农村土地调查数据库的建立和土地利用分析——以怀仁县第二次农村土地调查为例

邹艳红，刘玲玲，姚封

(中南大学地学与环境工程学院，湖南长沙 410083)

农村土地调查数据库的建立和土地利用分析
——以怀仁县第二次农村土地调查为例

邹艳红∗，刘玲玲，姚封

(中南大学地学与环境工程学院，湖南长沙 410083)

以山西省朔州市怀仁县第二次土地调查为例，对农村土地利用数据进行分层结构设计，利用GIS技术进行数据采集和处理，建立了怀仁县农村土地调查数据库。基于该土地调查数据库，对怀仁县农村土地利用现状数据进行分类汇总和统计，分析怀仁县的农村土地利用结构，并通过面积汇总，比较近年来怀仁县的土地利用变化情况，对耕地、林地等各类土地的数量与变化状况进行了综合分析。

农村土地调查；数据采集；数据库管理；土地利用分析

1 引 言

随着社会、经济的快速发展，现有土地调查成果已难以满足新形势下经济宏观调控和国土资源管理的客观需要，2006年12月，国务院下发《关于开展第二次全国土地调查的通知》(国发[2006]38号)，决定自2007年7月1日起，开展第二次全国土地调查[1]。

第二次全国土地调查是伴随着GPS、RS和GIS技术的快速发展而进行的，而且所使用的航片清晰度高、周期短、现势性比较强，并运用现代测绘技术，将土地利用信息数字化，建立具有信息管理、综合分析和评价等功能的土地利用现状数据库，为实现土地资源管理现代化奠定基础。为了建立土地利用数据库管理系统，提高土地科学管理，近年来国内各地区采用GIS软件对所有数据进行管理，以提高土地资源合理规划、利用的水平[1～10]。

作者参与了山西省朔州市怀仁县的第二次土地调查及数据库的建立过程，通过对外业更新数据的采集，利用GIS技术对外业数据进行采集与处理，建立农村土地调查数据库，并利用该数据库对怀仁县的土地利用状况进行分析。

2 怀仁县第二次土地调查的实施情况

2.1 怀仁县第二次土地调查的基本情况

怀仁县地处山西省雁门关外、大同盆地中部，县境西部为山区，中部与东部为平原区，全县国土总面积1 211.46 km2，占全省面积的 0.78%。其中平川占70%，山区占24%，丘陵山坡占6%。全县共10个乡镇，163个村，总人口28.6万人，其中农业人口17.2万人(2006年)。北距历史名城大同37 km，南距新型能源重化工基地朔州市96 km。

怀仁县第二次农村土地利用调查以土地利用更新调查成果为基础，调查全县境内每块土地的位置、类型、面积、权属等状况，掌握各类用地的分布和利用状况；查清全县集体土地所有权和国有土地使用权状况；建立县级土地利用数据库。

2.2 怀仁县第二次土地调查的主要特点与技术流程

第二次全国土地调查是以《第二次全国土地调查技术规程》为技术标准，以现势性的航空或航天遥感资料制作的正射影像图为工作底图，参考土地详查、变更调查的图件、数据等有关资料，采用国家统一的土地分类标准，通过实地调查，查清当前土地利用的类型、面积、分布状况和土地权属状况，掌握真实的土地基础数据，满足经济社会发展、土地宏观调控及国土资源管理的需要。这次调查与以往的农村土地调查相比具有以下特点[1]:

(1)采用先进的GIS、GPS、RS技术，运用先进的测绘技术进行调查，建立信息化的管理系统；

(2)以县为单位，统一采用1980西安坐标系，使用统一开发的系统软件，制定统一的标准。

(3)建立规范化的数据分层，分类编码体系；制定基础地形图，开发海量的矢量数据与栅格数据的基础空间数据管理系统，实现数据的动态管理。

(4)参加这次农村土地调查的是接受过专门培训的国土资源部门的工作人员和在内业处理与建库中接受过专业培训的专业人员进行数据处理与入库工作。

基于第二次全国土地调查的技术标准，确定了怀仁县第二次农村土地调查的主要技术流程如图1所示。

图1 怀仁县第二次农村土地调查技术流程

将外业调查核实的数据基于ArcGIS平台对数据进行采集与处理，利用超图公司开发的土地利用建库系统进行建库，并在土地利用数据库管理系统中对怀仁县的土地利用数据进行管理。将从ArcGIS采集和处理的数据先通过数据的批量格式转换后直接导入数据库建库系统，建立SQL Server数据库实现建库系统与管理系统的衔接。

