不足世界平均水平的4 0 ，约相当于美国的1 8 ，印度的1 2 。 2 、土地利用效率不高。从农用地看，根据1 9 9 4 年全国农业资源区划办公室农业综 合开发后备资源调查材料，全国耕地中，中低产田面积占7 1 3 ，园地中，低产园地面 积占2 8 9 ；林地中，低产林地面积占2 5 7 ；养殖水面中，低产水面面积占7 1 8 ， 显然都还有相当的潜力。建设用地的集约利用程度也不高，城市用地全国人均为1 3 3 平 方米，标准偏高，且苦乐不均，有些中小城市和开发区还存在着浪费现象。农村居民点 用地全国人均1 8 2 平方米，大部分为平房，集约利用程度很差，还大有潜力可挖。此外， 还有相当数量的工矿废弃地有待复垦利用。 3 、土地生态环境恶化。全国水土流失面积已占国土面积的3 8 ，荒漠化土地面积 已占国土面积的2 7 ，而且还在不断地扩大。由于毁林开荒、滥垦草原、围湖造田和陡 坡耕种等加剧了自然灾害对土地的损毁，加速了水土流失和土地荒漠化。此外，全国还 有1 5 的耕地受到工业和农药的污染。土地污染环境的日益恶化给我国经济和社会发展 带来严重危害。 4 、土地后备资源不足。根据1 9 9 6 年调查，全国未利用土地约2 4 5 万平方公里( 3 6 7 6 新扛大学硕士学位论文期扛省县级地利用更蓊调查技术方法研究 亿亩) ，占全国总土地面积2 5 8 。但其中沙漠、戈壁、石质山地和高寒荒漠等难利用 的土地约为1 7 4 万平方公里( 2 9 5 亿亩) ，占了7 0 以上。尚可开发利用的( 包括滩涂、 荒草地、盐碱地、沼泽地) 仅7 0 6 万平方公里( 1 0 6 亿亩) ，不足3 0 。另据中国科学 院自然资源综合考察委员会土地适宜性统计资料，全国适宜农用土地资源的为7 3 4 4 万 平方公里( 1 1 0 1 6 亿亩) 。现已利用的农用地已达6 5 5 4 5 万平方公里( 9 8 3 2 亿亩) ，尚 未包括为建设占用的宜农土地在内，余地亦已不大。 5 、随着时间的推移，社会经济的发展，土地利用类型、数量、分布、现状和权属 发生了不同程度的变化。原土地利用现状调查成果已然陈旧，土地利用现状图、数和实 地三者不能很好地统一。2 0 0 1 年国土资源部颁布全国土地分类( 试行) ，新的土地分 类标准开始试行实施意味着新旧地类的转换工作成为必然。 1 2 本文研究的背景 近年来，随着经济快速发展，土地利用现状发生了很大变化。第一次土地详查从1 9 8 4 年开始到1 9 9 6 年结束，大部分县级调查距今已有十多年，很多地区的图件资料已陈旧。 原来依靠传统的技术手段和方法取得的成果信息化程度很低，在很大程度上限制了成果 的应用与共享。此外，日常的土地变更常常不规范、不及时，再加上经济、社会发展迅 速，土地利用现状发生了很大的变化，原有的土地调查数据已经不适应土地管理的现状， 更不利于土地利用的监控与管理，亟须进行全面更新。为满足各项管理工作深入开展对 土地利用现状调查提出的新要求。很多地区组织开展了采用新技术和新方法对土地利用 现状进行更新调查的工作。 土地利用更新调查是指土地利用基础图件与数据的更新调查，是目前中国了解土地 利用状况、进行土地利用态势研究的重要途径，其主要方法有常规的现状调查、变更调 查、遥感与地理信息系统方法等( 董玉祥等，2 0 0 4 ) 。 土地利用更新调查工作作为一项基础性的调查工作，技术难度高、任务重、涉及面 广、政簧性强。有许多关键技术和理论问题需要突破。为维护士地利用调查工作的严肃 性，送一步规范全国土地利用更新调查工作秩序，确僳调查数据的准确、客观，保持成 果的延续性和现势性，保证调查成果质量，针对目前部分地区在更新调查中出现的问题， 2 0 0 3 年国土资源部下发了关于加强土地利用更新调查工作有关事项的通知( 国土资发 ( 2 0 0 3 ) 2 9 6 号2 0 0 3 年8 月4 日) ，2 0 0 3 年国土资源部颁发了土地利用更新调查技术 规定( 试行) 。 