ArcGIS 在第二次全国土地调查新增耕地核定中的应用*

王宇新，李凤英，邵 艳，苏建平

(云南省地矿测绘院，云南昆明 650218)

ArcGIS 在第二次全国土地调查新增耕地核定中的应用*

王宇新，李凤英，邵 艳，苏建平

(云南省地矿测绘院，云南昆明 650218)

介绍了ArcGIS在通海县第二次全国土地调查新增耕地核定中的应用，详细阐述了利用ArcGIS进行1954年北京坐标系与1980西安坐标系间的坐标转换方法。实践证明，利用ArcGIS的投影变换、空间分析、拓扑检查等功能，能保证通海县第二次全国土地调查新增耕地核定的范围和面积更加可靠。

ArcGIS;七参数;坐标转换;空间分析;拓扑

0 引言

为保护耕地，合理利用土地资源，根据国土资源部办公厅《关于完善第二次全国土地调查中耕地增加或减少有关政策的通知》(国土资厅〔2009〕70号)，针对第二次全国土地调查标准时点统一更新耕地汇总面积与2008年年度土地变更调查耕地汇总面积相比较多出的耕地，且属于自1999年1月1日《土地管理法》修订实施后由单位和个人自行开垦、未在第二次全国土地调查前纳入耕地统计范围、也未在相关图件上标示过的耕地，通过土地整治达到相关规定的质量，经申请确认后可用于耕地占补平衡的政策。2010年5月云南省国土资源厅以云国土资〔2010〕73号文件将政策精神转发到各州(市)国土资源局，并制定了云南省第二次土地调查新增耕地核定实施方案。第二次全国土地调查中耕地增加的县、区按照云南省第二次土地调查新增耕地核定实施方案的要求开展工作。为此，本文以云南省通海县为例，详细介绍了ArcGIS在第二次全国土地调查新增耕核定过程中的应用。

1 ArcGIS简介

ArcGIS是美国资源系统研究所(ESRI)开发的地理信息系统软件，目前ArcGIS的应用已遍布于自然资源管理、城市规划、土地利用、测绘、制图、设施管理、石油、地质、电力、电信、环境保护、交通运输等诸多领域。本文主要介绍了利用ArcGIS进行1954年北京坐系和1980西安坐标系的转换参数的计算及Arc-GIS在第二次全国土地调查新增耕地核定中的应用。

2 作业方法

2.1 资料收集

收集资料包括:

1)通海县新增耕地项目所用的基期土地利用数据库(1996年土地利用现状数据库MapGIS格式)、面积统计表、调查报告和标准分幅土地利用现状图;

2)通海县1999－2009年期间的所有整理、复垦、开发项目资料;

3)通海县第二次全国土地调查标准时点统一更新数据库(MDB格式);

4)通海县历年年度变更耕地面积统计表;

5)《通海县土地利用总体规划纲要(2006－2020年)》耕地保有量指标汇总表;

6)从国土资源主管部门收集到通海县境内控制点4个(水井山头、龙凤山、龙龙山头、马大山)，其中每个点均包含有1954年北京坐标和1980西安坐标，用于求取通海县1954年北京坐标系转换为1980西安坐标系的7参数;

7)收集到1999－2009年通海县实施开发整理的项目共计6个，涉及地块6块。收集资料时，通过核对验收意见、项目位置图、项目设计资料、项目竣工图，对每个项目均进行了范围、面积、位置的核对，并将每个项目的范围边界进行拓扑处理形成开发整理项目层。

2.2 资料分析

根据云南省第二次全国土地调查新增耕地核定实施方案的要求，云南省第二次全国土地调查新增耕地核定需要2008年的土地利用数据库与第二次全国土地调查标准时点统一更新数据库。由于通海县第二次全国土地调查之前的变更主要是台账数字上的变化，没有进行土地利用数据库的变更，所以通海县没有2008年的土地利用数据库，只有2008年度的土地利用统计台账。通海县于2000年根据第一次土地详查后的图件而建的土地利用数据库(图件为1996年的土地利用现状)。当时建库的数据格式为MapGIS格式，第二次全国土地调查标准时点统一更新数据库为MDB格式。根据实施方案要求新增耕地核定的数据库为MDB格式，所以，需将MapGIS格式的土地利用数据库的数据文件统一转换为SHP文件格式。同时原基期年数据库及开发整理资料的数据为1954年北京坐标系的成果资料，第二次全国土地调查标准时点统一更新数据库的坐标系统为1980西安坐标系。所以需要将原来1954年北京坐标系的成果资料转换到1980西安坐标系下，坐标转换的精度直接关系到新增耕地核定范围、面积的准确，坐标转换参数的计算及转换是整个新增耕地核定工作的关键。

2.3 作业过程

根据收集到的基础资料及云南省第二次全国土地调查新增耕地核定实施方案的要求，以ArcGIS9.2作为数据处理及新增耕地核定数据库建设的基础平台，通海县新增耕地认定作业流程，如图1所示。

