GIS技術在城市地籍資源測繪中的應用研究

趙 雷 周明厚

（山東省地質測繪院，山東 濟南 250003）

0.引言

我國幅員遼闊，為更好地對各個城市進行規劃，合理利用土地，地籍測繪工作從古代一直延續至今。地籍測繪是指對城市的地理位置、劃分界限、面積大小、土地類型及權屬等進行調查和測量，以登記在冊。隨著科學技術的發展，地籍測繪手段和技術也在不斷進步，從最開始的人工測量，只記錄數據，到現代，通過各種先進設備和技術測量，形成數據、圖件和表冊為一體的測量結果。

受到地理、政治、經濟、文化等因素的影響，城市地籍并不是一成不變的，因此對地籍進行定期測繪至關重要。關于城市地籍測繪研究有很多，如，何淼分析傳統地籍測繪方法存在的缺點，然后提出利用無人機低空傾斜攝影測量技術進行地籍測量，在多位鏡頭攝影獲取的影像數據的基礎上，利用Smart3D、Altizure、idata等專業軟件繪制地籍三維圖像，提高了工作人員的外業效率；顧俊杰將全站儀應用到地籍測量過程中，通過全站儀獲取土地相關數據，然后通過分析和處理，實現地籍繪制；吳風華針對江西某市地籍，探討了GPS地籍控制測量的技術問題；張小芳則將GPS、RTK和全站儀3種技術集于一體，彌補了單一技術存在的缺點，提高了地籍測繪的精度。

本文在前人研究的基礎上，結合地理信息系統（GIS），進行城市地籍資源測繪研究，并分析GIS技術在城市地籍資源測繪中的應用成效。本研究大致分為3部分：地籍資源數據測量；城市地籍測量與繪制，包括各類圖、表、冊；構建地籍數據庫。本研究旨在提高我國城市地籍資源測繪工作質量和效率。

1.基于GIS技術的城市地籍資源測繪研究

了解每個城市的地籍資源對于國家發展至關重要。城市地籍資源測繪是了解地籍資源的一個重要途徑，每隔一段年限，就需要全面測繪一次，以滿足城市規劃的需要。城市地籍資源測繪基本流程（如圖1所示）[1]：

圖1 城市地籍資源測繪基本流程

城市地籍資源測繪過程中，不可避免地會應用到各種先進技術和設備，如，GPS技術、RS技術、GIS技術、遙感技術、無人機傾斜攝影技術、RTK技術、全站儀、攝像機、導航儀等。本研究以GIS技術為核心，研究其在城市地籍資源測繪中的應用過程。

GIS將計算機技術與空間地理分析技術有效地結合在一起，實現對土地空間數據的采集、輸入、存儲、查詢、分析和顯示[2]。GIS系統主要由硬件和軟件兩部分組成，基本功能（如表1所示）：

表1 GIS基本功能

1.1 地籍資源數據采集

各類空間數據及屬性數據是GIS運行的基礎和前提。GIS所需數據采集根據數據類型的不同，獲取方式也不同，可以通過查閱歷史資料進行獲取，可以通過各種測量設備進行現場采集[3]。其中，后者是GIS采集常用的手段，它需要搭配各種設備來完成，包括GPS-RTK測量系統、全站儀、遙感系統、無人機攝影設備等。下面對這些設備的工作原理進行具體分析。

1.1.1 GPS-RTK測量系統

GPS-RTK測量系統彌補了傳統GPS定位的不足，實現了厘米級精確定位。GPS-RTK測量系統工作流程如下：收集控制資料→基準站設置→流動站設置→坐標系統轉換→流動站測量定位。GPS-RTK測量的數據為測站點在指定坐標系中的三維定位坐標數據。

1.1.2 全站儀

全站儀，主要用于精密工程測量，它集測量、計算、顯示、存儲等各項功能于一身，可以測量3類數據，即水平角、垂直角測量數據，距離測量數據，坐標測量、高差測量數據[4]。

1.1.3 遙感系統

遙感通過發射并接收電磁波數據來判定目標對象的性質、空間分布、類型及其數量等。遙感系統組成結構（如表2所示）：

表2 遙感系統組成結構

1.1.4 無人機攝影設備

無人機攝影設備是一種以無人機作為飛行平臺，同時搭載多臺傳感器，從不同角度采集影像的一種設備。其組成包括三部分，即飛行平臺（無人機、飛控系統）、任務載荷（相機、傳感器）、地面系統（任務規劃與監控系統、通信系統、數據處理系統）。無人機攝影設備工作原理如下：現場勘察與資料收集→布置及測量像控點→無人機傾斜攝影→自動三維建模→三維繪圖→質檢及外業補漏。