随着萤土大面积调查工作的全面展开和城镇土缝管理工作的日趋细化，大量遥感影 像、各种野外调绘数据和不同比例尺图件资料急剧增加。面对如此数量巨大、来源多样、 变更频繁的信息，传统的管理方法已经愈来愈不能满足现代化土地管理的需要。将生产 过程和建库入库过程相对接，直接基于空间数据库进行生产，在生产过程中直接建库， 这是发展的必然( 邵飞等，2 0 0 6 ) 。 建库的目的是应用，不能为建库而建库，系统应具有海量数据管理的能力。因为农 i 江大学硕士学位论文浙江省县级地和用更新调查技术方法研究 村地籍是全县范围内所有土地面积、地类、权属等地籍信息的综合反映，图形与属性的 数据量很大，所以系统必须具备强大的图形管理功能( 张青等，2 0 0 6 ) 。 为了更好地保护、利用土地资源，急需要查清家底，对土地利用现状进行全面的更 新调查。并采用新技术和新方法，建立或更新土地利用现状数据库或土地管理信息系统， 为建设用地审批、土地开发复垦整理项目管理以及土地执法监察等国土资源管理的日常 业务提供基础和依据。研究出一套适合县级土地利用更新调查的技术方法迫在眉睫。 作者有幸参加了浙江省上虞市的土地更新调查工作。 上虞市位于浙江省东北部，地处杭州湾南岸，曹娥江下游。地形属浙东盆地底山区， 地势南主北低，东南为四明山山脉，西为会稽山山脉，北为宁绍平原。境内河湖较多， 曹娥江南北贯穿全境，浙东运河横贯东西。 全市总地域面积1 4 2 7 平方公里，其中有五山一水四分田的比例分布。现辖3 个街 道、1 8 个乡( 镇) ，人口7 7 4 万。现有基础地图资料包括；浙江省测绘局1 9 9 6 年调绘 的1 ：1 0 0 0 0 基本地形图；市区及建制镇l ：5 0 0 地形图。 本次土地更新调查测区的地理位置：东经1 2 0 。3 8 3 5 ”1 2 1 。0 7 7 0 1 ”，北纬 2 9 。4 3 1 9 “3 0 。1 3 1 6 “。 调查工作从2 0 0 3 年9 月份开始实施，历时2 0 个月，子2 0 0 5 年5 月通过省国土资 源厅的验收。通过更新调查，摸清了家底，建立了一套土地利用管理信息，为上虞市的 土地利用规划提供了充分的依据；为集体土地所有权、国有土地使用权的确权、登记、 发证提供依据；为土地利用总体规划，土地用途管制，基本农田保护区划定，建设用地 审批提供数据支持；为建立土地调查、统计制度等提供准确可靠的基础图件、数据等基 础资料。 1 3 研究的目的及内容 随着人类社会经济的迅速发展及环境的日益变化，土地利用类型、数量、分布、现 状和权属的变化频度不断加快。初始详查时采用的技术手段相对落后，加之每年的变更 调查未能做到图、数、地三者一致，现有土地利用现状数据的精度和可用程度远远不能 满足目前土地管理工作的需求。为了更好地规划、利用、管理土地资源，急需对土地利 用现状进行更新调查。本研究的目的是推出一套适合县级土地更新调查技术的工作方 法。 具体研究内容如下： 1 、全面查清土地利用现状的工作方法； 2 、实现新旧土地分类的转换； 3 、建立土地利用更新调查数据库及土地利用管理信息系统； 4 、查清土地权属，为集体土地所有权登记发证提供基础和依据。 本项研究是基于作者主持与参与的浙江省上虞市土地利用更新调查工作的基础上 提出的。通过对土地利用更新调查实施作业流程的分析，推出一套适合县级土地利用更 浙江大学硕士学位论文浙江省县级土地利用更新调查技术方法研究 新调查的工作方法，将在即将启动的第二轮土地利用更新调查中对浙江省乃至全国的县 级更新调查工作起到积极的借鉴作用。 1 4 本文的结构和章节安排 第l 章概述了我国当前的土地利用现状，说明了土地利用更新调查的必要性、急追性； 介绍了本文研究的背景、目的和意义。