GIS技术在城市地籍资源测绘中的应用研究

赵 雷 周明厚

（山东省地质测绘院，山东 济南 250003）

0.引言

我国幅员辽阔，为更好地对各个城市进行规划，合理利用土地，地籍测绘工作从古代一直延续至今。地籍测绘是指对城市的地理位置、划分界限、面积大小、土地类型及权属等进行调查和测量，以登记在册。随着科学技术的发展，地籍测绘手段和技术也在不断进步，从最开始的人工测量，只记录数据，到现代，通过各种先进设备和技术测量，形成数据、图件和表册为一体的测量结果。

受到地理、政治、经济、文化等因素的影响，城市地籍并不是一成不变的，因此对地籍进行定期测绘至关重要。关于城市地籍测绘研究有很多，如，何淼分析传统地籍测绘方法存在的缺点，然后提出利用无人机低空倾斜摄影测量技术进行地籍测量，在多位镜头摄影获取的影像数据的基础上，利用Smart3D、Altizure、idata等专业软件绘制地籍三维图像，提高了工作人员的外业效率；顾俊杰将全站仪应用到地籍测量过程中，通过全站仪获取土地相关数据，然后通过分析和处理，实现地籍绘制；吴风华针对江西某市地籍，探讨了GPS地籍控制测量的技术问题；张小芳则将GPS、RTK和全站仪3种技术集于一体，弥补了单一技术存在的缺点，提高了地籍测绘的精度。

本文在前人研究的基础上，结合地理信息系统（GIS），进行城市地籍资源测绘研究，并分析GIS技术在城市地籍资源测绘中的应用成效。本研究大致分为3部分：地籍资源数据测量；城市地籍测量与绘制，包括各类图、表、册；构建地籍数据库。本研究旨在提高我国城市地籍资源测绘工作质量和效率。

1.基于GIS技术的城市地籍资源测绘研究

了解每个城市的地籍资源对于国家发展至关重要。城市地籍资源测绘是了解地籍资源的一个重要途径，每隔一段年限，就需要全面测绘一次，以满足城市规划的需要。城市地籍资源测绘基本流程（如图1所示）[1]：

图1 城市地籍资源测绘基本流程

城市地籍资源测绘过程中，不可避免地会应用到各种先进技术和设备，如，GPS技术、RS技术、GIS技术、遥感技术、无人机倾斜摄影技术、RTK技术、全站仪、摄像机、导航仪等。本研究以GIS技术为核心，研究其在城市地籍资源测绘中的应用过程。

GIS将计算机技术与空间地理分析技术有效地结合在一起，实现对土地空间数据的采集、输入、存储、查询、分析和显示[2]。GIS系统主要由硬件和软件两部分组成，基本功能（如表1所示）：

表1 GIS基本功能

1.1 地籍资源数据采集

各类空间数据及属性数据是GIS运行的基础和前提。GIS所需数据采集根据数据类型的不同，获取方式也不同，可以通过查阅历史资料进行获取，可以通过各种测量设备进行现场采集[3]。其中，后者是GIS采集常用的手段，它需要搭配各种设备来完成，包括GPS-RTK测量系统、全站仪、遥感系统、无人机摄影设备等。下面对这些设备的工作原理进行具体分析。

1.1.1 GPS-RTK测量系统

GPS-RTK测量系统弥补了传统GPS定位的不足，实现了厘米级精确定位。GPS-RTK测量系统工作流程如下：收集控制资料→基准站设置→流动站设置→坐标系统转换→流动站测量定位。GPS-RTK测量的数据为测站点在指定坐标系中的三维定位坐标数据。

1.1.2 全站仪

全站仪，主要用于精密工程测量，它集测量、计算、显示、存储等各项功能于一身，可以测量3类数据，即水平角、垂直角测量数据，距离测量数据，坐标测量、高差测量数据[4]。

1.1.3 遥感系统

遥感通过发射并接收电磁波数据来判定目标对象的性质、空间分布、类型及其数量等。遥感系统组成结构（如表2所示）：

表2 遥感系统组成结构

1.1.4 无人机摄影设备

无人机摄影设备是一种以无人机作为飞行平台，同时搭载多台传感器，从不同角度采集影像的一种设备。其组成包括三部分，即飞行平台（无人机、飞控系统）、任务载荷（相机、传感器）、地面系统（任务规划与监控系统、通信系统、数据处理系统）。无人机摄影设备工作原理如下：现场勘察与资料收集→布置及测量像控点→无人机倾斜摄影→自动三维建模→三维绘图→质检及外业补漏。

