浅析3S技术在第二次城镇土地调查中的应用——以广州市萝岗区为例

梁乃明

广东友元国土信息工程有限公司,广东广州 510642

浅析3S技术在第二次城镇土地调查中的应用
——以广州市萝岗区为例

梁乃明

广东友元国土信息工程有限公司,广东广州 510642

第二次全国土地调查已近尾声，纵观城镇调查阶段，3S技术在调查过程中发挥了重要的作用，以广州市萝岗区为例，本文阐述了城镇土地调查的技术路线，从技术路线中抽取一个技术过程介绍了GIS技术、RS技术和GPS技术在城镇调查过程中应用。总结了3S技术与城镇土地调查的紧密联系。

3S技术；城镇土地调查；测量；精度分析

序言

我国自1996年开展第一次全国土地调查以来，经济社会发生了巨大变化，原有的土地信息已难以满足新形势下集约用地和制定各项政策的需要。全国第二次土地调查于2007年7月1日全面启动，开展第二次全国土地调查，是国务院根据经济社会发展状况做出的一项重大决策，是继全国经济普查、农业普查之后又一次重大的国情国力调查。

本次调查采用信息化测绘技术、3S技术(地理信息系统GIS、遥感技术RS、全球定位技术GPS)作为主要技术平台。3S技术为土地调查提供外业数据采集、数据处理与管理、野外核查以及数据统计分析汇总等核心技术支持。第二次土地调查已近尾声，笔者有幸参与城镇调查的全过程，本文就3S技术在广州市第二次全国土地调查城镇地籍调查部分的应用进行分析。

1 3S技术概述

3S技术是地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、遥感（Remote Sensing,RS）和全球定位系统（Global Positioning System,GPS）以及三种技术的集成技术体系。

1.1 地理信息系统（GIS）

地理信息系统是进行空间信息数据的采集、处理、空间分析等的技术。GIS具有强大的多源空间数据的集成，空间分析计算以及空间查询决策能力。为城镇地籍调查的顺利进行提供了数据生产管理与空间数据库建库的基础理论支持。

1.2 遥感（RS）

遥感是指非接触的，远距离的探测技术。一般指运用传感器/遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术。遥感影像在第二次土地调查尤其是农村土地调查中是作为现实性的基础性的地图来开展工作。

1.3 全球定位系统（GPS）

全球定位系统是以卫星为基础的定位导航服务系统，它包括三部分：卫星（空间部分），地面监控系统（地面控制部分），信号接收机（用户部分）。GPS定位的灵活性、高精度，高效率、全天候等特点，已成为获取实时空间数据的重要手段，同时地籍测绘中静态GPS控制网解算结果是整个地籍测绘的基础。

2 城镇地籍调查的技术路线

广州市第二次土地调查城镇地籍调查部分的技术路线如下图所示：

图1 城镇地籍调查技术路线

根据图1所示的技术路线，在城镇地籍调查初期，需要通过遥感影像等明确调查区域；在地形图测量阶段的首级控制网布设阶段，需要应用静态GPS技术进行基线解算控制点坐标；而在调查成果建库以及成果汇总阶段是以GIS技术为基础进行的。可见，3S技术是整个城镇地籍调查的技术基础，对整个调查过程的顺利进行和数据质量的保证起到至关重要的作用。

3 3S技术在城镇地籍调查中的应用实例

3.1 遥感技术（RS）在城镇地籍调查中的应用

广州市在1比2000遥感影像图上进行农村土地调查。同事，在遥感影像上划定城镇调查区域的不同工作单元。如研究区通过遥感影像确定工作单元的图像如下图2所示，黑线范围内即为研究区范围。

图2 城镇地籍调查遥感影像上确定调查工作单元

3.2 地理信息系统技术（GIS）在城镇地籍调查中的应用

在外业调查数据采集结束后的内业处理阶段，数据库建库阶段以及成果汇总统计阶段都离不开GIS系统的空间数据分析处理功能。同时调查成果应用平台的建设也是以GIS系统为基本功能架构展开的。