最后交待了本文的结构和章节安排。图 1 - 1 为论文结构图。 第2 章本章主要是土地利用更新数据库相关技术文献综述。介绍土地利用更新调查及 土地分类的概念，土地更新调查数据库相关技术及a r c g i s 软件平台概况。 第3 章主要探讨了土地利用更新调查的总体技术线路与技术方法。研究土地利用更新 调查数据库的逻辑结构及采用方案；土地更新调查信息系统平台；介绍了我国 土地分类体系。最后说明了土地更新调查实施的技术依据。 第4 章详细分析了土地利用更新调查实施作业流程。包括从准备工作一境界、权属界 调查一地类调绘、线性地物调查和新增地物补测一图数一体化处理一建立土地 利用现状数据库及土地管理信息系统一成果检查验收直至成果资料整理、归 档。并研究了土地利用更新调查实施的质量控制方法。 第5 章通过以上章节的内容对土地利用更新调查技术工作方法进行了分析总结，并简 要回顾了论文的主要研究内容，给出了几点结论，最后展望了未来土地利用更 新调查技术工作方法及其工作成果对我国土地资源管理带来的巨大成效。 图1 - 1 论文结构图 浙江大学硕士学位论文浙江省县级土地利用更新调查技术方法研究 第2 章土地利用更新数据库相关技术文献综述 随着国土大面积调查工作的全面展开和城镇土地管理工作的日趋细化，大量遥感影 像、各种野外调绘数据和不同比例尺图件资料急剧增加。另一方面，土地管理的日常工 作要求能够快速获取土地数量、质量、权属、土地利用各地类的数量、空问分布和利用 状况，以及土地动态变化等信息。面对如此数量巨大、来源多样、变更频繁的信息，以 及对以上信息的处理、使用、管理及存储，土地利用更新数据库及管理信息平台的设计 及选型至关重要。 2 1 土地利用更新调查 土地利用更新调查( t h ei n v e s t i g a t i n go fl a n du l x t a t e a 以下简称更新调查) 是在原 土地利用现状调查成果基础上，依据土地调查的有关技术规程和规定，参照原土地利用 现状和土地变更调查的图件、数据等有关资料，借助或采用遥感和航空摄影等现势性和 科学性强的数据资料，利用最新的国家行政区域勘界定界成果，采用新的土地分类( 全 国土地分类( 过渡期间适用) ( 2 0 0 2 年国土资源部) ) ，对调查区的土地利用现状重新 进行全面的实地调查和数据采集，查清土地利用现状和权属状况，通过土地利用更新调 查达到图、数、现状一致，并采用新技术和新方法，建立或更新土地利用现状数据库或 土地管理信息系统，满足新时期土地管理工作的要求。 更新调查是国土资源管理的基础性调查，其目的是全面掌握土地利用和权属状况， 从而为发挥土地资源的宏观调控作用，合理利用土地资源有制定国民经济计划和有关政 策提供基础数据：为集体土地所有权、国有土地使用权的确权、登记、发证提供依据； 为土地利用总体规划，土地用途管制，基本农田保护区划定，建设用地审批提供数据支 持：为建立土地调查、统计制度等提供准确可靠的基础图件、数据等基础资料( 国土资 源部，2 0 0 4 。 土地利用更新调查得到的数据将是一个长期使用和需要不断变更的数据。所以数据 的变更是数据是否实用的一个重要标准( 方青等，2 0 0 5 ) 。 土地利用现状数据是土地管理用相关工作的重要基础数据之一，编制国民经济计 划、土地利用总体规划、基本农田保护区规划与划定、农业结构调整等工作均需要这些 数据的支持，土地税收、土地出让与转让也以此为科学依据。 土地利用数据是一种与地理信息有密切关系的空间数据，地理信息系统平台上的土 地利用现状数据库及其管理信息系统，可以摆脱繁重的手工操作，提高检索速度，促进 信息共享，提高科学化、规范化水平( 刁海亭等，2 0 0 3 ) 。 遥感技术在近几年取得了长足的发展，形成了高、中、低分辨率系列的数据源。