农村土地调查内外业一体化系统设计与实现

牛利斌，刘 涛，香玫元

（1.兰州交通大学 测绘与地理信息学院，甘肃 兰州 730070）

农村土地调查内外业一体化系统设计与实现

牛利斌1，刘 涛1，香玫元1

（1.兰州交通大学 测绘与地理信息学院，甘肃 兰州 730070）

为了提高传统农村土地调查技术的作业效率、降低人为误差、减少人员数目和经费支出，同时解决飞地问题，以高程点数据和遥感影像为基础数据，通过ArcGIS软件和SketchUP软件，运用VS.NET、ArcGIS Engine、数据库等技术，提出了农村土地调查内外业一体化系统的总体设计方案，开发实现了部分功能；最后将系统进行了实际应用，取得了良好的效果。

土地调查；内外业一体化；ArcGIS；SketchUp

1 传统技术和内外业一体化系统的比较

1.1 传统土地调查技术

基于3S技术进行土地调查的工艺流程和方法为：采用GPS实测控制点或大比例尺地形图上采集的地物点和DEM为控制、纠正基础，对作业区域的遥感卫星影像进行正射纠正，制作 1∶10 000 等标准分幅DOM 调查底图；以数字正射影像图（DOM）为土地调查工作底图，数字转绘行政、权属界线，按照新土地分类标准，采用内外业相结合的调查方法进行土地调查，数字化清绘外业调查图，用其直接编辑土地利用图，构建土地利用数据库；经检查验收，进行成果汇总[2]，其流程如图1所示。

深入了解和分析传统土地调查的各个生产环节，主要有如下缺陷：

1）土地调查需调查人员进行实地调查，然而调查人员大多不是本地人，对本地的地形地貌不是特别清楚，同时由于时间有限或道路难走等原因，很多地方调查人员不能亲临现场，增大了调查成果的误差。

图 1 传统土地调查流程图

2）一般来说，外业调查、补测和内业操作的人员是分开的，内业操作人员有时不能完全解读外调人员手绘的DOM调查底图上的信息，需外调人员多次配合查证；或由于时间的关系，内业操作人员会根据自己的理解来进行数字清绘和图形编辑，增大人为误差。

3）在外调时存在诸多问题，例如飞地，它有交叉分布、面积不等、形状不规则、归属不明等独特性，是外业调查人员最头疼的问题。

1.2 内外业一体化系统

鉴于在传统土地调查中存在的以上问题，本文提出了一种新方案，将传统土地调查中的外业调查和补测、数字清绘和图形编辑、基本农田上图核查3个步骤用一个内外业一体化系统来代替，设计思想如下：

首先，通过GPS-RTK控制测量获得区域主要控制点的高程信息，因GPS-RTK具有精度高、方法先进、作业效率高、作业成本低等优点，所以GPS-RTK 控制测量方法对农村土地调查很适用[5]。然后，可运用ArcGIS软件中的ArcScene模块生成三维模型，在模型上加载影像图，使其更加逼真，同时加载起关键作用的标志建筑物，以作参考和定位之用。最后，通过当地干部的配合，开展基本农田调查和集体土地所有权确权等工作，一边进行指认一边进行数据编辑，减少了调查人员的劳动强度，缩短了调查时间，降低了调查费用，提高了调查精度。通过将外业调查和内业处理合二为一，避免了外业调查和内业处理的脱节，很好地保证了调查的顺利进行。因为内外业一体化不是通过一张传统的纸质DOM调查底图来进行调查，调查人员利用三维模型作为参考，可方便、快捷地在二维窗口中进行编辑，这样飞地将不会变成一个遗留问题。新方案如图2所示。

图2 内外业一体化系统支持的土地调查流程图

2 系统数据及数据库

2.1 遥感影像的配准

首先，采用 GPS 实测控制点或大比例尺地形图上采集的地物点和 DEM 为控制、纠正基础，对作业区域的遥感卫星影像进行正射纠正，制作1∶10 000等比例尺标准分幅 DOM 调查底图；然后，以DOM为土地调查工作底图，在二维窗口中的地图视图中进行数字转绘行政、权属界线，按照新土地分类标准，直接编辑土地利用图，在版式地图中生成各种专题地图，构建土地利用数据库；最后，经检查验收，进行成果汇总[2]。

2.2 三维模型的生成

通过已获得的高程信息，运用ArcGIS软件中的ArcInfo模块产生TIN表面模型或DEM表面模型；然后在地面模型上添加其他要素，如CAD、3DMax、SketchUP等模型数据。由于三维模型仅起参考地物的作用，相比其他几种建模软件，SketchUP有建模速度快、模型逼真、数据量小、定位精度高等优点，因此将SketchUP选为本系统的三维建模软件。

在ArcGIS中显示三维模型需启用ArcScene模块，首先在ArcScene中加载在ArcInfo中生成的TIN表面模型；然后加载SketchUP三维模型，同时还可在地形上叠加遥感卫星影像，使地形表现得更为逼真；最后将ArcScene中建好的模型保存成sxd格式，该模型将会在系统的三维窗口中被打开。