3 怀仁县农村土地数据库的建立

3.1 土地调查数据库分层与结构设计

(1)数据库分层

为了有效地管理土地利用现状空间数据，有必要对空间数据进行科学的分层。怀仁县土地利用数据库的空间要素采用分层的方法进行组织管理，层名称及各层要素如表1所示。

表1中的行政区划对应的是基础地理信息数据。这次农村土地调查主要是将国家统一下发制作的DOM栅格数据图像作为土地利用图形信息数据提取的主要来源。具体数据采集时，依据下发的DOM数据，先人机交互式进行矢量化，再外业核实，核实后再分层采集行政区界线、界址线、线状地物、地类界线和地类图斑点等图层。

层名称及各层要素 表1

(2)数据库结构设计

农村土地调查数据种类繁多、数据量庞大、数据采集周期长，必须对数据库进行详细设计，包括数据库的内容、组织管理方法和数据字典等。怀仁县土地利用数据库系统的结构如图2所示。

图2 数据库建库系统的结构

(3)建立数据字典

数据字典是用来规范建库属性数据的重要文件，它描述了数据库中的属性字段的属性与组成，规范化数据库的数据描述，减少数据冗余，主要包括各级行政区代码、土地的权属类别、土地利用现状分类代码、行政村及土地权属单位的代码等内容。

3.2 数据的采集与处理

怀仁县土地利用数据库的数据采集主要是对矢量数据、属性数据进行采集。采集的主要内容如下:

(1)矢量数据的采集主要包括基础地理信息数据、土地利用数据、土地权属数据。具体包含以下数据集:

①基础地理信息:包括定位基础、境界与行政区划、地貌(包括坡度图)等；

②土地利用数据:包括地类图斑、线状地物、地类界线等；

③土地权属数据:包括宗地、界址线、界址点等；

以上这些数据的采集基于ArcGIS平台，它以地理空间数据库为基础，实现了图形数据和属性数据的无缝集成。

(2)属性数据是指对土地利用过程中图斑或者线状地物、行政区界线等的属性描述，包括各种表格数据及各种附属说明信息。它的采集是在各个分层中进行的。表2是各个主要图层需采集手工输入的必要属性集。

主要图层需采集的必要属性列表 表2

在数据采集后的数据处理是指对各个采集到的数据进行接边和拓扑处理，主要是指对线图层进行拓扑检查，如地类界线图层在处理的时候，要注意是否出现重复线、重复点、悬挂点以及自相交的情况。具体步骤如下:

①在ArcGIS中的ArcCatalog中找到要建立的工程文件，在工程文件中建立新的数据库。

②在数据库中建立一数据集并确定怀仁县所在的坐标系，然后导入要进行拓扑检查的数据建立拓扑规则。选择的拓扑规则一般是“MUST NOT OVERLAP，MUST NOT HAVE DANGLES，MUST NOT SELF OVRELAP”等。但线状地物图层，进行拓扑检查时，不能选择“MUST NOT HAVE DANGLES”，因为线状地物是允许有悬挂线的。

③建立好拓扑规则后，将拓扑数据集导入，即可找出有问题不符合规则的图层数据。地类界线的拓扑检查如图3所示。

图3 地类界线的拓扑检查

3.3 数据入库与管理

入库前应对入库的数据进行质量检查，系统中需要专门的数据检查工具，实施各种数据检查。数据检查主要包括图形数据拓扑检查、属性检查、面积检查、接边检查等内容。检查数据合格合法之后方可将其导入土地利用数据库。

(2)数据入库

按照土地利用数据库建设标准，建立集影像、图形、地类、面积和权属于一体的全县土地调查数据库及管理系统。由超图公司开发的怀仁县土地利用数据库建库系统的建库流程如图4所示。