以CAD地形图中等高线地理要素建库为例说明GIS 技术在城镇调查建库中的应用。

首先，通过ARCGIS打开CAD图形，通过定义查询提取DGX，提起条件为"Layer" = 'DGX'，提取之后导出DGX层，如图3所示。经过格式转换等高线地理要素由CAD格式转化为初步的Shapefile格式。建库准备阶段赋值的子类代码在Shapefile格式下保留在“Thickness”字段内。根据“Thickness”字段保留的子类代码确定唯一的具体地理要素类别实现对属性的批量赋值，等高线的高程值对应着图4中的Elevation字段内容。

图3 等高线建库

图4 由CAD格式转到Shapefile格式下对子类代码的保留

其次确定上表中每种属性与标准库字段内容的对应关系以及各相关属性内容都能赋值成功，此时将上面“建库半成品”导入到已建好的标准空库中：在ArcCatalog中右击DGX标准空图层，选择load命令，在加载数据时选择字段匹配条件即可，如下图5所示。

图5 向标准空图层导入数据

其他字段内容可以根据建库标准对字段内容的规定根据子类代码批量完成，不做赘述。

3.3 全球定位系统GPS技术在城镇地籍调查中的应用

以静态GPS技术在地籍测绘中应用为例来说明GPS在城镇地籍测绘中的应用。

3.3.1 GPS测量技术

GPS测量工作与经典大地测量工作相类似，按其性质可分为外业和内业两大部分。其中：外业工作主要包括选点(即观测站址的选择)、建立观测标志、野外观测作业以及成果质量检核等；内业工作主要包括GPS测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结等。如果按照GPS测量实施的工作程序，则大体可分为这样几个阶段：技术设计、选点与建立标志、外业观测、成果检核与处理。研究区附近有广州市国土局房管局2000年施测的D级GPS控制点：“水口水库”、“水均田”、“大塱小学”、“贤江小学”，经勘查这些点点位保存完好，外业检查这些点点位精度良好，作为本研究区的首级控制，在整个科学城2研究区内均匀地进行E级GPS点布设(平均边长为2000m)，共埋设30个E级GPS点，编号为E00151——E00180，E级GPS点均埋设永久性标石，采用混凝土现场灌制标石或水泥路面刻字标志：标心规格统一采用Ф12mm，长8cm的不锈钢标志，标志顶部刻有“+”标记，作为距离测量与坐标的中心位置。GPS点均需埋设永久性标石，采用混凝土现场灌制标石或水泥路面刻字标志：标心规格统一采用Ф12mm，长8cm的不锈钢标志，标志顶部刻有“+”标记，作为距离测量与坐标的中心位置，E级GPS网观测使用经检查合格的中海达GPS接收机，外业每时段采集数据超过50分钟，记录开关机时间，测站仪器高等相关测站信息，GPS网平差计算采用随机软件进行，平差计算时，按下述内容及要求进行检核计算。

GPS测量是一项技术复杂、要求严格、耗费较大的工作，对这项工作总的原则是，在满足用户要求的情况下，尽可能地减少经费、时间和人力的消耗。因此，对其各阶段的工作都要精心设计和实施。其工作流程如下图6所示。

