農村土地調查數據庫的建立和土地利用分析
——以懷仁縣第二次農村土地調查為例

鄒艷紅，劉玲玲，姚封

(中南大學地學與環境工程學院，湖南長沙 410083)

農村土地調查數據庫的建立和土地利用分析
——以懷仁縣第二次農村土地調查為例

鄒艷紅?，劉玲玲，姚封

(中南大學地學與環境工程學院，湖南長沙 410083)

以山西省朔州市懷仁縣第二次土地調查為例，對農村土地利用數據進行分層結構設計，利用GIS技術進行數據采集和處理，建立了懷仁縣農村土地調查數據庫。基于該土地調查數據庫，對懷仁縣農村土地利用現狀數據進行分類匯總和統計，分析懷仁縣的農村土地利用結構，并通過面積匯總，比較近年來懷仁縣的土地利用變化情況，對耕地、林地等各類土地的數量與變化狀況進行了綜合分析。

農村土地調查；數據采集；數據庫管理；土地利用分析

1 引 言

隨著社會、經濟的快速發展，現有土地調查成果已難以滿足新形勢下經濟宏觀調控和國土資源管理的客觀需要，2006年12月，國務院下發《關于開展第二次全國土地調查的通知》(國發[2006]38號)，決定自2007年7月1日起，開展第二次全國土地調查[1]。

第二次全國土地調查是伴隨著GPS、RS和GIS技術的快速發展而進行的，而且所使用的航片清晰度高、周期短、現勢性比較強，并運用現代測繪技術，將土地利用信息數字化，建立具有信息管理、綜合分析和評價等功能的土地利用現狀數據庫，為實現土地資源管理現代化奠定基礎。為了建立土地利用數據庫管理系統，提高土地科學管理，近年來國內各地區采用GIS軟件對所有數據進行管理，以提高土地資源合理規劃、利用的水平[1～10]。

作者參與了山西省朔州市懷仁縣的第二次土地調查及數據庫的建立過程，通過對外業更新數據的采集，利用GIS技術對外業數據進行采集與處理，建立農村土地調查數據庫，并利用該數據庫對懷仁縣的土地利用狀況進行分析。

2 懷仁縣第二次土地調查的實施情況

2.1 懷仁縣第二次土地調查的基本情況

懷仁縣地處山西省雁門關外、大同盆地中部，縣境西部為山區，中部與東部為平原區，全縣國土總面積1 211.46 km2，占全省面積的 0.78%。其中平川占70%，山區占24%，丘陵山坡占6%。全縣共10個鄉鎮，163個村，總人口28.6萬人，其中農業人口17.2萬人(2006年)。北距歷史名城大同37 km，南距新型能源重化工基地朔州市96 km。

懷仁縣第二次農村土地利用調查以土地利用更新調查成果為基礎，調查全縣境內每塊土地的位置、類型、面積、權屬等狀況，掌握各類用地的分布和利用狀況；查清全縣集體土地所有權和國有土地使用權狀況；建立縣級土地利用數據庫。

2.2 懷仁縣第二次土地調查的主要特點與技術流程

第二次全國土地調查是以《第二次全國土地調查技術規程》為技術標準，以現勢性的航空或航天遙感資料制作的正射影像圖為工作底圖，參考土地詳查、變更調查的圖件、數據等有關資料，采用國家統一的土地分類標準，通過實地調查，查清當前土地利用的類型、面積、分布狀況和土地權屬狀況，掌握真實的土地基礎數據，滿足經濟社會發展、土地宏觀調控及國土資源管理的需要。這次調查與以往的農村土地調查相比具有以下特點[1]:

(1)采用先進的GIS、GPS、RS技術，運用先進的測繪技術進行調查，建立信息化的管理系統；

(2)以縣為單位，統一采用1980西安坐標系，使用統一開發的系統軟件，制定統一的標準。

(3)建立規范化的數據分層，分類編碼體系；制定基礎地形圖，開發海量的矢量數據與柵格數據的基礎空間數據管理系統，實現數據的動態管理。

(4)參加這次農村土地調查的是接受過專門培訓的國土資源部門的工作人員和在內業處理與建庫中接受過專業培訓的專業人員進行數據處理與入庫工作。

基于第二次全國土地調查的技術標準，確定了懷仁縣第二次農村土地調查的主要技術流程如圖1所示。

圖1 懷仁縣第二次農村土地調查技術流程

將外業調查核實的數據基于ArcGIS平臺對數據進行采集與處理，利用超圖公司開發的土地利用建庫系統進行建庫，并在土地利用數據庫管理系統中對懷仁縣的土地利用數據進行管理。將從ArcGIS采集和處理的數據先通過數據的批量格式轉換后直接導入數據庫建庫系統，建立SQL Server數據庫實現建庫系統與管理系統的銜接。

3 懷仁縣農村土地數據庫的建立

3.1 土地調查數據庫分層與結構設計

(1)數據庫分層

為了有效地管理土地利用現狀空間數據，有必要對空間數據進行科學的分層。懷仁縣土地利用數據庫的空間要素采用分層的方法進行組織管理，層名稱及各層要素如表1所示。

表1中的行政區劃對應的是基礎地理信息數據。這次農村土地調查主要是將國家統一下發制作的DOM柵格數據圖像作為土地利用圖形信息數據提取的主要來源。具體數據采集時，依據下發的DOM數據，先人機交互式進行矢量化，再外業核實，核實后再分層采集行政區界線、界址線、線狀地物、地類界線和地類圖斑點等圖層。

層名稱及各層要素 表1

(2)數據庫結構設計

農村土地調查數據種類繁多、數據量龐大、數據采集周期長，必須對數據庫進行詳細設計，包括數據庫的內容、組織管理方法和數據字典等。懷仁縣土地利用數據庫系統的結構如圖2所示。

圖2 數據庫建庫系統的結構

(3)建立數據字典

數據字典是用來規范建庫屬性數據的重要文件，它描述了數據庫中的屬性字段的屬性與組成，規范化數據庫的數據描述，減少數據冗余，主要包括各級行政區代碼、土地的權屬類別、土地利用現狀分類代碼、行政村及土地權屬單位的代碼等內容。

3.2 數據的采集與處理

懷仁縣土地利用數據庫的數據采集主要是對矢量數據、屬性數據進行采集。采集的主要內容如下:

(1)矢量數據的采集主要包括基礎地理信息數據、土地利用數據、土地權屬數據。具體包含以下數據集:

①基礎地理信息:包括定位基礎、境界與行政區劃、地貌(包括坡度圖)等；

②土地利用數據:包括地類圖斑、線狀地物、地類界線等；

③土地權屬數據:包括宗地、界址線、界址點等；

以上這些數據的采集基于ArcGIS平臺，它以地理空間數據庫為基礎，實現了圖形數據和屬性數據的無縫集成。

(2)屬性數據是指對土地利用過程中圖斑或者線狀地物、行政區界線等的屬性描述，包括各種表格數據及各種附屬說明信息。它的采集是在各個分層中進行的。表2是各個主要圖層需采集手工輸入的必要屬性集。

主要圖層需采集的必要屬性列表 表2

在數據采集后的數據處理是指對各個采集到的數據進行接邊和拓撲處理，主要是指對線圖層進行拓撲檢查，如地類界線圖層在處理的時候，要注意是否出現重復線、重復點、懸掛點以及自相交的情況。具體步驟如下:

①在ArcGIS中的ArcCatalog中找到要建立的工程文件，在工程文件中建立新的數據庫。

②在數據庫中建立一數據集并確定懷仁縣所在的坐標系，然后導入要進行拓撲檢查的數據建立拓撲規則。選擇的拓撲規則一般是“MUST NOT OVERLAP，MUST NOT HAVE DANGLES，MUST NOT SELF OVRELAP”等。但線狀地物圖層，進行拓撲檢查時，不能選擇“MUST NOT HAVE DANGLES”，因為線狀地物是允許有懸掛線的。