图4 土地利用数据库建库系统建库流程

①导入数据字典

在工程建立后，首先要导入数据字典，保证数据库的完备性。

②生成接图表

接图表指这个地区的标准分幅土地利用现状图的图幅接图表，它记录了每个图幅的图名、图号、经度、纬度等信息，也是标准图幅输出的依据。

③导入各图层数据

将各个图层的数据由SHAPE格式转换成SDB格式，导入农村土地利用数据库建库系统。在数据库中除了采集必要的属性数据，还有些属性数据需要补充完善，如标识码作为区分数据的依据，必须进行处理。系统提供了标识码生成功能，可以保证各个层的数据具有唯一的全局标识码；对于一些在数据字典中已经定义的属性项(如地类编码与地类名称、权属单位代码与权属单位名称等)，可以利用编辑好的数据字典来完成属性内容的补充工作；而对于其他属性数据可以使用“更新属性”功能来完成。如“要素代码”属性字段的统一赋值。

④数据质检及进入数据库管理系统

在入库的过程中要注意各个线图层的拓扑检查，各个阶段属性的继承也需要检查，检查后方可将数据库导入管理系统。

(2)数据管理

土地利用数据库管理信息系统采用的是超图开发的土地利用数据库管理系统，该系统主要管理土地利用情况和集体土地权属状况，完成地类变更、统计汇总等工作。土地利用数据库管理系统的主要功能模块如图5所示。它和传统的GIS软件所不同的是具有它专门的特色，特有的功能模块是对于土地利用管理相当有用的报表管理模块、专题图模块、统计分析模块。

①报表管理:管理系统可以生成各种图表，通过图表可以直观地看到怀仁县的土地利用情况，便于进行土地统计分析，为决策提供依据。

②专题图的生成:农村土地管理系统可以生成土地利用专题图，可以直观地看到具体某个乡镇的土地利用现状。

③统计分析:统计分析的目的是对土地利用结构、利用状况和权属状况的区域分布特征、变化规律及发展趋势进行分析，为土地利用、土地开发、土地保护等工作提供决策依据。系统可以直接设定区域范围导入数据进行分析，系统支持SDB、SHAPE、CAD、文本和MIF等数据格式。

在其他模块中主要执行日常土地利用变更和管理，类似出图、出报表、查询等，利用管理系统对怀仁县土地进行分析处理。

图5 管理系统功能模块

4 怀仁县土地利用分析

4.1 土地利用分类

土地利用分类是根据土地利用方式、结构及特点的相似性和差异性，按照一定的原则和依据，划分为一个不同层次的类型结构体系。根据《土地利用现状分类》国家标准，怀仁县农村土地调查数据库采用一级、二级两个层次的分类体系，其土地利用分类标准如表3所示。

怀仁县土地分类标准 表3

根据以上的分类标准，基于该土地利用数据库对怀仁县的土地利用现状进行分析，并和历史数据进行对比，可以了解近年来怀仁县土地利用的变化趋势。

4.2 怀仁县的土地利用结构分析

在数据库管理系统中，可以对耕地、基本农田等各类土地的数量、分布、利用结构及其变化状况进行综合分析，评判土地利用的集约节约程度，预测变化趋势。基于该土地利用数据库，可以进行相关业务的处理。

(1)怀仁县土地利用报表统计及专题图分析

利用数据库管理系统的报表统计与专题图分析功能，可对整个怀仁县农村土地一级分类报表进行分析(如图6所示)及各个乡镇的土地利用专题图进行出图汇总如图7所示，图7中不同颜色代表不同地类。

图6 报表的生成

(2)土地利用结构统计分析

从专题图、报表等数据分析中，可以得到怀仁县农村土地利用结构的分析饼图如图8所示。

图7 何家堡乡土地利用专题图

图8 怀仁县土地利用一级饼图

(3)与以往数据对比分析

从上面的图表中可以直观的看出怀仁县主要是以耕地与林地为主。耕地和林地分别占怀仁县总面积的43.14%、22.52%，而根据怀仁县国土局提供的数据资料，对比一调与二调的数据情况表，可以分析出土地在十几年来的土地变更情况，为进一步科学管理土地提供依据。表4是怀仁县一调和二调土地利用变化情况。

