土地信息動態變更關鍵技術研究

鄧興升，孫虹虹，湯仲安，徐 柱，紀亞洲

（1. 長沙理工大學 測繪工程系，湖南 長沙 410004；2. 湖南省測繪科技研究所, 湖南 長沙 410004； 3. 西南交通大學 地球科學與環境工程學院, 四川 成都 610031；4. 徐州師范大學 城市與環境學院, 江蘇 徐州 221116）

土地數據的現勢性是國土資源信息化的生命力所在[1-3]。為了保持 “全國第二次土地調查”（以下簡稱“二調”）數據成果的現勢性、真實性和準確性，滿足國土資源管理和經濟社會發展的需要，對土地利用數據庫實施日常“動態變更”非常必要。如何快速獲取土地利用變化信息，動態更新土地利用數據庫，成為亟待研究的課題。

1 土地變更快速發現

為了解決土地更新速度慢、更新數據來源不全面、不能及時反映土地利用現狀的問題，有效利用已有土地執法監察、新增建設用地、土地開發復墾整理等土地勘測定界成果進行實時更新，項目組研究了業務驅動的土地利用變化快速自動發現技術模式，在研究土地規劃實施、土地綜合整治、地籍管理、耕地保護、執法監察等業務及關聯關系的基礎上，通過理清各項土地管理業務的關聯關系，找出各項業務中引發土地利用變化的動因，在不干擾業務管理系統的情況下，在業務管理系統/業務數據庫中植入變化發現技術，通過插件直接從業務數據庫中快速捕獲土地變化信息。

2 數據更新頻度與權限

對于省級和國家級土地信息數據庫，存在更新頻度與權限問題。數據更新頻度與權限涉及管理制度，在該問題上，項目組制訂了《土地信息動態變更管理辦法》，提出了“日常發現、月度標注、季度分析、年度變更”模式。日常發現由縣區國土下屬單位常態化實施，并在電子政務、業務驅動等流程中植入插件發現土地日常變更信息；月底由管理機構對本月獲取、處理的土地信息進行審核，審查圖件、文件、數據等資料的合法性、匹配性和準確性，確保批準文件、圖、數、表與實地一致；審核通過后，對土地信息進行標注；季末由主管部門逐級匯總本行政區內土地利用變化情況，開展土地利用變化分析，綜合形成季度土地信息動態變更成果；年底各級主管部門根據土地信息月度標注、季度分析成果，結合國家年度土地變更調查和遙感監測工作，匯總形成年度土地信息動態變更成果。經國家檢查驗收確認后，統一更新各級土地信息基礎數據庫和國土資源綜合信息監管平臺。

3 變更數據的一致性

數據庫更新應支持多種數據源的土地變更數據格式，統一變更數據標準，并在數據庫建設部門部署數據交換平臺軟件。變更數據一致有2層含義：國家、省、市、縣區4級數據庫內容一致和數據格式一致性。二調在各省設立了數據中心，以縣為最小建設單元，包括土地利用數據和地籍數據2方面的內容，按照國土資源部頒布的統一標準，將各縣調查數據匯集到省，導入Oracle大型數據庫。目前二調中采用的GIS軟件主要有ArcGIS和MapGIS 兩大類，由于軟件不同，導致異構數據源的格式不一致，匯總整合存在困難。國土資源部推出了VCT作為標準矢量交換格式，國內軟件MapGIS、SuperMAP等提供了VCT支持，但國外軟件ArcGIS、MapINFO等不支持VCT格式，需先采用國內軟件轉換。在土地信息動態變更中，變更數據也存在多種格式，為了支持不同的GIS軟件，保證數據能被識別接收，要求下級區縣提交變更數據時，同時提交VCT格式文件。

4 數據動態智能更新

數據庫更新是一個將新采集的變化信息與數據中心原有主數據庫中未變化信息進行融合的過程。這一過程包括在原有數據庫中插入新增的地形地物、地籍信息，刪除已消失的相應對象信息，更新替換部分變化的空間對象信息并保存歷史數據。主數據庫更新方法可分為2大類，一類是直接用新收集的同一尺度的變化信息進行更新；另一類是用更新過的大比例尺數據更新小比例尺數據。