1.2 城市地籍測量與繪制

基于上述1.1章節獲得的各類空間數據及屬性數據進行地籍測量與繪制。具體過程（如圖2所示）：

圖2 城市地籍測量與繪制流程圖

城市地籍測量與繪制中需要用到的GIS軟件（如表3所示）：

表3 城市地籍測量與繪制GIS軟件

1.3 構建地籍數據庫

在GIS軟件處理下，得到各類圖、表、冊等地籍數據，將其存入地籍數據庫，完成城市地籍資源繪制。地籍數據庫建設路徑（如圖3所示）：

圖3 地籍數據庫建設路徑

2.GIS技術在城市地籍資源測繪中的應用效果分析

為檢驗GIS技術在城市地籍資源測繪中的應用效果，以延安市為例進行城市地籍資源測繪，測繪內容包括研究區界址劃分、面積大小、土地類型等部分。

2.1 研究區概況

延安市位于陜西省，是中國革命的重要發源地。本章節測試研究就以該城市為例，進行GIS技術在城市地籍資源測繪中的應用效果分析。

2.2 地籍資源數據采集設備

針對延安市地籍資源數據，采集設備有4種：GPS-RTK測量系統、全站儀、遙感系統、無人機攝影設備。

2.2.1 GPS-RTK定位測量儀器

本章實例分析中，GPS-RTK定位測量儀器為中海達RTK測量儀。該測量儀主要功能特征如下：

（1）扁平化UI界面——簡約的界面,便捷的操作,條理清晰,適應強；

（2）強大底圖顯示，支持離線百度地圖和dxf/shp數據導入顯示；

（3）全面道路算法——支持斷鏈/超高加寬/邊坡放樣,支持DTM面放樣；

（4）開放互聯功能——支持消息推送、軟固件在線智能升級；

（5）高功率，低功耗——內置收發一體電臺，讓基站和移動站完全互換；最大功率5W，連續工作時間可達10小時以上。

2.2.2 全站儀

BTS-812C系列工程全站儀，是一款簡便易用的全站儀，其功能特點如下：

（1）“一鍵測存”功能，易學易用，支持數字、字母以及特殊符號快速輸入；

（2）獨特的用戶鍵功能定制，將常用功能鍵定義至用戶間，使作業更加簡單便捷；

（3）免棱鏡測距200m（350m可選），單棱鏡測距5km；

（4）超大容量存儲空間，有2GB的SD存儲卡，存儲數據可達500萬點，配備專業讀卡器；

（5）大容量可充電鋰電池，角度測量時間長達20小時。

2.2.3 遙感設備

采用的遙感設備為大型空間高分辨率遙感儀器，該儀器基本參數（如表4所示）：

表4 遙感設備基本參數

2.2.4 無人機攝影設備

采用的無人機攝影設備主要由UDI U818A無人機和5個16倍以上光學變焦數字攝像頭組成，從1個垂直、4個傾斜等5個不同的角度采集影像[5]。該攝像頭主要特征如下：

（1）搭載約2000萬有效像素CCD，帶來高清畫質，即使對照片進行裁切和局部放大也能保留豐富細節；

（2）28mm廣角鏡頭，結合8倍光學變焦，使影像拍攝更為全面；

（3）具有自動變焦功能，可根據目標自動確定被攝體尺寸和構圖。

2.3 地籍參數設置

在GIS軟件頁面設置地籍參數，結果（如圖4所示）：

圖4 地籍參數設置

2.4 界址劃分

利用KOMOS GIS軟件對延安市界址進行劃分，劃分結果（如圖5所示）：

圖5 界址劃分結果

2.5 土地類型圖繪制

利用CASS軟件繪制土地類型圖（如圖6所示）：

圖6 延安市土地類型圖

2.6 土地面積統計

利用Opticks軟件對延安市各類型土地面積進行統計，統計結果（如表5所示）：

表5 延安市各類型土地面積統計結果

2.7 結果分析

綜合圖6、圖7以及表5，對比上一次的延安市界址、土地類型圖與面積數據，可知延安市界址未發生變化，但是延安市其他林地的面積有所增加，證明該城市綠化工作取得了一定效果。

3.結束語

綜上所述，為了更好地規劃城市用地，明確其地籍資源具有重要的現實意義。為此，本文結合GIS技術，對其在城市地籍資源測繪中的應用進行研究。最后以延安市為例，進行GIS技術在城市地籍資源測繪中的應用效果分析。通過分析，證明了GIS技術在城市地籍資源測繪工作中所發揮的作用，實現了對城市地理位置、界址、土地類型以及面積變化情況的了解，為延安市土地管理和規劃利用提供了重要的參考數據。