图6 GPS测量工作流程

3.3.2 GPS测量控制网在研究区的布设

首先，GPS的平面控制网布设。研究区附近有广州市国土局房管局2000年施测的D级GPS控制点：“水口水库”、“水均田”、“大塱小学”、“贤江小学”，经勘查这些点点位保存完好，外业检查这些点点位精度良好，作为本研究区的首级控制，在整个科学城2研究区内均匀地进行E级GPS点布设(平均边长为2000m)，共埋设30个E级GPS点，编号为E00151——E00180，E级GPS点均埋设永久性标石，采用混凝土现场灌制标石或水泥路面刻字标志：标心规格统一采用Ф 12mm，长8cm的不锈钢标志，标志顶部刻有“+”标记，作为距离测量与坐标的中心位置。GPS点均需埋设永久性标石，采用混凝土现场灌制标石或水泥路面刻字标志：标心规格统一采用Ф12mm，长8cm的不锈钢标志，标志顶部刻有“+”标记，作为距离测量与坐标的中心位置，E级GPS网观测使用经检查合格的中海达GPS接收机，外业每时段采集数据超过50分钟，记录开关机时间，测站仪器高等相关测站信息，GPS网平差计算采用随机软件进行，平差计算时，按同步环检核与异步环检核进行检核计算。

其次，布设一级导线与图根。在E级控制网基础上，地形变化较大地区加密一级导线，图根导线点，再加以GPS RTK图根点，以满足测图的要求。

(1)水平角采用方向法观测，一级导线观测3测回，图根导线观测1测回，支点左右角观测1测回；垂直角采用中丝照准法观测，一级导线观测2测回，图根导线观测1测回；斜距采用对向测量，一级导线观测2测回，图根导线观测1测回，支点采用二次棱镜高法各观测垂直角和斜距1测回。

(2)一级导线观部分采用GPS方法进行测量，观测时间为45分钟，GPS平差计算采用随机软件进行，GPS RTK图根点采用二次测量，取其坐标平均值。

(3)本研究区的边角网观测记录采用手工记录,经初步计算和检查后，选用清华山维Nasew V3.0软件进行平差计算，数据输入格式选用HSZ格式，斜距输入，平差选用一次迭代、单次平差。

(4)加密一级导线后，研究区等级控制网联测图如下图7所示。

图7 研究区等级控制点联测图

再次，精度统计坐标平差的各项技术指标统计见表1。精度满足地籍测绘中细部测量的要求。

表1 GPS一级导线网精度

3.4 地籍信息系统的建设

地籍信息系统的建设，以“宗地”为核心，实现地籍信息获取、更新、管理和应用的内外业一体化、全数字化和自动化。可以保证地籍测绘工作高效、持久运转，同时为地籍管理的信息化运行提供坚实的数据基础和安全高效的技术保障。地籍信息系统的建设充分利用信息技术、GIS技术、3S集成技术和WebGIS等技术，结合中心城区地籍调查和业务办公自动化，为城乡一体化的地籍管理提供了基础平台，广州市现有较成熟的地籍管理信息系统运行在业务流程中。

4 结论与展望

3S技术为现代城镇地籍调查提供了新的技术手段，无论数据精度还是调查方式的效率都得到了极大的提高。全球定位系统GPS技术、地理信息系统GIS技术和遥感RS技术在第二次土地调查整个平台上得到了完美的发挥。测绘技术与地理信息系统技术结合是国土信息化建设的关键。随着3S技术以及3S集成技术的进步，必将推动现代城镇地籍调查方法发生重大变化，这对推动国土资源管理信息化建设有重大的现实意义。

[1] 广州市第二次土地调查领导小组办公室.广州市第二次土地调查作业技术指引[M]. 2008：135-187

[2] 广州市国土资源与房屋管理局 广州市测绘管理办公室. 广州市土地基础数据库技术规范(试行版本)[M]. 2009

[3] 广东省国土资源厅. 广东省第二次土地调查技术实施细则[M].2007

[4] 王起刚，祝明坤，王新志. GPS技术在城镇变更地籍调查控制网中的应用[J]. 山东科技大学学报自然科学版2007，26：45 -50

[5] 汤国安，杨昕,等. ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M]. 北京：科学出版社.2006

[6] 陆辉. GPS在地籍控制测量中的应用[C]. 测绘科技信息交流论文集.2007，30(1)：264-266

[7] 邬伦,等. 地理信息系统原理、方法和应用[M]. 北京：科学出版社.2001

[8] HDS2003后处理说明书[P]. 2010

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.188

梁乃明（1966－），男，工程师，从事工程测量及测量技术管理。