根據管理制度要求，動態智能更新數據時并不擅自改變年度數據庫，而是把它作為一個本底標準庫。新設計一個年度動態變化庫，用于收集存儲實時發現的變化信息（僅存儲增量信息），對變化信息施加各種檢查與分析，并進行空間比對與自動校正處理。處理后的年度動態變化庫經審核是可靠的，則可實時動態更新土地利用現狀庫。當需要一年中任何時間點數據庫時，可通過時間篩選增量庫內容，然后對本底數據庫進行快速更新與碎片處理。該種數據管理模式的數據存儲量小，數據追溯容易，同時將年度變更任務常態化處理，大幅減輕了年度變更的壓力，是對年度工作的有力補充。

5 時態GIS技術

在土地信息數據更新的過程中，應采用時態GIS技術[4,5]，保留歷史變更數據，使得在調查分析需要時，土地信息能夠回溯到歷史狀態。為了顧及土地信息的現勢性和狀態回溯2方面的要求，數據庫中應該保存最新的土地信息，查詢發布等操作第一接觸到的應該是現勢信息。同時，數據庫中也應保存過去的更新記錄、圖表、更新包等信息，能夠根據時間點與數據庫基準狀態整合形成歷史更新圖表；記錄土地更新歷史的方案中有版本歸檔方案、基態修正方案、鏈式記錄級元組方案[6]。其中基態修正是以原始數據為基準狀態，記錄變化量，具有數據量增長小、更新周期短的優勢，適合國土資源數據歷史保存的應用。對于多次變更的圖斑，在增量變更時，應該以變更發生的先后為序進行數據更新，并保留歷史記錄。

6 坐標與比例一致性

二調數據庫統一采用1980西安坐標系，高斯平面3°帶坐標，比例尺采用1∶10 000。GB/T 13989-2012《國家基本比例尺分幅和編號》自2012年10月1日實施，明確規定了1∶2 000、1∶1 000、1∶500納入國家基本地圖，并分配了統一的分幅編號規則。由地圖分幅規則決定了在單幅國家基本地圖中，并不會出現高斯投影跨帶的問題。二調成果范圍覆蓋全國，橫跨25～45共21個3°帶，在土地利用信息更新中涉及跨帶的縣區，即使相鄰的點Y坐標也可能有巨大的差異，在圖幅拼接時就需要進行投影換帶處理，使得坐標具有一致性。

二調數據庫的更新，農村和城鎮所采用的比例尺不同，農村部分仍然采用1∶10 000，而城鎮部分采用大比例尺，即1∶500或1∶1 000。在不同比例尺的圖幅接邊時，雖可通過縮放圖幅統一比例尺，但在建庫過程中應遵守基本原則，即保留大比例尺高精度數據不因統一比例尺而損失細節信息。

7 更新數據的質量與安全

在二調數據庫動態更新過程中，應保證數據真實和準確；否則，不僅會使新數據無效，還會影響原來的數據。保證數據質量應從數據獲取的源頭抓起，CORS、GNSS/PDA等技術為動態變更數據獲取提供了良好的方法，可獲得2 cm級的平面定位精度，滿足大比例尺圖幅精度要求。

二調數據庫屬國家機密，其安全至關重要。數據安全有2層含義，①數據應有最新的備份，防止數據中心服務器由于各種原因損害造成的數據不可恢復，因此提倡采用異地存放數據庫硬拷貝的措施；②數據庫的訪問/復制應受權限控制，數據不能泄漏，無關人員不得接觸數據，可在相關軟件中實施加密算法，下載數據離開本機便不能正常使用。

[1]于金羽. 第二次土地調查數據更新維護對策探討[J]. 國土資源科技管理，2011, 28(1): 107-111

[2]渠麗萍, 高燕. 基于MapGIS的土地調查數據庫建設[J]. 資源與產業，2010, 12(2): 179-182

[3]談媛媛. 土地調查數據庫更新模型研究[J]. 國土資源信息化，2009(5): 29-32

[4]袁國賓, 李三玉. 時態GIS模型研究[J]. 計算機工程與科學，2004(12): 105-107

[5]鄭湘麗. 基于時態GIS的地籍數據存儲管理方法研究[J]. 北京測繪, 2012 (3): 5-7

[6]李三玉, 李林濤, 杜紅星. 第二次土地調查數據庫增量更新研究[J]. 地理空間信息，2009，7(增刊): 58-60