第三次全国国土调查流量分析软件的研究和实现*

陈 平，高仕华，吴卫军

(云南省测绘工程院，云南 昆明 650034)

0 引言

第三次全国国土调查(简称“三调”)作为一项重大的国情国力调查[1]，目的是在第二次全国土地调查(简称“二调”)成果基础上，全面细化和完善全国土地利用基础数据。

流量分析是三调各类国土调查专项分析的基础。流量分析是指利用三调土地利用现状数据与二调数据、年度变更调查数据进行空间位置叠加，统计分析一定时期内土地利用分类体系中各类土地总量的变动及其相互影响[2-6]。通过流量分析，统计各类土地的增减变化情况，汇总各类土地增加来源和减少去向，分析土地利用变化情况。通过从政策驱动、市场因素、调查口径变化等方面查找变化原因，一方面可以发掘出国土调查数据库建设及调查中出现的误判地类，另一方面可及时发现国土资源管理方面存在的风险点。同时，可根据各地类的流量的来源和去向分析区域内农业结构调整及产业结构调整的方向。

由于二调、年度变更调查以及三调的数据量非常庞大，流量分析的步骤非常繁杂，实施难度较大，为了提高工作效率，减少人为操作的误差，确保统计分析的规范性和准确性。本文采用C#.Net编程语言基于ArcObjects开发接口，采用Add-in开发模式，在ArcGIS桌面系统进行定制与扩展，设计了三调流量分析的软件，软件批量自动实现分县三调与二调或者年度变更调查成果之间的流量分析。

1 二调与三调技术标准的差异

三调是在二调成果的基础上开展的，但是同时三调与二调存在着区别，在统一的平台和标准上进行对比才具有参考价值，因此流量分析前需统一二调与三调的技术标准差异。

1.1 坐标系统的差异

二调的平面坐标采用1980西安坐标系，三调平面坐标采用的是CGCS2000国家大地坐标系[3]，进行叠加分析前需把二调成果从1980西安坐标系转换至CGCS2000国家大地坐标系，流量分析时统一在CGCS2000国家大地坐标系下计算图斑的椭球面积。

1.2 行政界线的差异

三调使用的县级行政区界线由省三调办专门组织作业单位根据统一下发的遥感影像及民政部门收集的界线走向说明对二调的县级以上行政区界线进行了精细化修改，并且部分县域经过行政区划调整，行政界线与原来发生较大的变化，因此二调界线和三调界线不一致，流量分析时统一以三调行政区界限为准进行叠加分析。

1.3 数据类型的差异

二调土地利用现状图斑分为地类图斑(面状)、线状地物(线状)、零星地物(点状)3种数据类型，三调土地利用现状图斑仅有地类图斑(面状)一种数据类型[4]。流量分析时，需将二调土地利用线状、点状图斑统一成面状数据类型，或者以属性的形式将线状地物和零星地物挂接在地类图斑中，流量分析统一在面状图斑下进行空间叠加分析。本文采用将线状地物和零星地物以属性的形式挂接在二调地类图斑中进行流量分析。

1.4 分类标准的差异

二调分类标准采用GB/T 21010—2007《土地利用现状分类》，一级分类12个，二级分类57个，一级地类包括：耕地、园地、林地、草地、商服用地、工矿仓储用地、住宅用地、公共管理与公共服务用地、特殊用地、交通运输用地、水域及水利设施用地、其他土地。二调实际调查中将一级分类中的商服用地、工矿仓储用地、住宅用地、公共管理与公共服务用地、特殊用地及二级分类中的街巷用地和空闲地归并为一级分类城镇村及工矿用地。归并后二调实际的一级分类只有8个，分别为：耕地、园地、林地、草地、城镇村及工矿用地、交通运输用地、水域及水利设施用地、其他土地。

三调土地分类标准采用《第三次全国国土调查工作分类》[5]，工作分类以GB/T 21010—2017《土地利用现状分类》为基础，对部分地类进行了细化和归并，一级分类13个，二级分类55个。一级地类包括：湿地、耕地、种植园用地、林地、草地、商业服务业用地、工矿用地、住宅用地、公共管理与公共服务用地、特殊用地、交通运输用地、水域及水利设施用地、其他土地。

流量分析时，为了消除分类差异，统一分析口径，将三调一级分类中的商服用地、工矿仓储用地、住宅用地、公共管理与公共服务用地、特殊用地、以及二级分类中的盐田、城镇村道路用地、交通服务场站用地、空闲地归并为城镇村及工矿用地。同时将二调的沿海滩涂、内陆滩涂、沼泽地从水域及水利设施用地、其他土地中拆分出来，归并为湿地，实现两次调查土地分类的完整衔接。

2 流量分析方法

2.1 数据准备

数据准备包括三调数据库成果以及二调或者年度变更调查的数据库成果。根据二调及年度变更数据类型的特点，分别选择加载全省二调或者年度变更调查数据库中的地类图斑(面状)、线状地物(线状)、零星地物(点状)。三调数据库存放在一个组织目录下，按照统一的命名规则(行政区代码+行政区名称，如530102五华区.gdb)，软件自动读取所有符合命名规则的县级三调数据库。

