河南省“三调”界线图制作与控制面积确定技术探讨

李彬彬 桓高峰 孙 莉

（1. 河南省测绘工程院，河南 郑州 450003；2.许昌市国土资源局，河南 许昌 461000）

1 引言

土地调查是我国法定的一项重要制度，是全面查清土地资源的重要手段。目前，中国的经济发展已经进入新常态，不动产统一登记、生态文明建设以及自然资源资产管理体制改革等工作受到高度重视，这些都对土地基础数据提出了更高、更精准、更细致的要求。目前，我国已经启动“三调”，目的是在第二次全国土地调查成果基础上，进一步细化和完善全国土地利用基础数据。通过对第二次全国土地调查行政界线的收集、更新、检查、修改，2000国家大地坐标系转换及最新年度资料变更，制定出“三调”的控制界线。

土地调查界线的整体技术流程可归纳为：利用ArcGIS平台系统，对河南省控制界线进行拓扑、合并、分割等，制作出数字化县级调查界线，并计算出1∶5000分幅图每一幅的理论面积与控制面积，最后利用计算出的“三调”控制面积套合“三调”底图，确保界线内图斑面积总和符合控制面积。

由于第二次全国土地调查完成已将近十年，“三调”界线应使用最新年度土地变更调查界线。各级调查界线如有变化，必须报相关部门批准后方可调整。县级行政区的变化应以民政部门的数据为准。每个县收集数据后需对数据进行整理。本文以河南省土地调查界线图与控制面积的制作为例，结合《 河南省第三次土地调查实施方案》等文件，介绍了土地调查界线的制作与计算控制面积的实践过程，并对制作流程进行了分析。

2 工作流程

2.1 消除缝隙与重叠

土地界线有变更的县界，会产生县与县之间界线不接边的问题，这需要人工逐一进行处理。县界不接边问题大致可分为两类：缝隙与重叠。

2.1.1 缝隙

缝隙，是指县界接边处的空洞，可以利用ArcGIS软件查出这种空洞，并根据空洞的大小进行处理。具体处理方法如下：

（1）1—10平方米的空洞，是测量精度误差或内业编辑误差，可以通过内业直接填补空洞，并选择与节点少的相邻县合并。

（2）10—2000平方米的空洞，是指界误差或测量位置偏差，需要通过影像分析，确定是否需要出外业解决。若需要出外业，则可采用实地核查等方式进行处理。

（3）2000—10000平方米的空洞，属于界线位置不同，必须出外业进行核实，核实后再将数据返回内业进行处理编辑。

（4）10000平方米以上的空洞，出现的概率很小，一般属于界线争议或漏查。一旦出现，就属于重大缺漏，必须从数据根源进行核实，确定是界线调整还是数据缺漏等。核查清楚后再对数据进行处理，最终达到“三调”界线技术设计要求。

2.1.2 重叠

重叠，顾名思义就是面与面之间重合的部分，使用ArcGIS软件相交功能，将县与县之间重合的部分提取出来。提取的每一处重叠都有两个面，可通过合并来消除重叠面，合并之后打散，再提取最终的重叠面，最后依据缝隙分类面积的处理方法逐一处理。

2.2 拓扑检查

为取得更精确的数据成果，用ArcGIS软件处理好之后还需要对数据进行拓扑检查，在Arclatalog中设置相应的拓扑容差，可以查出未接边的县界。当拓扑容差设置为0.0000009米时，会发现有些边还存在缝隙或重叠现象，原因是每个县界的节点数众多，数据量大，无法实现每个县界上的节点一一对接；在实际制作过程中将拓扑容差设置为0.001米，再进行拓扑检查，县与县之间就不存在缝隙或重叠现象，制作出来的数据也符合“三调”界线制作成果规定。