③建立好拓撲規則后，將拓撲數據集導入，即可找出有問題不符合規則的圖層數據。地類界線的拓撲檢查如圖3所示。

圖3 地類界線的拓撲檢查

3.3 數據入庫與管理

入庫前應對入庫的數據進行質量檢查，系統中需要專門的數據檢查工具，實施各種數據檢查。數據檢查主要包括圖形數據拓撲檢查、屬性檢查、面積檢查、接邊檢查等內容。檢查數據合格合法之后方可將其導入土地利用數據庫。

(2)數據入庫

按照土地利用數據庫建設標準，建立集影像、圖形、地類、面積和權屬于一體的全縣土地調查數據庫及管理系統。由超圖公司開發的懷仁縣土地利用數據庫建庫系統的建庫流程如圖4所示。

圖4 土地利用數據庫建庫系統建庫流程

①導入數據字典

在工程建立后，首先要導入數據字典，保證數據庫的完備性。

②生成接圖表

接圖表指這個地區的標準分幅土地利用現狀圖的圖幅接圖表，它記錄了每個圖幅的圖名、圖號、經度、緯度等信息，也是標準圖幅輸出的依據。

③導入各圖層數據

將各個圖層的數據由SHAPE格式轉換成SDB格式，導入農村土地利用數據庫建庫系統。在數據庫中除了采集必要的屬性數據，還有些屬性數據需要補充完善，如標識碼作為區分數據的依據，必須進行處理。系統提供了標識碼生成功能，可以保證各個層的數據具有唯一的全局標識碼；對于一些在數據字典中已經定義的屬性項(如地類編碼與地類名稱、權屬單位代碼與權屬單位名稱等)，可以利用編輯好的數據字典來完成屬性內容的補充工作；而對于其他屬性數據可以使用“更新屬性”功能來完成。如“要素代碼”屬性字段的統一賦值。

④數據質檢及進入數據庫管理系統

在入庫的過程中要注意各個線圖層的拓撲檢查，各個階段屬性的繼承也需要檢查，檢查后方可將數據庫導入管理系統。

(2)數據管理

土地利用數據庫管理信息系統采用的是超圖開發的土地利用數據庫管理系統，該系統主要管理土地利用情況和集體土地權屬狀況，完成地類變更、統計匯總等工作。土地利用數據庫管理系統的主要功能模塊如圖5所示。它和傳統的GIS軟件所不同的是具有它專門的特色，特有的功能模塊是對于土地利用管理相當有用的報表管理模塊、專題圖模塊、統計分析模塊。

①報表管理:管理系統可以生成各種圖表，通過圖表可以直觀地看到懷仁縣的土地利用情況，便于進行土地統計分析，為決策提供依據。

②專題圖的生成:農村土地管理系統可以生成土地利用專題圖，可以直觀地看到具體某個鄉鎮的土地利用現狀。

③統計分析:統計分析的目的是對土地利用結構、利用狀況和權屬狀況的區域分布特征、變化規律及發展趨勢進行分析，為土地利用、土地開發、土地保護等工作提供決策依據。系統可以直接設定區域范圍導入數據進行分析，系統支持SDB、SHAPE、CAD、文本和MIF等數據格式。

在其他模塊中主要執行日常土地利用變更和管理，類似出圖、出報表、查詢等，利用管理系統對懷仁縣土地進行分析處理。

圖5 管理系統功能模塊

4 懷仁縣土地利用分析

4.1 土地利用分類

土地利用分類是根據土地利用方式、結構及特點的相似性和差異性，按照一定的原則和依據，劃分為一個不同層次的類型結構體系。根據《土地利用現狀分類》國家標準，懷仁縣農村土地調查數據庫采用一級、二級兩個層次的分類體系，其土地利用分類標準如表3所示。