工作过程中求取转换参数并将数据根据转换参数转换到1980西安坐标系是整个工作的重点。

2.3.1 计算转换参数

通过已收集的1954年北京坐标系、1980西安坐标系的同名控制点成果按下面的模型计算，求取7参数:

式(1)经等价变换后，用3个以上同名控制点在各自坐标系的空间直角坐标，按最小二乘法原理，即可计算出7个参数，即:

缩放参数:M

求取7参数后，即可在ArcGIS内将1954年北京坐标系的数据变换为1980西安坐标系数据，实现数据的精确叠加。

图1 通海县新增耕地核定作业流程图Fig.1 Operationa process chart of new-adding cultivated land check and ratify in Tonghai County

2.3.2 作业过程

由于坐标控制点及转换参数属于国家机密，所以在以下论述坐标转换参数的求取及转换过程时，所例举的坐标及转换参数均进行了处理，与实际坐标值及转换参数不符。

转换参数的程序采用“网智投影坐标变换工具”，程序界面如图2所示。

图2 网智投影坐标变换工具Fig.2 Netwise coordinate projecyion transdormetion tool

首先设置源坐标信息(见图3)，按控制点坐标的实际情况分别设置X/Y坐标系统和Z坐标系统，如通海的源坐标设置为PCS_Beijing_1954(102E)，Z坐标系统设为Yellew－sea－1985。

源坐标设置好后再设置目标坐标信息，设置方法与源坐标信息设置相同，只是将目标坐标设置为PCS_Xian_1980(102E)，Z坐标系统设为Yellew－sea－1985。

接下来设置参照系基准转换设置，设置界面，如图4所示。

首先选择计算不同基准的变换参数，然后选择导入公共点，导入公共点设置，如图5所示。

导入前可以将控制点坐标存为TXF或是CSV格式以方便导入，导入后以逗号作为分隔符，并按控制点的行和列设置好，然后单击“确定”按钮，即可计算出转换参数，如图6所示。

图3 源坐标系设置Fig.3 The setting of source coordinate system

图4 转换参数设置Fig.4 The setting of transformation paramenters

图5 公共点导入Fig.5 Common point lead-in

图6 计算转换参数Fig.6 Calculation transformation parameters

转换参数时应注意以下几点:

1)尽量采用等级比较高的控制点，作业时最好采用C级网控制点;

2)收集控制点时应多收集几个，计算时可以将误差较大的点剔除，保证转换的精度;

3)计算用的控制点最好用同一级别控制点，不要混用不同级别的控制点，以保证转换的精度;

4)有的程序计算的转换参数在自身程序内可用，但其计算的转换参数在ArcGIS内不能用。

2.3.3 ArcGIS内根据7参数转换数据

7参数算好后利用ArcGIS的投影与转换功能完成1954年北京坐标到1980西安坐标的转换，在转换前要检查原图斑文件的拓扑关系，确保原文件拓扑无误，然后要将其数据格式转换为SHP文件才能在ArcGIS内进行坐标转换。在ArcGIS内的转换过程为:Data Management Tools→Projections And Tronsformations→Creat Custom Geographic Trnsform，界面设置，如图7所示。

图7 建立图形转换参数Fig.7 Establishing graphic transformation parameters

在“Geographic Transformation Name”框内取一名字方便转换时调用，在“Input Geographic Coordinate System”框内选择“GCS_Beijing_1954”，在“Output Geographic Coordinate System”框内选择“GCS_Xian_1980”，转换方法选择“COORDINATE_FRAME”，然后在参数框内将图6计算得到的转换7参数值输入到相应的参数框内并保存。接下来就可以对1954年北京坐标系下的数据进行投影转换，将数据转换到1980西安坐标系下，在ArcGIS内的转换过程为:Data Management Tools→Projections And Tronsformations→Feature→Project，界面设置，如图8 所示。

图8 投影变换Fig.8 Projection transformation

在“Input Dateset or Feature Class”中选择1954年北京坐标系的数据文件，在“Output Dataset or Feature Class”框内取一个数据转换后的名字，将“Output Coordinate System”选择为“Xian_1980_3_Degree_GK_Zone_34”，“Geographic Transformation(optional)”选择前面保存的“通海54转80”，就可将1954年北京坐标系下的数据转换至1980西安坐标系下。通过上面的方法可以将通海县基期数据据库的耕地图斑及通海县1999－2009年间的土地开发整理项目范围由1954年北京坐标系转至1980西安坐标系。

2.3.4 数据处理

坐标转换完成后就可在ArcGIS内对数据进行处理，步骤如下:

