基于MAPGIS的1∶1万土地利用数据库建设与管理

李 犁，周朝阳

（1合肥市测绘设计研究院 安徽 合肥 230061）

（2江西省国防科技信息和卫星应用中心 江西 南昌 330000）

0 引言

利用遥感与地理信息系统技术监测土地利用状态的变化，可快速发现和反映监测区域的变化情况，并可以以此为依据判断其发展趋势。将解译的不同时间点的遥感图像叠加、比对，再借助软件分析后输出成果图件的方法来监测土地状态，也是一种高效的管理方法。它既发挥了遥感准确、快速的优势，同时又具有数字化和大信息量的特点[1]。

本文以全国土地利用调查为背景，通过对遥感影像的解译和外业调绘获取空间数据，进而对土地利用空间数据库结构进行分析，并在MAPGIS平台中将其配准并矢量化后，建立土地利用现状数据库，对土地利用情况进行科学的管理。

1 数据库的设计与数据采集

1.1 数据库设计

建立土地利用现状数据库最先要确定数据的管理组织模式，一般该类型的数据库所管理的数据信息量较大，所以系统必须采取数据管理模式使数据可任意增减，按照一定的单元进出数据库，解决海量数据存储问题。同时，由于土地利用现状，数据库往往担负着查询或者是抽取输出特定约束条件下的数据子集的任务，所以基于GIS管理的海量空间数据一般采用横向分块、纵向分层的方法来组织。纵向分层必须严格遵守相关标准，而横向分块则有按图幅规则分块和以不规则的图形为边界（例如行政界线等）划分两种方法，本文采用后者。整体框架见图1。

本文采用MAPGIS建库，系统是根据《1∶10000土地利用数据库标准及数据库建设规定》等土地调查工作的相关规范和库标准，并结合用户实际需求研发，采用了GIS分层技术将数据层分为地类图斑层、线状地物层、零星地物层、行政区和坡度图，整张地图即是所有图层叠加的结果，这样操作时就只涉及特定的层而不是整幅地图，因而系统能对用户的操作做出迅速的反应。GIS的数据管理包括图形库管理和属性库管理，根据图形数据的几何特点，可将其分为点数据、线数据、面数据和混合性数据4种类型。地图数据的一个重要特点是它含有拓扑关系，即网结构元素中结点、弧段和面元之间的邻接、关联与包含关系等，这也是地理实体之间的重要空间关系，它反映了地理实体之间的结构关系。

1.2 数据采集

建立土地利用现状数据库的基础是土地利用现状变更调查的资料，其成果的准确性和完整性直接影响了数据库的质量。行政界线、权属界线的错误会造成发证错误，导致土地纠纷，发生民告官的行政诉讼案件；权属代码和权属名称的错误会导致行政区划和权属面积统计不准确不真实，地类界线或地类代码的错误会导致地类面积统计失真，最终给主管部门的决策的准确性带来不稳定因素等等。

1.2.1 外业调查

主要内容包括：核实行政界线及权属界线，包括市界、县区界、乡镇界、行政村界（末级控制区）、村集体土地界、国有土地界线等；调查土地利用现状，查清各土地利用类型的数量、分布及利用现状，查清每块土地的权属；调查农用地的利用现状，包括耕地、林地、牧草地、园地以及用于农业生产的水面；调查包括国有/集体/个体经济建设用地在内的建设用地；调查包括荒草地、盐碱地、天然苇地等在内的未利用地。在全国土地利用现状调查规程中分类标准的基础上，结合实际制定本地的土地利用现状调查分类标准，根据基本农田规划调整后指标分解的要求进行基本农田的划区定界。查清每个图斑的耕地等级、植物、灌溉条件、年产量和土壤类型等情况，作为农用地评等定级的基础资料[2]。

基本要求：外业调查时以村为单位调查，查看权属界线是否完整，检查图斑地类是否正确，一般采用边走边判的方法，对于底图影像上描绘的位置要求必须“走到、看清、绘准”。对底图上的各要素必须实地认真判读，做到位置准确、等级分明、符号正确、形态逼真；对于地理名称要问清、注准，各种数字注记要实地测量并核实无误；对于调查内容要在手簿上清晰易懂地记录，新增地物补测要辅以草图说明。

1.2.2 空间数据矢量化

在矢量化的过程中，应先矢量化总线文件，总线包含了地类图斑、权属界、行政界和线状地物，然后再以总线文件为基础分离出线状地物进行矢量化。矢量化点位精度满足：行政区线划(点位)偏移的距离不超过0.2 mm(图面值)，非行政区线划(点位)偏移的距离不超过0.3 mm(图面值)。矢量化线数据见图2。

1.2.3 拓扑检查及构区

在矢量化过程中形成的如重叠线、自相交线、微短线、悬挂线段等错误，需要修改形成规范的数据后才能建立正确的拓扑关系。原则上只删除孤立的微短线，拓扑关系的检查主要是悬挂弧段和线段不闭合，必须反复执行此命令直至没有拓扑错误为止。

线矢量化完成后再进行拓扑构区，利于其对地类图斑进行面积计算。系统会自动建立弧段和结点之间的拓扑关系以及各个弧段所构成区域之间的拓扑关系，并可以给每个区域赋属性以及填充不同的颜色。拓扑关系建立好后，可修改区域的参数及属性，若此时发现数据本身存在问题，则可以利用相应的编辑功能修改后重建拓扑，同时能保持原参数和属性不改变。