2.3 系统数据库

本系统所用于存储三维模型数据的数据库是Geodatabase。它是Arclnfo 8引入的一种基于关系数据库的地理空间数据模型和一体化管理的空间数据库，是一种全新的、面向对象的空间数据模型。采用面向对象技术将现实空间地理要素抽象为若干对象类组成的数据模型，对象类之间建立关联，对矢量、栅格、三维表面、网络、地址等进行统一的描述。SketchUp通过其插件Google SketchUp Pro 6 GIS Plug-in能很好地与ArcGIS实现交互，生成Multipatch数据格式文件，该文件可直接导入ArcGIS的Geodatabase数据库中。二维数据存储在shp格式的文件中，可根据需要对其进行地图编辑和属性修改。

3 内外业一体化系统总体设计和主要功能

3.1 系统总体设计

系统所用的数据为高分辨卫星遥感影像、Geodatabase数据库。系统共分地图视图、版式地图和三维视图3个窗口，地图视图主要进行属性编辑、属性修改、空间查询等操作；版式地图主要进行专题地图设计，主要实现比例尺、图例、指北针、地图打印、输出图表等功能；三维视图主要进行关键建筑物空间查询、对TIN地面模型进行坡度分析、坡向分析、通视分析、视屏输出、二三维联动等操作[6,7]。

3.2 系统主要功能

3.2.1 空间数据编辑

本系统主要使用EngineEditorClass类并结合EngineEditor对象接口实现了一个简单的编辑工具条，工具条的主要功能有开始编辑、保存编辑、结束编辑、编辑绘画、编辑修改、要素复制、要素粘贴、要素删除、要素捕捉等。

3.2.2 属性修改

在对话框中的TreeView1控件中显示被选择要素的属性字段，选择所要修改的字段，但FID或者Shape字段不能被修改。通过如下代码可实现对所选字段的修改：

3.2.3 地图打印

地图打印输出包括3方面内容，分别是页面设置、打印预览和打印功能。利用微软提供的PageSetupDialog、PrintPreviewDialog、PrintDialog三个控件和ArcGIS Engine提供的Printer、Paper和PageLayoutControl三个类，就能完成地图打印所涉及的内容。

3.2.4 三维分析

本系统中实现的三维分析功能包括坡度分析、坡向分析和通视分析。在ArcGIS Engine中，定义三维分析方法的接口是ISurfaceOp，以上3种分析方法对应的接口方法名称分别为Slope、Aspect、Visibility。

4 结 语

本文在传统土地调查流程的基础上，通过开发基于3S的农村土地调查内外业一体化系统，对传统的作业流程做了一些改进，从而很好地解决了现实工作中存在的诸多问题。但因本系统只是一个实验系统，有些功能还有待完善，如地图排版，编辑工具等，需要以后继续改进。

[1] 宋建珍,赵全磊,吴建民.内外业一体化成图的若干思考[J].测绘通报，2005(7):29-31

[2] 夏先丽,杨轶.内外业一体化调查方法在土地调查中的应用[J].地理空间信息，2009,7 (4): 15-17

[3] 彭正涛.农村土地调查全野外与内外业一体化综合技术研究[J].科技资讯，2010(24): 223 -224

[4] 陈美华,罗亦泳,张立亭,等.农村土地调查基础数据采集与处理[J].测绘科学，2010，35(4): 207-209

[5] 鲁雨先,白思建,王文党. GPS- RTK 控制测量在农村集体土地调查中的应用[J].科技信息，2012(35):586-587

[6] 李崇贵.ArcGIS Engine组件式开发及应用[M].北京：科学出版社,2012

[7] 郑亚慧. 基于GIS内外业一体化河道成图系统开发研究[J].人民长江，2009，40(13):73-75

Design and Implementation of Field and Indoor Integration System of Rural Land Survey

byNIU Libin

In order to raise work efficiency, reduce personal error,decrease workers and funds expenditure in the traditional land survey,and solve the problem of enclave,based on the elevation data and remote sensing image, this paper proposed a general design scheme for this field and indoor integration system of rural land survey and developed partial functions using the combination of ArcGIS and SketchUp, with the VS.NET, ArcGIS Engine, and database technology,and applied the system in practice with good result.

land survey,fi eld and indoor integration,ArcGIS,SketchUp

P208

B

1672-4623（2014）02-0062-03针对传统土地调查技术效率低下的问题，许多学者进行了大量研究并提出一些卓有成效的方法。宋建珍等对内外业一体化成图作业流程进行了探讨[1]；夏先丽对内外业一体化技术在第二次国土调查中的应用进行了总结[2]；彭正涛对2种作业方法进行了比较[3]。除了全国范围内的土地调查，个别地区还开展了诸如集体土地所有权、建设用地所有权、宅基地所有权等土地调查项目[4]。本文改进了传统土地调查流程，基于3S技术设计了农村土地调查内外业一体化系统以提高土地调查效率，保证项目质量。

10.11709/j.issn.1672-4623.2014.02.022

2013-08-07。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（41201476）。

牛利斌，硕士，主要研究方向为地理国情监测。