懷仁縣土地分類標準 表3

根據以上的分類標準，基于該土地利用數據庫對懷仁縣的土地利用現狀進行分析，并和歷史數據進行對比，可以了解近年來懷仁縣土地利用的變化趨勢。

4.2 懷仁縣的土地利用結構分析

在數據庫管理系統中，可以對耕地、基本農田等各類土地的數量、分布、利用結構及其變化狀況進行綜合分析，評判土地利用的集約節約程度，預測變化趨勢。基于該土地利用數據庫，可以進行相關業務的處理。

(1)懷仁縣土地利用報表統計及專題圖分析

利用數據庫管理系統的報表統計與專題圖分析功能，可對整個懷仁縣農村土地一級分類報表進行分析(如圖6所示)及各個鄉鎮的土地利用專題圖進行出圖匯總如圖7所示，圖7中不同顏色代表不同地類。

圖6 報表的生成

(2)土地利用結構統計分析

從專題圖、報表等數據分析中，可以得到懷仁縣農村土地利用結構的分析餅圖如圖8所示。

圖7 何家堡鄉土地利用專題圖

圖8 懷仁縣土地利用一級餅圖

(3)與以往數據對比分析

從上面的圖表中可以直觀的看出懷仁縣主要是以耕地與林地為主。耕地和林地分別占懷仁縣總面積的43.14%、22.52%，而根據懷仁縣國土局提供的數據資料，對比一調與二調的數據情況表，可以分析出土地在十幾年來的土地變更情況，為進一步科學管理土地提供依據。表4是懷仁縣一調和二調土地利用變化情況。

懷仁縣一調與二調分類土地面積比較(單位/畝) 表4

從表4中可以看出:懷仁縣耕地、林地相對于20年前一調成果減少了；而城鎮及工礦用地增加了；由于近10年來修了不少的農村道路、高速公路及鐵路等導致交通用地增加；至于其他類型地類的變化是因為人們為了獲得更大的經濟收益而進行的土地調整。

從統計圖可以直觀的了解懷仁縣的土地利用情況，該系統為土地的合理規劃提供了依據，提高了土地管理效率。

5 結 語

山西省懷仁縣土地利用數據庫的建立與管理是在全國土地第二次調查數據成果的基礎上進行的，利用ArcGIS對原始數據進行采集處理，在超圖開發的土地利用數據庫建庫系統中建立土地利用數據庫，并在數據庫管理系統中對懷仁縣的土地利用狀況進行統計分析，而且將現有的數據與一調的數據對比分析了近年來懷仁縣的土地利用的變化情況。該數據庫的完整建立與運行，為懷仁縣土地利用總體規劃、農用地分等定級和估價等工作提供真實準確、現實性強的土地利用基礎數據和圖件資料；基于該數據庫可以開展土地利用遙感動態監測、土地利用規劃、耕地與基本農田、農用地分等定級和估價等相關土地業務工作，有利于合理規劃山西省懷仁縣的土地利用。

感謝懷仁縣國土局和山西省地質調查院在第二次土地調查過程中提供各種實時資料和相關設備。

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Establishing Rural Land Survey Database and Land Use Analysis

Zou YanHong，Liu LingLing，Yao Feng
(College of Geoscience＆Environment Engineering，Central South University，Changsha 410083，China)

The second land survey of Huairen county of Shuozhou City，Shanxi Province as a case study，Huairen county land use database has been established by designing hierarchical structure for the rural land use data，which were acquisited and processed by GIS technology.Based on the land survey database，the current land use in rural areas are classified and aggregated to analyse the rural land－use structure in the Huairen county.By compared with Huairen county land use in the past，the amount of land use and the changes in cultivated land，woodland etc.are comprehensively analysed.

rural land survey；data acquisition；database management；land－use analysis

1672－8262(2010)02－13－06

P208

A

2009—09—10

鄒艷紅(1971—)，女，博士，副教授、碩士研究生導師，主要從事GIS在國土資源信息管理中的應用研究。

國家自然科學基金(the National Natural Science Foundation of China under Grant NO.40571122)