s p o t 影像的时相较好，耕地与林地和荒草地之间差别比较明显。因此，辅助其他资料进行变 浙江大学硕七学位论文浙扛省县级土地利用更新调查技术方法研究 更调查具有技术可行性和经济适宜性( 张正福，2 0 0 2 ) 。 土地利用更新调查是一项技术要求高、工作量大、作业周期长、投入人力多的工程， 如果组织不力或方法不当，会影响工程效率或成果质量( 曹泉根等，2 0 0 5 ) 。 2 2 土地分类概况 土地分类在土地学科领域内一直居于重要地位。土地分类( l a n dc l a s s i f i c a t i o n ) 是 衡量土地科学水平的标志，是评价土地质量和及其使用价值的基础，是实施土地资源可 持续利用的保证( 张昭仁，1 9 9 9 ) 。 1 9 8 4 年9 月全国农业区划委员会颁布了土地利用现状调查技术规程( 以下简称 规程) 。全国土地利用现状共分为一级8 类，二级4 6 类( 详见第三章表3 1 ) ，并统 一顺序编码，在第二级类型以上一般不能任意修改。全国的统一分类不完全反映各地的 特殊地类，各省、市、自治区的土地利用现状分类，在保持统一性的前提下，对其分类 可以有所增减，以反映本地区土地利用方面的特色。如本地区没有的地类，可不设此项， 但要保留全国统一的代号。如需要增加的地类，根据它的从属关系则可放在第三级，甚 至为第四级类型。但无论是增是减，绝不可打乱全国统一的编码顺序及其代表的地类。 浙江省根据土地自然类型分类原则和依据，结合本省土地自然类型形态成因与性状 特征，及其比例尺与制图负荷能力，采取三级制分类。省境陆域部分，首先分为平地、 坡地两大类别；然后按照土地类型的形态结构空间分布差异，再依次划分为土地组合类 型( 一级) 、土地基本类型( 二级) 、土地形态类型( 三级) ，浙江省土地自然类型分类 系统为：5 个土地组合类型，1 3 个土地基本类型，3 5 个土地形态类型( 张昭仁，1 9 9 9 ) 。 原有土地利用分类经过1 0 余年的应用，在土地管理工作特别是基础工作中发挥了 重要的作用。自土地详查分类体系和城镇地籍调查分类体系发布实施以来，基本满足了 土地管理和社会经济发展的需要，但分类标准多强调土地利用的功能，尤其强调农业利 用的详细分类，而对非农用地则缺乏深入细致的研究。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以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 城乡土地统一管理已提上议程，实施统一管理的条件亦已基本具备，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，以利于全国城乡土地的统一 管理和调查成果的扩大应用( 曾乐春等，2 0 0 3 ) 。 2 0 0 1 年国土资源部颁发了全国土地分类( 试行) ，2 0 0 2 年国土资源部又颁发了 全国土地分类( 过渡期间适用) 。修订后的新分类即全国土地分类( 试行) ，共有 3 个一级类、1 5 个二级类、7 1 个三级类：全国土地分类( 过渡期间适用) 共有3 个一 级类、1 0 个二级类、5 2 个三级类( 详见第三章表3 2 、3 3 ) 。 浙江省根据本省实际自然情况，按照全国土地分类( 过渡期间适用) 执行，将 省内土地分为3 个一级类、l o 个二级类、5 1 个三级类( 减去了3 2 5 冰川及永久积雪) ， ( 详见第三章表3 - 4 ) 。 6 浙江大学硕士学位论文浙江省县级土地利用更新调查技术方法研究 浙江省县级土地利用更新调查将按照新分类标准执行，实现新旧土地分类的转换。 使图形数据和属性数据都能统一到新的土地分类中去，更好地促进城乡分类一体化( 我 国土地利用现状分类及其地类含义，参见第三章) 。 