怀仁县一调与二调分类土地面积比较(单位/亩) 表4

从表4中可以看出:怀仁县耕地、林地相对于20年前一调成果减少了；而城镇及工矿用地增加了；由于近10年来修了不少的农村道路、高速公路及铁路等导致交通用地增加；至于其他类型地类的变化是因为人们为了获得更大的经济收益而进行的土地调整。

从统计图可以直观的了解怀仁县的土地利用情况，该系统为土地的合理规划提供了依据，提高了土地管理效率。

5 结 语

山西省怀仁县土地利用数据库的建立与管理是在全国土地第二次调查数据成果的基础上进行的，利用ArcGIS对原始数据进行采集处理，在超图开发的土地利用数据库建库系统中建立土地利用数据库，并在数据库管理系统中对怀仁县的土地利用状况进行统计分析，而且将现有的数据与一调的数据对比分析了近年来怀仁县的土地利用的变化情况。该数据库的完整建立与运行，为怀仁县土地利用总体规划、农用地分等定级和估价等工作提供真实准确、现实性强的土地利用基础数据和图件资料；基于该数据库可以开展土地利用遥感动态监测、土地利用规划、耕地与基本农田、农用地分等定级和估价等相关土地业务工作，有利于合理规划山西省怀仁县的土地利用。

感谢怀仁县国土局和山西省地质调查院在第二次土地调查过程中提供各种实时资料和相关设备。

[1]国务院第二次全国土地调查领导小组办公室.第二次全国土地调查培训教材[M].北京:中国农业出版社.2007. 234～243

[2]黄照强，黄杏元.新一代土地资源信息系统的开发与设计研究[J].计算机应用研究，2003(1):l13～115

[3]王玲，刘海降.基于GIS的石河子市土地利用数据库的建立[J].地理空间信息，2007，5(2):59～62

[4]廖之平.土地利用数据库建设关键问题分析.测绘与空间地理信息，2007，30(5):75～80

[5]陈爱斌，吴卫华.县级土地利用数据库建设技术方法[J].山东国土资源，2003(6)

[6]常睿春，郭科，陈聆.ARCGIS在土地利用数据库建设中的应用.国土资源科技管理，2008(10)，25(5):113～116

[7]刘伟，严琳，张莉等.县级土地利用数据库建设[J].测绘与空间地理信息，2005，28(6):72～74

[8]钟星，袁春等.宣恩县1∶10 000土地利用更新数据库的建立[J].资源与产业，2008(8)，10(4):54～57

[9]陈莉莉，周国祥，杨友长等.基于GIS土地利用数据库的研究与设计[J].计算机技术与应用进程，2008.360～363

[10]TD/T 1016－2007.土地利用数据库标准[S].

[11]蒋云良.基于GIS的土地信息系统的设计与实现.计算机工程与应用，2000.11.164～166

[12]李满春，余有胜，陈刚等.土地利用总体规划管理信息系统的设计与开发.计算机工程与应用，2000.08.144～146

[13]岳键，张雪梅.关于我国土地利用分类问题的探讨[J].干旱区地理，2003.26(l):78～79

[14]刘黎明，张军连.土地资源调查与评价[M].北京:科学技术文献出版社，1994

Establishing Rural Land Survey Database and Land Use Analysis

Zou YanHong，Liu LingLing，Yao Feng
(College of Geoscience＆Environment Engineering，Central South University，Changsha 410083，China)

The second land survey of Huairen county of Shuozhou City，Shanxi Province as a case study，Huairen county land use database has been established by designing hierarchical structure for the rural land use data，which were acquisited and processed by GIS technology.Based on the land survey database，the current land use in rural areas are classified and aggregated to analyse the rural land－use structure in the Huairen county.By compared with Huairen county land use in the past，the amount of land use and the changes in cultivated land，woodland etc.are comprehensively analysed.

rural land survey；data acquisition；database management；land－use analysis

1672－8262(2010)02－13－06

P208

A

2009—09—10

邹艳红(1971—)，女，博士，副教授、硕士研究生导师，主要从事GIS在国土资源信息管理中的应用研究。

国家自然科学基金(the National Natural Science Foundation of China under Grant NO.40571122)