農村土地調查內外業一體化系統設計與實現

牛利斌，劉 濤，香玫元

（1.蘭州交通大學 測繪與地理信息學院，甘肅 蘭州 730070）

農村土地調查內外業一體化系統設計與實現

牛利斌1，劉 濤1，香玫元1

（1.蘭州交通大學 測繪與地理信息學院，甘肅 蘭州 730070）

為了提高傳統農村土地調查技術的作業效率、降低人為誤差、減少人員數目和經費支出，同時解決飛地問題，以高程點數據和遙感影像為基礎數據，通過ArcGIS軟件和SketchUP軟件，運用VS.NET、ArcGIS Engine、數據庫等技術，提出了農村土地調查內外業一體化系統的總體設計方案，開發實現了部分功能；最后將系統進行了實際應用，取得了良好的效果。

土地調查；內外業一體化；ArcGIS；SketchUp

1 傳統技術和內外業一體化系統的比較

1.1 傳統土地調查技術

基于3S技術進行土地調查的工藝流程和方法為：采用GPS實測控制點或大比例尺地形圖上采集的地物點和DEM為控制、糾正基礎，對作業區域的遙感衛星影像進行正射糾正，制作 1∶10 000 等標準分幅DOM 調查底圖；以數字正射影像圖（DOM）為土地調查工作底圖，數字轉繪行政、權屬界線，按照新土地分類標準，采用內外業相結合的調查方法進行土地調查，數字化清繪外業調查圖，用其直接編輯土地利用圖，構建土地利用數據庫；經檢查驗收，進行成果匯總[2]，其流程如圖1所示。

深入了解和分析傳統土地調查的各個生產環節，主要有如下缺陷：

1）土地調查需調查人員進行實地調查，然而調查人員大多不是本地人，對本地的地形地貌不是特別清楚，同時由于時間有限或道路難走等原因，很多地方調查人員不能親臨現場，增大了調查成果的誤差。

圖 1 傳統土地調查流程圖

2）一般來說，外業調查、補測和內業操作的人員是分開的，內業操作人員有時不能完全解讀外調人員手繪的DOM調查底圖上的信息，需外調人員多次配合查證；或由于時間的關系，內業操作人員會根據自己的理解來進行數字清繪和圖形編輯，增大人為誤差。

3）在外調時存在諸多問題，例如飛地，它有交叉分布、面積不等、形狀不規則、歸屬不明等獨特性，是外業調查人員最頭疼的問題。

1.2 內外業一體化系統

鑒于在傳統土地調查中存在的以上問題，本文提出了一種新方案，將傳統土地調查中的外業調查和補測、數字清繪和圖形編輯、基本農田上圖核查3個步驟用一個內外業一體化系統來代替，設計思想如下：

首先，通過GPS-RTK控制測量獲得區域主要控制點的高程信息，因GPS-RTK具有精度高、方法先進、作業效率高、作業成本低等優點，所以GPS-RTK 控制測量方法對農村土地調查很適用[5]。然后，可運用ArcGIS軟件中的ArcScene模塊生成三維模型，在模型上加載影像圖，使其更加逼真，同時加載起關鍵作用的標志建筑物，以作參考和定位之用。最后，通過當地干部的配合，開展基本農田調查和集體土地所有權確權等工作，一邊進行指認一邊進行數據編輯，減少了調查人員的勞動強度，縮短了調查時間，降低了調查費用，提高了調查精度。通過將外業調查和內業處理合二為一，避免了外業調查和內業處理的脫節，很好地保證了調查的順利進行。因為內外業一體化不是通過一張傳統的紙質DOM調查底圖來進行調查，調查人員利用三維模型作為參考，可方便、快捷地在二維窗口中進行編輯，這樣飛地將不會變成一個遺留問題。新方案如圖2所示。

圖2 內外業一體化系統支持的土地調查流程圖

2 系統數據及數據庫

2.1 遙感影像的配準

首先，采用 GPS 實測控制點或大比例尺地形圖上采集的地物點和 DEM 為控制、糾正基礎，對作業區域的遙感衛星影像進行正射糾正，制作1∶10 000等比例尺標準分幅 DOM 調查底圖；然后，以DOM為土地調查工作底圖，在二維窗口中的地圖視圖中進行數字轉繪行政、權屬界線，按照新土地分類標準，直接編輯土地利用圖，在版式地圖中生成各種專題地圖，構建土地利用數據庫；最后，經檢查驗收，進行成果匯總[2]。

2.2 三維模型的生成

通過已獲得的高程信息，運用ArcGIS軟件中的ArcInfo模塊產生TIN表面模型或DEM表面模型；然后在地面模型上添加其他要素，如CAD、3DMax、SketchUP等模型數據。由于三維模型僅起參考地物的作用，相比其他幾種建模軟件，SketchUP有建模速度快、模型逼真、數據量小、定位精度高等優點，因此將SketchUP選為本系統的三維建模軟件。

在ArcGIS中顯示三維模型需啟用ArcScene模塊，首先在ArcScene中加載在ArcInfo中生成的TIN表面模型；然后加載SketchUP三維模型，同時還可在地形上疊加遙感衛星影像，使地形表現得更為逼真；最后將ArcScene中建好的模型保存成sxd格式，該模型將會在系統的三維窗口中被打開。

