浅谈ＣＡＤ技术在土地利用数据精度数据库建设应用

蔡柳阳　陈　斌　陈远帆　

摘要：本文主要介绍了AutoCAD技术应用于第二次土地调查的土地利用数据库建设，一是如何通过扫描矢量化进行数据采集，其次是把数据转换到GIS系统中。笔者结合实际工作在这方面进行了实验研究，重点对数据精度问题进行了探讨。

关键词：CAD技术数据转换数据库精度

0 引言

根据国务院部署，自2007年7月1日起开展第二次全国土地调查，并以2009年10月31日为调查的标准时点，统一进行变更调查数据更新。第二次全国土地调查利用遥感等先进技术，以正射影像图为基础，逐地块实地调查土地的地类和面积，掌握全国各类用地的分布和利用状况；逐地块调查全国城乡各类土地的所有权和使用权状况，掌握国有土地使用权和农村集体土地所有权状况；调查全国基本农田的数量、分布和保护状况，对每一块基本农田上图、登记、造册；建立互联共享的覆盖国家、省、市(地)、县四级的集影像、图形、地类、面积和权属为一体的土地调查数据库；建立土地资源变化信息的调查统计、及时监测与快速更新机制。

土地调查数据建库需用专用的GIS软件，如AreGIS、MapGIS、MapinfO等，由于担任第二次土地调查任务的单位和技术人员绝大部分是测绘行业的，多数测绘技术人员只熟悉AutoCAD软件而不熟悉GIS软件，这对土地调查工作，特别是对土地利用数据建库带来较大的困难。为了充分发挥现有的技术优势，保质保量做好第二次土地调查工作，作者结合实际工作，对如何把AutoCAD技术应用于土地利用数据库建设当中进行了实验研究，其中包括通过扫描矢量化进行数据采集及把数据转换到GIS系统中，然后对数据的精度进行分析。

1 扫描矢量化

1.1 分幅图扫描及校正 聚脂薄膜图及像片图相对于普通图纸具有变形小不易伸缩的特点，所以二次土地调查的工作底图采用聚脂薄膜或DOM影像图为二底图。

本次实验研究，采用AnitechE8AO幅面扫描仪，对聚脂薄膜图按400dpi分辨率进行二值扫描。为了保证栅格图像的精度，需要注意以下几点。①扫描仪分辨率不低于400dpi；②为避免扫描影像的歪斜失真，扫描时应注意保持扫描送纸的水平，DRG与水平线的角度不宜超过0.2度；③几何纠正。选择四个内图廓点和至少五个均匀分布的公里格网点为控制点，当矢量化底图图件变形误差超限时，应适当增加控制点数量，以保证纠正精度；控制点的选取应在DRG放大2-3倍的条件下完成；纠正后的DRG，其图廓点和公里格网交点坐标与理论值的偏差不大于0.1mm；将图廓点、公里格网点、控制点等坐标按检索条件在屏幕上显示，与理论值套合检查纠正精度，记录检查结果，不合格影像应重新纠正。④DRG数据应存储为国际工业标准无压缩的TIFF或BMP格式文件；⑤坐标系统及投影变换。当基础图件与数据库的坐标系不一致时，需要进行坐标系转换；当涉及跨带时，需要进行投影变换作换带处理。

1.2 数据采集

1.2.1图形数据采集 图形数据采集是在AutoCAD下完成的。根据土地利用现状图的实际情况以及规程要求，在AutoCAD下定制了一部分工具和符号并制定了相应的技术要点。①根据图幅理沦图廓，缩放校正后的栅格图像大小，移动栅格图像位置，使之与理论内图廓完全吻合。②在图形矢量化过程中，将图像线条放大约30倍，在线条中间跟踪图像，在画曲线时，要求采点均匀，走线圆滑。③对于相临图斑共用一条边界的情况，共用边界不重复跟踪，利用AutoCAD下边界处理的命令，利用已有边界，自动生成区域。④在每幅图矢量化结束后，首先由绘图员自行检查，然后交检查员检查，最后将分幅图打印出来与薄膜图扣合，全部检查无误，分幅图才能进行拼接。⑤在分幅图拼接过程中，采用人工拼接的方法。在拼接交叉点距离过大的情况下，以保证精度为前提，取交叉点的中点进行拼接。