2 3 土地利用更新调查业务的特点 土地利用更新调查是制定国民经济计划和有关土地政策，农村集体土地所有权登记 发证，检验耕地总量动态平衡情况的依据。土地利用更新调查业务的开展已脱离了传统 的手工方式走向了信息化。合格的土地利用更新调查系统应能管理小到县级大到省级、 国家级别的土地利用海量空间数据，能帮助土地工作者进行复杂的土地利用变更业务， 并在变更过程中保持土地数据在地类、权属等方面的面积、拓扑一致性。而且，在保存 的历史数据能查询数据的变化状况并能作出科学分析，为加强土地资源管理、合理利用 土地资源，切实保护耕地提供现势的基础数据的资料。总结起来土地利用更新调查业务 有如下特点与需求。 2 3 。1 全要素的时态特征 从用户需求来看，所有有关土地利用的对象都要记录历史，但不同专题层对历史数 据的详细程度要求不一，有些需要记录父子关系的历史，即谁由谁变更而来，一直可追 溯至源；有些则只需要能再现某一时刻的历史对象状态，不需要记录变更历史；而有些 图层可能两种历史信息都要具备。 图2 1 变更中的图层及它们的关系 按照需求，图2 1 中行政区、权属单位、地类图斑、线状地物、零星地物需要两种 历史信息都有，而境界线、权属界、地类界则只需要某一时刻的历史。 由图2 - 1 可见，土地利用更新调查信息系统对时态信息的要求相当高。对于境界、 权属界和地类界三个线层，不需要父子关系的描述，两只要记录产生与消亡的时间即可； 如果不记时间戳，那么在其他图层历史数据回退中就会产生数据缺陷问题( 无法回退边 晃线层) 。 苞浙江大学硕士学位论文浙江省县级土地利用更新调查技术方法研究 2 3 2 复杂的土地要素关联及变更 在土地利用变更业务中，不同层中的实体存在着相互关联，比如零星地物记录着其 所在图斑编码，线状地物记录着其左图斑码和右图斑码，图斑实体中记录着应扣线状地 物的面积等等，这种关联存在着相当的复杂性。当主变更体发生变更后。其他层的关联 实体( 我们称之为次变更体) 也需要同时发生变更。在一次变更流程中，由主变更体找 到次变更体有些可以通过相关属性找到，而有些则需要借助实时的空问关系分析。如果 在变更流程中不记录主变更体和次变更体的对应关系，那么当进行历史数据回退时，找 到主变更体的次变更体进行回退将十分困难，如果我们在历史数据查询中需要找到与特 定主变更体相关的次变更体进行历史数据查询也会变得十分困难。 2 3 3 海量的历史数据存储 由于全要素历史数据存储和关联变更的存在，土地利用历史数据将十分庞大，并且 膨胀迅速。比如，用户只是进行了一项图斑分割操作，而在数据库中往往在线物表、零 物表等产生了一系列的历史记录，如果是复杂变更( 俗称“征地”) ，则历史记录空前巨 大。上已述及，当某一图斑变更后，那么与之所关联的地类界要重新调整( 地类界不记 父子关系) ，所涉及到的零星地物和线状地物也要发生一次变更过程，或甚至是权属单 位及行政区( 当该图斑正好在这些边界上时) ，也可能要发生变更。历史数据的膨胀给 我们提出了一个非常现实的问题，即如何解决海量历史数据的查询与处理效率问题。 2 4 土地利用更新调查数据库 随着g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 。地理信息系统) 近年的发展与普及，运 用g i s 技术对数据进行采集、管理已成为现代建设土地利用数据库的主要手段。g i s 具 有空间数据的输入与编辑、查询与管理以及制图输出等功能，因此适合管理土地更新调 查数据。土地利用数据库系统设计的基本目标是满足土地管理部门对土地利用数据的管 理需求，提高土地管理的效率和管理的质量，并且充分利用计算机技术来减轻土地管理 中的劳动强度，最终实现土地管理的信息化，构建“数字国土”工程的基础设施。