2.3 系統數據庫

本系統所用于存儲三維模型數據的數據庫是Geodatabase。它是Arclnfo 8引入的一種基于關系數據庫的地理空間數據模型和一體化管理的空間數據庫，是一種全新的、面向對象的空間數據模型。采用面向對象技術將現實空間地理要素抽象為若干對象類組成的數據模型，對象類之間建立關聯，對矢量、柵格、三維表面、網絡、地址等進行統一的描述。SketchUp通過其插件Google SketchUp Pro 6 GIS Plug-in能很好地與ArcGIS實現交互，生成Multipatch數據格式文件，該文件可直接導入ArcGIS的Geodatabase數據庫中。二維數據存儲在shp格式的文件中，可根據需要對其進行地圖編輯和屬性修改。

3 內外業一體化系統總體設計和主要功能

3.1 系統總體設計

系統所用的數據為高分辨衛星遙感影像、Geodatabase數據庫。系統共分地圖視圖、版式地圖和三維視圖3個窗口，地圖視圖主要進行屬性編輯、屬性修改、空間查詢等操作；版式地圖主要進行專題地圖設計，主要實現比例尺、圖例、指北針、地圖打印、輸出圖表等功能；三維視圖主要進行關鍵建筑物空間查詢、對TIN地面模型進行坡度分析、坡向分析、通視分析、視屏輸出、二三維聯動等操作[6,7]。

3.2 系統主要功能

3.2.1 空間數據編輯

本系統主要使用EngineEditorClass類并結合EngineEditor對象接口實現了一個簡單的編輯工具條，工具條的主要功能有開始編輯、保存編輯、結束編輯、編輯繪畫、編輯修改、要素復制、要素粘貼、要素刪除、要素捕捉等。

3.2.2 屬性修改

在對話框中的TreeView1控件中顯示被選擇要素的屬性字段，選擇所要修改的字段，但FID或者Shape字段不能被修改。通過如下代碼可實現對所選字段的修改：

3.2.3 地圖打印

地圖打印輸出包括3方面內容，分別是頁面設置、打印預覽和打印功能。利用微軟提供的PageSetupDialog、PrintPreviewDialog、PrintDialog三個控件和ArcGIS Engine提供的Printer、Paper和PageLayoutControl三個類，就能完成地圖打印所涉及的內容。

3.2.4 三維分析

本系統中實現的三維分析功能包括坡度分析、坡向分析和通視分析。在ArcGIS Engine中，定義三維分析方法的接口是ISurfaceOp，以上3種分析方法對應的接口方法名稱分別為Slope、Aspect、Visibility。

4 結 語

本文在傳統土地調查流程的基礎上，通過開發基于3S的農村土地調查內外業一體化系統，對傳統的作業流程做了一些改進，從而很好地解決了現實工作中存在的諸多問題。但因本系統只是一個實驗系統，有些功能還有待完善，如地圖排版，編輯工具等，需要以后繼續改進。

[1] 宋建珍,趙全磊,吳建民.內外業一體化成圖的若干思考[J].測繪通報，2005(7):29-31

[2] 夏先麗,楊軼.內外業一體化調查方法在土地調查中的應用[J].地理空間信息，2009,7 (4): 15-17

[3] 彭正濤.農村土地調查全野外與內外業一體化綜合技術研究[J].科技資訊，2010(24): 223 -224

[4] 陳美華,羅亦泳,張立亭,等.農村土地調查基礎數據采集與處理[J].測繪科學，2010，35(4): 207-209

[5] 魯雨先,白思建,王文黨. GPS- RTK 控制測量在農村集體土地調查中的應用[J].科技信息，2012(35):586-587

[6] 李崇貴.ArcGIS Engine組件式開發及應用[M].北京：科學出版社,2012

[7] 鄭亞慧. 基于GIS內外業一體化河道成圖系統開發研究[J].人民長江，2009，40(13):73-75

Design and Implementation of Field and Indoor Integration System of Rural Land Survey

byNIU Libin

In order to raise work efficiency, reduce personal error,decrease workers and funds expenditure in the traditional land survey,and solve the problem of enclave,based on the elevation data and remote sensing image, this paper proposed a general design scheme for this field and indoor integration system of rural land survey and developed partial functions using the combination of ArcGIS and SketchUp, with the VS.NET, ArcGIS Engine, and database technology,and applied the system in practice with good result.

land survey,fi eld and indoor integration,ArcGIS,SketchUp

P208

B

1672-4623（2014）02-0062-03針對傳統土地調查技術效率低下的問題，許多學者進行了大量研究并提出一些卓有成效的方法。宋建珍等對內外業一體化成圖作業流程進行了探討[1]；夏先麗對內外業一體化技術在第二次國土調查中的應用進行了總結[2]；彭正濤對2種作業方法進行了比較[3]。除了全國范圍內的土地調查，個別地區還開展了諸如集體土地所有權、建設用地所有權、宅基地所有權等土地調查項目[4]。本文改進了傳統土地調查流程，基于3S技術設計了農村土地調查內外業一體化系統以提高土地調查效率，保證項目質量。

10.11709/j.issn.1672-4623.2014.02.022

2013-08-07。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（41201476）。

牛利斌，碩士，主要研究方向為地理國情監測。