1)提取基期耕地图斑

从基期地类图斑中提取地类为耕地图斑，形成初始年度耕地图斑层，将其命名为XC_GDTB。属性结构、土地分类沿用原基期数据库地类图斑层的属性结构。

2)提取二调数据库耕地图斑

从通海县第二次全国土地调查标准时点统一更新数据库中提取耕地图斑、相关线状地物、零星地物，形成二调耕地信息库。形成的二调耕地信息库的耕地图斑层命名为ED_GDTB、线状地物层命名为ED_XZDW、零星地物层命名ED_LXDW，属性结构沿用第二次全国土地调查数据库标准属性结构。

3)生成开发整理项目层

将通海县1999－2009年已实施的历年土地整理项目整理后入库形成土地整理复垦开发项目层，层名为KFZLXM。

2.3.5 叠加分析

利用ArcGIS的空间分析功能，通过叠加基期耕地图斑层及二调耕地图斑层，进行分析后形成新增耕地图斑层。新增耕地图斑层的属性结构与二调数据库的地类图斑层保持一致，要素层名为ED_XZGDTB。

对分析形成的二调新增耕地图斑层，再与历年验收的土地开发整理项目进行叠加分析，将通海县1999－2009年间的土地开发整理项目按范围进行扣除，形成最终的二调新增耕地图斑层，将其命名为XZGDTB，属性结构沿用第二次全国土地调查数据库标准地类图斑属性结构。

根据前文得到的文件，在ArcGIS内按表1的拓扑规则建立文件间的拓扑关系并检查，保证各要素间的拓扑关系正确。

表1 新增耕地核定数据库拓扑规则Tab.1 Topologic rule of new-adding cultivated land authorization data base

对通过检查没有拓扑错误的ED_XZGDTB和XZGDTB两个图斑层，重新计算扣除线状地物面积、零星地物面积及田(地)坎面积后，以通海县新增耕地总体核定面积为控制面积，删除坡度＞25°的图斑和零碎的新增耕地图斑，形成最终认定的新增耕地成果。

2.3.6 内业核定

对照标准时点统一更新的影像图，逐地块核实新增耕地的地类，确定真实的新增耕地。对于有疑问的图斑，需到现场确认拍照。现场确认后不属于耕地地类的，从新增耕地图斑中删除。核定完成后，将新增耕地面积进行汇总统计，形成全县二调新增耕地面积汇总表。

2.3.7 确定新增耕地片区

在已认定的新增耕地图斑中划定连片且面积大于100亩的图斑，经综合后作为新增耕地片区。按照划定的片块及最终核定的新增耕地图斑，以片块为单位进行面积汇总。

2.3.8 面积汇总

根据原土地详查资料、二调资料及最终的新增耕地图斑，按权属进行面积汇总，形成详查面积汇总表、二调面积汇总表、新增耕地面积汇总表及片块面积汇总表。

2.3.9 新增耕地图件编制

根据新增耕地片块、新增耕地图斑，以县为单位制作二调新增耕地分布图、二调新增耕地片块分布图。分布图包括村级及以上行政界线，新增耕地片块及编号，并用醒目的颜色标示出每块新增耕地图斑。分布图中在合适位置标注新增耕地面积统计表。

2.3.10 新增耕地核定报告编写

根据统计的各种表格及图件，编写通海县二调新增耕地核定技术报告。

3 结束语

第二次全国土地调查采用的坐标系是1980西安坐标系，在这之前有大量的数据采用的是1954年北京坐标系，将先前的1954年北京坐系成果转化为1980西安坐标系成果是测绘、国土管理部门及作业单位面临的实际问题。本文通过对通海县二调新增耕地核定的作业过程的介绍，阐述了利用ArcGIS进行1954年北京坐标系和1980西安坐标系之间的坐标转换的方法，通过ArcGIS建立新增耕地数据库内各文件层间的拓扑关系并检查，保证了通海县第二次全国土地调查新增耕地核定的范围和面积的可靠性。

[1]汤国安，杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M].北京:科学出版社，2006.

[2]吴秀芹，张洪岩，李瑞改，张正祥，董贵华.ArcGIS 9地理信息系统应用与实践[M].北京:清华大学出版社，2007.

Check and Ratification of Application ArcGIS to the Second National Land Survey to the New-adding Cultivated Land

WANG Yu-xin，LI Feng-ying，SHAO Yan，SU Jian-ping
(Yunna Institute of Surveying and Mapping of Geology and Mineral Resources，Kunming Yunnan 650218，China)

This paper introduces the application of ArcGIS to the second national land survey，expatiates in detail the coordinate ttransformation between Beijing Coordinate System 1954 and Xi'an Coordinate System 1980 by means of ArcGIS.Through practical certification，this method could ensure the new-adding cultivated land range and the area of more nicety of Tonghai County using the functions of ArcGIS projection transformation，spatial analysis，topologic check，etc.

ArcGIS;7 parameters;coordinate transformation;spatial analysis;topology

P 208;P 272

B

1007－9394(2011)02－0029－04

2011－02－19

王宇新(1974～)，男，云南晋宁人，工程师，现主要从事测绘生产与管理方面的工作。