建立 土地利用更新调查数据库可作为地籍管理系统的一个模块，可以更方便、快捷地查清各 种土地利用类型的面积及分布，土地权属状况以及土地的总面积。 更新调查数据库包括应用数据库和元数据库。应用数据分空闻数据和非空间数据两 大类。 空间数据以矢量和栅格两种格式分别表达。矢量数据是由矢量图形与其相关属性结 合而成的数据集整体，内容分基础地理要素( 含控制点、行政区、境界、地物、地貌等 点、线、面对象) 、权属要素( 含权属单位、权属界、界址点等点、线、面对象) 、地类 要素( 含地类图斑、地类界、线状地物、零星地物等等点、线、面对象) 和注记要素。 8 浙江大学硕士学位论文浙江省县级十j 电利用更新调查技术方法研究 各要素的每个对象都以记录形式存储于矢量数据库( 简称矢量库) ，由已扩充空间数据 类型的关系型数据库管理系统r d b m s ( r e l a t i o nd a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ) ，如 o r a c l e ，实施全区域无缝拼接和分层的图属一体化管理。栅格数据由格网( g i ) 或影 像( i m g ) 及其相关属性结合而成。内容包d e m ( d i # t a le l e v a t i o nm o d e l ，数字高程模 型) 和航空或航天遥感正射影像d o m ( d i g i t a lo r t h o p h o t om a p ) ，在栅格数据库( 简称 栅格库) 中存储。 非空间数据库存储的是统计表格、报告文件、文本文件和扫描文档。用来扫描应用 数据的元数据存于元数据库。栅格库、非空间数据库和元数据库三者，原则上均由管理 矢量库的同一数据库管理系统实施统一管理。 县( 市) 级土地利用数据库系统的设计是在充分研究和总结土地利用管理的实际工 作需求和吸收目前计算机技术在土地管理中的应用经验的基础上，结合国土资源部新一 轮国土资源大调查中县( 市) 级土地利用数据库标准和县( 市) 级土地利用数据 库建设技术规范2 个标准而制定的( 杨军等，2 0 0 2 ) 。数据库设计包括应用数据库设 计和元数据库设计。在数据库设计中，除遵循县( 市) 级土地利用数据库标准( 2 0 0 1 年国土资源部) 规定的字段名称、字段代码、分类编码和编号规则，此外数据库的设计 还满足以下具体要求： l 、便于土地调查数据( 特别是变更调查数据) 的数字化输入、编辑、输出、管理 和维护； 2 、便于土地调查( 特别是变更调查) 面积数据的汇总和统计分析； 3 、便于历史数据( 特别是图斑图形和属性的历史数据) 的回溯查询和时序分析； 4 、便于与实施单位的相关办文数据进行一体化处理； 5 、确保网络数据共享环境下应用数据的一致性、完备性和安全性； 6 、留有扩展接口。 系统的设计综合了数字制图技术；计算机的自动查询、检索分类、计算统计技术： 空间查询和分析技术；空间信息的存贮管理技术和计算机网络技术。系统基本的设计思 想：按照土地利用的规范和标准，建立起土地利用数据采集的技术路线和数据库的工艺 流程，按照g i s 的要求严格控制入库数据的精度；提供方便快捷的实用工具，提高数 据库的利用率和满足土地部门的管理需求；利用地理信息系统中的空间分析功能，来完 成对数据库的动态更新，维持数据库的现势性。 2 5 地理空间数据模型 空间地理信息数据主要包括空间定位控制数据、基本地形数据、土地利用数据、地 籍数据、航测与遥感影象数据以及其他与空间位置相关的自然人文信息，据有三个基本 特征：空间特征、属性特征、时态特征。空间数据存储、表达一直是g i s 研究的核心内 容。g i s 不仅要表达空间实体的点、线、面特征，需要对实体间的拓扑关系进行描述， 更需要表达空问数据的时态特征，建立图形信息与属性信息及时态信息的关联。 