2.2 数据裁切

采用三调县级行政区从全省二调数据库中裁剪出地类图斑(面状)、线状地物(线状)、零星地物(点状)，并投影至相应的平面坐标系。

2.3 空间叠加

采用二调地类图斑与三调地类图斑进行空间叠加(相交)，记录图斑三调属性与二调属性，以及二调和三调地类图斑叠加前后的图形面积(SHAPE_Area)。二调地类图斑与三调地类图斑叠加后，可进一步使用永久基本农田、坝区、生态保护红线等数据对叠加后的图斑进行标识，便于同步开展永久基本农田、坝区、生态保护红线范围内的流量分析。

椭球面积的维护。根据三调叠加前后图形面积的占比乘以三调图斑面积(TBMJ)，快速得到叠加后各图斑的椭球面积。

三调图斑地类面积和扣除面积的维护。没有涉及耕地扣除的三调图斑地类面积即为图斑椭球面积，涉及耕地扣除的则根据三调扣除系数，计算出到叠加后各图斑三调扣除面积和图斑地类面积。

二调零星地物面积的维护。零星地物作为扣除地类均匀分布在二调地类图斑上，根据二调叠加前后图形面积的占比乘以零星地物面积，快速得到叠加后各图斑的二调零星地物扣除面积和编码。

二调线状地物面积的维护。对线状地物进行面状化处理，面状化过程末端类型选择为FLAT，即面状化后缓冲区的末端为方形，不能为圆形。线状地物面状化后的图斑，与二调地类图斑和三调地类图斑叠加后的图斑，再次进行叠加，记录得到二调地类图斑和三调地类图斑叠加后的图斑的二调线状地物编码和扣除面积。

二调地类图斑面积和田坎面积的维护。利用叠加后各图斑的二调零星地物扣除面积、线状地物扣除面积、二调田坎系数可计算得到叠加后各图斑的二调田坎扣除面积和图斑地类面积。

2.4 分析结果输出

根据维护好的叠加后各图斑二调田坎扣除面积和图斑地类面积、零星地物扣除面积、线状地物扣除面积以及三调扣除面积和图斑地类面积，经过分组汇总统计、平差之后相应填入设计好的流量分析表格模板中，如叠加后图斑的二调地类编码为湿地，三调地类编码为耕地，面积则填入表1 中的深色单元格内。分组平差方法必须符合三调各级面积统计逻辑基本要求[1]，确保流量分析计算出来的三调各地类的面积与通过数据库汇总统计出来的面积完全一致。流量分析表格之间的数值具有严密的逻辑关系，表格输出前对表格中的数值进行核对检查。流量分析汇总形成土地利用现状一级类(如表1所示)、二级类流量分析表，同时也可同步生成永久基本农田、坝区、生态保护红线以及其他任意范围内的流量分析表，通过逐级汇总形成州(市)、省级流量分析统计表。

表1 一级类流量分析表

3 软件的设计和实现

ArcObjects是ESRI公司ArcGIS系列产品的开发平台，它是基于Microsoft 公司COM技术所构建的模块化、可伸缩和跨平台的体系结构。该技术可以在集成在大量的开发框架中，包括流行的.Net、Visual C++、Delphi、Java等，因此，开发人员可以在自己比较熟悉的开发环境中利用ArcObjects开发GIS应用。ArcGIS 10为桌面定制开发提供了一种全新的方式——Add-in技术，使得定制和扩展 ArcGIS 桌面应用变得更加容易。

在总结流量分析方法的基础上，采用C#.Net编程语言基于ArcObjects开发接口，运用Add-in开发模式，设计出云自然第三次全国国土调查流量分析软件。软件运行界面，如图1所示。软件参数设置加载全省二调数据库中的地类图斑、线状地物、零星地物要素图层以及批量导入三调数据库，按照流量分析方法的步骤，自动处理并输出分析结果。

二调时期由于基础资料薄弱，纠正遥感影像采用1∶5万数字高程模型，三调则采用了1∶1万数字高程模型，同一个地类图斑在二调和三调采集时边界不完全套合，流量分析时会出现不真实的“虚流量”。软件设计了“虚流量”的消除模型，参数设置可选择是否消除“虚流量”。

图1 第三次全国国土调查流量分析软件运行界面

经过了多轮的省级汇总分析，云南省129县流量分析平均每个县用时2～4 h，用时最长的县不超过8 h为会泽县，该县图斑叠加后总数超过300万个。

4 结束语

流量分析是三调汇总分析的重要组成部分，利用ArcGIS平台的最新的Add-in扩展技术，研究并开发一套自动化的流量分析软件，极大地提高了分析效率，确保了统计分析的规范性和准确性。本文所设计的流量分析软件已经在云南省三调省级成果汇总项目中得到应用，希望下一步广泛的推广至全省州(市)、县级成果汇总工作中，确保各级汇总分析数值上的延续性和准确性，避免各级汇总分析相互矛盾的情况，为全省三调工作做出更好的贡献。