1.2 城市地籍测量与绘制

基于上述1.1章节获得的各类空间数据及属性数据进行地籍测量与绘制。具体过程（如图2所示）：

图2 城市地籍测量与绘制流程图

城市地籍测量与绘制中需要用到的GIS软件（如表3所示）：

表3 城市地籍测量与绘制GIS软件

1.3 构建地籍数据库

在GIS软件处理下，得到各类图、表、册等地籍数据，将其存入地籍数据库，完成城市地籍资源绘制。地籍数据库建设路径（如图3所示）：

图3 地籍数据库建设路径

2.GIS技术在城市地籍资源测绘中的应用效果分析

为检验GIS技术在城市地籍资源测绘中的应用效果，以延安市为例进行城市地籍资源测绘，测绘内容包括研究区界址划分、面积大小、土地类型等部分。

2.1 研究区概况

延安市位于陕西省，是中国革命的重要发源地。本章节测试研究就以该城市为例，进行GIS技术在城市地籍资源测绘中的应用效果分析。

2.2 地籍资源数据采集设备

针对延安市地籍资源数据，采集设备有4种：GPS-RTK测量系统、全站仪、遥感系统、无人机摄影设备。

2.2.1 GPS-RTK定位测量仪器

本章实例分析中，GPS-RTK定位测量仪器为中海达RTK测量仪。该测量仪主要功能特征如下：

（1）扁平化UI界面——简约的界面,便捷的操作,条理清晰,适应强；

（2）强大底图显示，支持离线百度地图和dxf/shp数据导入显示；

（3）全面道路算法——支持断链/超高加宽/边坡放样,支持DTM面放样；

（4）开放互联功能——支持消息推送、软固件在线智能升级；

（5）高功率，低功耗——内置收发一体电台，让基站和移动站完全互换；最大功率5W，连续工作时间可达10小时以上。

2.2.2 全站仪

BTS-812C系列工程全站仪，是一款简便易用的全站仪，其功能特点如下：

（1）“一键测存”功能，易学易用，支持数字、字母以及特殊符号快速输入；

（2）独特的用户键功能定制，将常用功能键定义至用户间，使作业更加简单便捷；

（3）免棱镜测距200m（350m可选），单棱镜测距5km；

（4）超大容量存储空间，有2GB的SD存储卡，存储数据可达500万点，配备专业读卡器；

（5）大容量可充电锂电池，角度测量时间长达20小时。

2.2.3 遥感设备

采用的遥感设备为大型空间高分辨率遥感仪器，该仪器基本参数（如表4所示）：

表4 遥感设备基本参数

2.2.4 无人机摄影设备

采用的无人机摄影设备主要由UDI U818A无人机和5个16倍以上光学变焦数字摄像头组成，从1个垂直、4个倾斜等5个不同的角度采集影像[5]。该摄像头主要特征如下：

（1）搭载约2000万有效像素CCD，带来高清画质，即使对照片进行裁切和局部放大也能保留丰富细节；

（2）28mm广角镜头，结合8倍光学变焦，使影像拍摄更为全面；

（3）具有自动变焦功能，可根据目标自动确定被摄体尺寸和构图。

2.3 地籍参数设置

在GIS软件页面设置地籍参数，结果（如图4所示）：

图4 地籍参数设置

2.4 界址划分

利用KOMOS GIS软件对延安市界址进行划分，划分结果（如图5所示）：

图5 界址划分结果

2.5 土地类型图绘制

利用CASS软件绘制土地类型图（如图6所示）：

图6 延安市土地类型图

2.6 土地面积统计

利用Opticks软件对延安市各类型土地面积进行统计，统计结果（如表5所示）：

表5 延安市各类型土地面积统计结果

2.7 结果分析

综合图6、图7以及表5，对比上一次的延安市界址、土地类型图与面积数据，可知延安市界址未发生变化，但是延安市其他林地的面积有所增加，证明该城市绿化工作取得了一定效果。

3.结束语

综上所述，为了更好地规划城市用地，明确其地籍资源具有重要的现实意义。为此，本文结合GIS技术，对其在城市地籍资源测绘中的应用进行研究。最后以延安市为例，进行GIS技术在城市地籍资源测绘中的应用效果分析。通过分析，证明了GIS技术在城市地籍资源测绘工作中所发挥的作用，实现了对城市地理位置、界址、土地类型以及面积变化情况的了解，为延安市土地管理和规划利用提供了重要的参考数据。