9 浙江大学硕士学位论文浙江省县级土地利用更新调查技术方法研究 对空间数据模型的认识和研究是g i s 学科的核心内容和重要论题。广义上的地理空 间数据模型研究的主要内容就是如何正确对以上内容进行描述并有效实现庞大信息量 和检索速度的协调，同时动态的表现地物的发展变化。在设计g i s 空间数据库和发展新 一代g i s 技术及其应用过程中有着举足轻重的作用，它直接影响着数据库中数据的语义 表达、查询、检索的方式、速度和效率。空间数据模型按照空间数据时态特征的地位也 经历了静态空间数据模型与时态空间数据模型两大阶段。 时态关系最基本、最本质、最直接的作用对象是地理事件，时态关系为地理事件间 的一种相对关系( 朱习军等，2 0 0 4 ) 。 地理空间数据库具有通用数据库的基本内涵，它是大量具有相同特征的数据集的有 序集合，它需要数据库管理系统进行管理，需要有数据查询和浏览的界面。同时要考虑 多用户访问的安全机制问题。它也遵循数据库的模式，具有物理模型、逻辑模型和概念 模型，但是它不能直接采用通用数据库的关系模型。如果采用商用的关系数据库进行管 理，也要对它进行扩展，使之成为对象关系数据模型进行存储管理( 龚健雅等，2 0 0 4 ) 。 基础地理空间数据库库体总体结构见图2 2 。 图2 - 2 基础地理空间数据库厍体结构 地理空间数据库从应用性质上分，可分为基础地理空间数据库和专题数据库。基础 地理空间数据库包括基础地形要素矢量数据( d l g ) 、数字高程模型( d e m ) 、数字正射 影像( d o m ) 、数字栅格地图( d r o ) 以及相应的元数据库。专题数据( t d ) 与专业部 门有关，数据形式不外乎是矢量形式和栅格形式两种。 建立基础地理空间数据库的目的是将分幅分层生产的数据进行整理，使之符合统一 的规范和标准；并对数据进行有效组织、管理，便于空间数据的查询、分发与制图。所 以基础地理空间数据库的基本要求是：数据是标准化、规范化的，采用统一的编码和统 一的格式。当需要在整个区域范围内对空间数据进行操作时，必须建立逻辑上或物理上 无缝的数据库。在平面方面，分幅的数据要组织成无缝的一个整体，在垂直方向，各种 l o 浙江大学硕士学位论文 浙江省县级土地利用更新调查技术方法研究 数据通过一致的空间坐标定位能够相互叠加和套合。基础地理空间数据库管理系统要有 高效的空间数据查询、调度、漫游以及数据分发与制图的功能。图2 - 3 为基础地理空间 数据库流程图。 图2 - 3 基础地理空间数据库流程图 2 6 地理空间数据库逻辑 作为一个完整的地理信息系统来说，基础地理空间数据库必须面对不同的用户或应 用群体，这些用户和应用群体主要需求表现在各类数据的快速查询检索、方便生产作业 和系统更新与维护等多个方面。所以空间信息一般按照某一规律的空间范围分区存放， 而这些信息空间分区是用户和研制单位生产需要决定的。在本设计中，所有空间信息参 照国标图式对不同比例尺的空间数据的规定，进行图库一子库一逻辑分层一空间实体进 行划分。生产单位将这种逻辑分层作为最终的入库数据标准，用户按照这种逻辑分层来 提取需要的数据，从管理的角度来说可以参照这种逻辑管理来针对不同的逻辑对象加以 不同的管理方式。数据的逻辑分层和选择的g i s 软件无关，虽然g i s 软件不可避免的会 对逻辑分类、分层有一定限制。 本研究要建立的基础地理空间数据库，是按照一般地理信息系统中空间数据的组织 方式，在数据库信息逻辑上按照空间位置分区、逻辑位置分层组织。 2 6 1 空间位置分区 地理信息系统分区位置一般可以分为以下几种( 见表2 1 ) ； 浙江大学硕士学位论文浙江省县级土地利用更新调查技术方法研究 矩形分区，常规的是公里网分区。 