2.3 坐标系转换

“三调”的平面坐标系采用2000国家大地坐标系，采用3°分带，投影面采用参考椭球面，投影方式采用高斯-克吕格投影。而此次制作界线，河南省国土资源厅下发的分县数据为2016年县级政区界线，数据格式为SHP格式，采用的是1980西安坐标系，因此必须对数据进行换带处理。

此次“三调”界线的制作采用二维七参数转换模型进行转换，涉及三个平移参数、三个旋转参数和一个尺度变化参数。转换的主要步骤为：模型选择、重合点的选取、GNSS联测、转换数学模型建立、坐标系统转换参数计算、界线数据坐标转换、成果转换精度检测等。转换公式如下：

式中：e2是第一偏心率的平方,无量纲；M，N分别是子午圈和卯酉圈的曲率半径，单位为米；

B，L，ΔB，ΔL分别是同一点位纬度、经度，及其在两个坐标系下的纬度差、经度差，经纬度及其差值的单位均为弧度；

是角度与弧度间的转换量，单位是弧度秒，是椭球长半轴和长半轴差，单位为米；

f，Δf 是椭球扁率和扁率差，无量纲；

Tx，Ty ，Tz 是平移参数，单位为米；

Rx，Ry，Rz 是旋转参数，单位为弧度秒；

D是尺度参数，无量纲。

2.4 调查界线图制作

处理好界线数据，并将坐标转换为2000国家大地坐标系之后，利用ArcGIS软件把每个县依界线分开，以县为单位建立一个文件夹，依据此次调查要求的比例尺大小，将数据插入到1∶5000标准分幅图上，建立标准分幅行政区域调查界线数据层作为调查范围的控制界线，保存格式为shapefile，每个县分别有界线和分幅图两个数据。

2.5 计算图幅的理论面积与控制面积

2.5.1 理论面积

此次数据以1∶5000分幅，在CAD中计算出界内每一幅图的理论面积，理论面积以平方米为单位，保留小数点后一位。

计算公式如下：

式中：a是椭球长半轴(单位：米)，b是椭球短半轴(单位：米)；

ΔL是图幅东西图廓的经差（单位：弧秒）；（B2－B1）是图幅南北图廓的纬差（单位：弧度）；Bm=（B1＋B2）/2，Bm是图幅南北图廓的纬度平均值(单位：弧度)。

2.5.2 控制面积

用图幅的理论面积为控制，以标准分幅图为单位，计算控制面积，即计算图幅被矢量数据界线划分开后各自的椭球面积。图幅内各方控制面积之和等于图幅的理论面积，并将计算的各方控制面积保存在标准分幅行政界线层的数据中，作为图幅中各行政区域的控制面积，就可得到每个行政区域界线所在图幅的破幅控制面积[1]。

控制面积的计算公式为：

其中：A，B，C，D，E 为常数，按下式计算:

式中：a是椭球长半径(单位：米)，b是椭球短半径(单位：米)；

ΔL是图块经差(单位：弧度)；

（B2－B1）是图块纬差(单位：弧度)；

Bm=（B1＋ B2）/2。

3 结束语

通过对第二次全国土地调查数据进行重新收集、更新，利用ArcGIS软件对数据进行接边检查，对不接边的数据进行分类，再由人工逐一解决缝隙与重叠问题，并将数据的坐标系转换成2000国家大地坐标系，达到“三调”要求的界线图数据。项目以图幅的理论面积为控制，计算被矢量数据界线划分后各自的椭球面积，进而计算出控制面积。控制面积的制作能更严格把控“三调”每一处地类图斑的面积，确保在相同比例尺分幅中相应地类面积总和等于控制面积。河南省“三调”界线图的制作与控制面积的确定，可以清晰、直观地表示各县的地理位置，为“三调”的顺利推进打下良好基础，也大大减少了今后界线数据的更新与维护工作。

[1]李存文,吕宝奇.河南省第三次土地调查项目调查界线制作及控制面积确定项目专业技术设计书[R].2017.