本次实验首先对一个面积适中的图斑分别独立进行10次矢量化，考察矢量化的精度；其次是对大小不同的图斑分别独立进行两次矢量化，研究不同大小的图斑矢量化的相对精度。

1.2.2 属性数据采集

属性数据采集在地理信息系统(GIS)平台中进行，这里就不赘述。

台账数据录人结束后，根据详查控制面积，对汇总数据进行检查，以保证各行政单位各地类面积与控制面积相同，数据汇总统计可在Excel中进行。

2 数据转换

数据转换是在GIS软件下接收AutoCAD拼接完毕的矢量图的过程。首先要求在AutoCAD下以DXF格式保存图形，然后利用GIS软件的数据转换功能转人DXF文件，并对转人的点、线、面文件分层进行处理。

根据《土地利用数据库标准》和《数据库建设技术规范》的建库要求，建立数据库属性结构，并录人各类属性数据。对于地类图斑层，录人图斑的标识信息，完成图斑数据录人，达到图形数据与属性数据的一致性，建立完整的土地利用数据库。

数据转换前应先进行数据格式、数学基础、数据精度、现势性等方面的检查，然后进行数据转换和相应处理。

3 精度分析

在土地利用数据建库过程中，成果精度主要取决于数字化精度。栅格图像人工数字化方法的误差主要存在于四个方面:一是图纸伸缩误差，二是图纸扫描误差，三是栅格图像校正误差，四是数字化澡作误差。下面分别进行简要分析。

3.1 图纸伸缩产生的误差 图纸伸缩产生的误差由于纸张质地不同，差别也比较大。如前所述，聚脂薄膜图纸及用相纸印制的DOM图具有变形小不易伸缩的特点，，其伸缩误差可以忽略不计。

3.2 图纸扫描误差 一般工程扫描仪的扫描精度偏低，而且由于其走纸机构设计缺陷，会造成“歪斜失真”。实验中采用的扫描仪，其扫描失真的出厂指标为±0.1％，实际工作精度均在±0.06％以内。一幅1:10000标准图幅的扫描最大误差一般小于0.25mm。

3.3 栅格图像校正误差 用不同的扫描分辨率对同一幅图进行扫描，然后根据栅格图像内图廓的四个顶点进行四点定向，定向误差如表1所示。

从表1可知，比例尺为(1:10000)土地利用现状图，在实验中采用400dpi的分辨率进行图纸扫描，定向误差为1.27m。

3.4 数字化操作误差 在进行图形数字化过程中，由于人为习惯或操作方式不同，跟踪地图时视野大小，曲线圆滑程度，数字化后图斑面积必然存在着不同。表2是对同一图斑进行10次跟踪矢量化得到的结果，表3是对不同大小的图斑两次跟踪矢量化的差异，由此来估算数字化操作的精度。由表2数据，根据菲列罗公式。求得数字化图斑面积中误差为m=±0.01515(亩)，相对误差为0.17％。

对同一图斑进行10次跟踪矢量化结果见表2

不同大小的图斑两次跟踪矢量化的差异见表3

由以上的数据可知，在数字化的过程中，由于人工操作产生的误差是很小的，基本可以控制在0.5％以内。

4 结论

由以上实验研究及分析可得出以下几点结论。

4.1 应用AutoCAD技术，对土地利用现状图或土地调查外业调绘的影像图进行扫描和校正，然后进行矢量化采集图形数据。在AutoCAD下以DXF格式保存图形，然后利用GIS软件的数据转换功能转人DXF文件，并对转人的点、线、面文件分层进行处理，用于建立土地利用数据库。方法简便易行，适合于不熟悉GlS软件的测绘技术人员，有利于第二次土地调查工作的全面开展。

4.2 在扫描矢量化过程中，主要误差是图纸扫描误差以及数字化操作误差，图纸伸缩误差及定向误差较小。减小图纸扫描误差的措施主要有，选择较高分辨率及“歪斜失真”较小的扫描仪，扫描底图的放置方向及要正确;其次是数字化操作时要把栅格图像放大到30倍左右，跟踪描绘线条影像的中间。

4.3 矢量化图斑的误差与图斑的大小有关，图斑面积越小，其相对误差越大。综合考虑各种因素，应用AutoCAD技术进行扫描矢量化，最大误差不超过0.5％，满足GIS建库的要求。

4.4 通过实验研究，对扫描矢量化及数据采集中应注意的问题进行总结。