规则多边形分区，常用的是按现行图幅经纬网分区： 不规则多边形，常规的是按照行政区分区。 表2 1 空间位置分区方法比较 分区方法优点不足 现有4 d 中有3 d 是栅格数据，按矩形 与现行国标不符，需要重新分 分区便于存储和管理。按公里网分区幅、编号；需与地图投影综合考 公里网分区 输出有利于保密处理。各区( 除边缘虑；边缘区尺寸不一；无继承性。 区外) 覆盖面积相同。 不符合习惯。 保留了传统地图的优点，符合现行国 经纬网分区标，有利维护传统地图用户原有工作， 各区覆盖面积差异较大。 有继承性。 大多统计工作以行政区为单位的，以 省建库，以县分区，各区稍加改造就 县是一个复杂的有飞地、有洞不 行政区分区 一定连续的多边形，数据处理困 是一个县级地理信息系统；服务到县， 调动县级积极性。 难。各县覆盖面积相差悬殊。 综合利弊，本研究要建立的基础地理空间数据库的位置分区按照规则矩形分幅，具 体到不同的比例尺参考该比例尺国标规定的图幅大小。 2 6 2 地理空间数据逻辑分层 l ，基础地形图 基础地形图数据包括1 ：5 0 0 、1 ：1 0 0 0 、1 ：1 0 0 0 0 地形图数据。它以矢量数据结构描述 的水系、等高线、境界、交通、居民地等地形要素构成的数据库，其中包括地形图要素 问的空间关系及相关属性信息。 基础地形图数据全面反映数据库覆盖范围内自然地理条件和社会经济状况，它可以 用于建设规划、资源管理、投资环境分析、商业布局等方面，作为人口，环境、交通、 报警等各个专业信息系统的空间定位基础。 根据不同的比例尺对基础地形图进行划分，每一个比例尺作为基础地形图库的子模 块，同时对给定的一个比例尺还可以进行大类的划分。包括测量控制点、居民地、工矿 附属设施、交通及附属设施、管线及附属设施、水系及附属设施、境界、地址地貌、植 被这9 大类。每一个大类根据物理存储的机制( g e o d a t a b a s e ) 和实体的类型( 点、线、 面、注记) 进行图层划分，以测量控制点为例：测量控制点类可以包含以下三层：测量 控制点注记层，用来存放图面对测量控制点的信息的表现；测量控制点层，用这个层来 存储子库的测量控制点信息，这个层的属性数据可以对测量控制点的信息作补充的描 述；测量控制点辅助线层，为实现良好的出图效果，来保存相关的图面信息。 2 、影像图数据 数字正射影像图是根据像片的内外方位元素和地面数字高程模型对数字化的航片 锈浙江大学硕士学位论文浙江省县级土地利用更新调查技术方法研究 影像( 单色彩色) 进行数字微分纠正得到其正射影像，再作影像镶嵌、图廓裁切，生成 图幅影像层数据，再与图廓整饰、公里格网以及地名注记数据复合而成。它既具有地图 几何精度又有影像特征。 数字正射影像生产周期比较短、信息丰富、直观，具有良好的可判读性和可测量性， 可作为背景控制信息，评价其它数据的精度，现势性和完整性；可从中提取自然地理和 社会经济信息以应用于国民经济各个行业；还可以提取现势信息，实现对相应比例尺地 形图的更新。 3 、元数据 元数据是关于数据的描述性数据，也称为数据字典，是现代数据库的重要组成部分。 元数据对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者和数据序代( 数据生产历史) 等作 了说明；对数据质量、数据处理信息、数据转换方法等进行描述；对数据库的更新、集 成方法等的说明。基础地理空间数据库的每一个子库都有自己的元数据( m e t a d a t a ) ， 它包括了矢量和栅格数据的元数据内容。它存放有关数据源、数据分层、产品归属、空 间参考、数据质量( 数据精度、评价) 、图幅接边等信息。 2 6 。3 时态地理空间数据库 由于环境的不断变化，基础地理空间数据库也需要不断更新。不同的应用需要研究 现在的数据，也有可能要调用过去的数据或者恢复以前破坏了的