1.2.4 属性值录入

MAPGIS平台为用户提供了多种灵活实用的属性录入方法，包括根据文件输入、根据属性字段挂接以及使用外部数据库等。因为在输入属性时，很多文件中的某些属性是相同的，不用重复输入，所以本设计中采用的是第一种方法[3]。

需要对总线文件、行政界线、线状地物、地类编码和零星地物进行属性赋值。地类图斑的地类编码和名称逐图斑输入，再采用LABEL与区合并的方法将地类编码、行政区代码和坐落单位代码直接传递进来。线状地物的地类编码、权属性质、扣除比例可以统赋，但是宽度需逐条输入，所以这一环节的工作量较大。

2 土地利用数据库的建立与应用

2.1 土地利用数据库建立步骤

当所有检查条件满足、检查无错误之后，即可进行建库，建库的技术方法和数据质量控制以《县级土地利用数据库建设规范》为依据。数据库建立的步骤如下。

2.1.1 导入接合图表和数据字典

接合图表文件记录了每个图幅的起始坐标，还有图名、图号等信息，是按图幅输出结果的依据，而数据字典则记录了整个系统运行中所需要的如地类编码、权属代码、坡度码、变更原因、土地权属及单位等元数据信息。在新建工程时需先导入接合图表和数据字典。

2.1.2 条件合并

MAPGIS数据库管理系统建库工具中的“条件合并”工具为图斑文件的权属代码和坐落代码属性的输入检查提供了较好的帮助，使得实际工作中的输入更加准确。

2.1.3 文件映射导入

建立数据库时，需要把准备建库的数据依次导入到工程中，在导入的时候注意一一对应。

2.1.4 地类图斑编号生成

图斑编号是一个非常重要的地类图斑参数，它决定了线状地物的扣除比例，并影响数据汇总。同一座落代码内的图斑编号不可重复，否则会重复扣除线状地物的面积，导致统计的图斑地类面积与实际值不符。

2.1.5 拓扑属性及坡度级赋值

拓扑属性赋值包括线状地物属性赋值、零星地物属性赋值、地类界线属性赋值以及行政界线属性赋值。“地类图斑”和“行政辖区”的标准属性结构的弧段结构中含有“地类界线类型”和“行政界线类型”这一字段，通过数据结构升级只能把弧段结构升级为标准结构，却不能给字段赋值，所以需要以专题中的图层文件为依据单独赋值。

同时由于不同的坡度级系数不同，故需对坡度级赋值。本设计采用了权重的方法对其进行赋值。

2.1.6 面积处理

（1）椭球面积计算。标准分幅的图幅理论面积是应该是椭球面积，但电脑计算的是平面面积，数据库又建立在高斯平面上，为保证图幅理论面积和各图斑面积的使用同样的计算方法，故图斑面积计算时也应该计算其椭球面积。

（2）土地利用面积重算。重新计算线状地物的“线状地物面积”，地类图斑的“线状地物面积”“扣除地类面积”“零星地物面积”以及“图斑地类面积”。

（3）控制面积设置。由于计算面积的过程中存在误差，计算的图斑椭球面积与地类图斑总面积可能并不相等，所以要对面积进行设置。

（4）控制面积平差处理。在此过程中对计算得出的线状地物和地类图斑的面积进行平差，并将差值平均分配。

（5）土地利用数据库建立完成[4]。

2.2 数据输出与管理

2.2.1 结果输出

建库完成后，即可进行数据输出，主要包括：《农村土地利用现状一级分类面积汇总表》《农村土地利用现状二级分类面积汇总表》《耕地坡度分级面积汇总表》《土地调查基本农田调查汇总表》《权属单位代码表》等。

2.2.2 部分数据成果及管理

监测信息统计报表以表格的形式记录监测图斑的编号、变化类型、面积、空间位置等内容。部分成果见表1。

如表1、表2所示，在MAPGIS平台下建立土地利用数据库，可实现快速统计目标区域内的各类用地的面积，也可以按照不同的实际需求分类统计，获得不同的土地利用分类情况，使得对土地利用情况的动态监测和土地变更调查工作更加高效，从而进一步提升土地管理水平。

表1 农村土地利用现状一级分类面积汇总表 单位：公顷

表2 农村土地利用二级分类面积汇总表 单位：公顷

2.3 数据库更新

土地利用现状变更管理是土地管理部门的一项核心任务，在土地利用变更中，如果只是单纯变更属性数据，可以直接在系统数据库中修改，如图斑利用类别变更和图斑权属变更等[5]，如果涉及需要变更空间数据则较复杂。例如图斑的扩大或缩小是在日常管理工作中出现较多的变更空间数据的实例，这种也是空间数据单纯变化；例如图斑分割和图斑合并等情况就是空间数据与属性数据一起发生变化；还有就是多类地物的同时变更，如零星地物或者是线状地物的灭失、增减又或改变，使得图斑的空间数或属性数据发生了变化。图斑的合并可以将土地利用变更调查的成果作为依据，通过在图形界面上选取公共边合并的方式来进行，而后再重建拓扑关系，但如果是图斑的分割又或者是其他情况，则必须重新在数据库中定义新的边界线。

3 结语

用地计划执行情况提供依据，提供准确可靠的土地利用变化情况，为宏观决策保驾护航；对用地地区情况进行快速日常监测，提高土地变更调查数据的准确性、及时性，对实现国土资源信息化、规范化、科学化具有重要意义。