第三次全国国土调查基础资料利用要点分析

尹 磊

(贵州省地矿局测绘院，贵州 贵阳 550018)

0 引 言

第三次全国国土调查(以下简称“三调”)即最新一轮的全国性土地利用现状调查，于2017年开展工作，旨在第二次全国土地调查成果的基础上，统筹综合利用现有多源异构基础资料，深度分析挖掘现有基础数据，形成细化、完善的全国土地利用基础数据库，掌握翔实准确的土地利用现状和土地资源变化情况，进一步为生态文明建设、国土空间规划等相关国家性长足工作提供基础成果支撑。前期基础资料的收集归档与利用是“三调”调查任务的基础，需搜集原林业、草原、土地、规划、测绘等多部门的基础资料并整理以支撑后期工作开展，然而在“三调”工作开展过程中，原有基础资料的缺失和梳理分析不足，导致了“三调”工作开展的效率较低、成果质量欠佳等问题，影响了工作的有序推进以及成果应用的时效性。因此，在开展具体调查工作前期，收集、整理、分析及利用调查所涉及的基础资料，在整个“三调”工作中尤为重要。

1 “三调”工作介绍

1.1 主要任务

“三调”工作是在第二次全国土地调查成果基础上，按照国家统一标准，利用遥感、测绘、地理信息、互联网等技术，统筹利用现有资料，以正射影像图为基础，实地调查土地的地类、面积和权属，全面掌握各种地类分布及利用状况；细化耕地调查，全面掌握耕地数量、质量、分布和构成；开展低效闲置土地调查，全面摸清城镇及开发区范围内的土地利用状况；建立互联共享的土地调查数据库，完善各级互联共享的网络化管理系统；健全土地资源变化信息的调查、统计和全天候、全覆盖遥感监测与快速更新机制。主要调查任务包括：①土地利用现状调查(包括农村土地利用现状调查和城镇村庄内部土地利用现状调查)；②土地权属调查；③专项用地调查与评价；④土地利用数据库建设；⑤成果汇总。见图1。

图1 第三次全国国土调查主要任务Fig.1 Main tasks of the third national land survey

1.2 主要工作内容

“三调”主要工作内容包括：①基础资料收集与调查准备工作；②宣传与培训；③获取及收集遥感影像资料和生产正射影像图；④调查信息提取和调查底图制作；⑤开展农村土地利用现状的城镇村庄内部土地利用现状调查；⑥权属界线上图与补充调查；⑦专项用地调查与评价；⑧海岛调查；⑨建立国土调查数据库及共享服务云平台；⑩统一时点变更；成果汇总及统计分析；调查成果质量核查及验收；调查工作总结及成果上报。

1.3 基础资料

“三调”基础资料涉及行业领域广，涉及到国土、规划、住建、农业、林业、交通、水利、旅游、发改、矿产、民政等众多领域，资料类型繁多，存在资料格式与坐标系统不统一，且资料遵循的技术标准不一致等问题。搜集“三调”工作的基础资料，总结得到“三调”工作基础资料主要的种类、数据格式及坐标系统如下。

1.3.1 主要种类

“三调”基础资料主要种类包括：数字正射影像图、第二次全国土地调查年度变更数据、国家内业提取图斑、各级行政界线、田土坎测评系数、坡度数据、基本农田数据、土地利用总体规划数据、城乡规划数据、林业调查数据、退耕还林数据、石漠化调查数据、交通运输资料、水力资源资料、临时用地批准资料、建设用地批复资料、城镇外国有土地登记成果、不动产登记确权资料、集体土地所有权确权登记成果、自然保护区资料、生态保护红线资料、国家公园资料、湿地公园资料、森林公园资料、风景名胜区、饮用水水源地、其它禁止开发区、水产种植保护区、控制点数据等。

1.3.2 主要数据格式

“三调”基础资料主要数据格式有：①CAD的DWG、DXF格式；②ArcGIS的SHP、MDB、GDB格式；③MapGIS的WP、WL、WT格式；④SuperMap的UDB格式；⑤VCT中转格式；⑥栅格数据的TIF、IMG格式；⑦文本资料的DOC、PDF、XLS、TXT等格式。

1.3.3 主要坐标系统

“三调”基础资料数据坐标系统主要有：①北京54坐标系；②西安80坐标系；③WGS-84坐标系；④城市独立坐标系；⑤2000国家大地坐标系。

2 基础资料利用要点分析

对基础资料进行合理的分析，挖掘出可直接利用或间接参考的有用信息，是有效利用基础资料、提高作业效率、保证成果质量的前提。针对“三调”工作中存在的基础资料分析和利用不足的问题，对“三调”基础资料利用要点进行分析，为今后的国土调查相关工作提供已有的技术经验和案例参考，将有助于国土调查工作的项目管理和技术实施。以下从数据格式转换、坐标系转换、关联性分析3个方面对“三调”基础资料利用要点进行分析。

2.1 数据格式转换

“三调”基础数据格式转换是将各行业领域同种类型的数据转换至统一的数据格式，为基础资料坐标转换与关联性分析提供数据格式基础。数据格式转换的目标格式一般从数据格式的通用性、易操作性、无损转换等方面进行综合分析考虑，使用通用、易操作、常用软件间可无损转换的数据格式作为基础数据整理利用的目标格式。目标格式的选取是数据格式转换工作的要点。

基础资料矢量数据转换目标格式常采用ArcGIS的Shapefile、Coverage和Geodatabase格式，3种格式在ArcGIS中能够方便的互相转换，且Geodatabase格式基于规则的拓扑关系管理机制，把效率、功能、灵活性和可扩展性结合得恰到好处，其数据模型更具先进性和智能化，在常用矢量数据格式间能做到无损格式转换。栅格数据转换目标格式常采用ESRI TIF格式，该种栅格数据格式具有应用广泛、不依赖于硬件、压缩方案可选、可移植、可扩展性等特点，能够满足“三调”工作在栅格数据的存储、移植、扩展等方面的需要。文本数据采用常用的DOC、XLS、TXT格式进行整理转换，该系列数据格式不但能做到操作简便高效，还具有存储检索便捷等特性。扫描文件统一采用PDF格式进行转换整理。

2.2 坐标系转换

坐标系转换包括同一基准下不同坐标形式之间的转换和不同基准不同坐标系统之间的转换。同一基准下坐标转换实质上是同一点的不同坐标形式之间的转换，利用确定的转换公式可以直接实现，并且当所有参数已知的情况下，不会损失数据的准确度。坐标基准转换指不同椭球基准面之间的坐标转换，由于它们之间没有确定的数学关系，需要一定数量已知2套坐标的公共点，通过转换模型公式计算转换参数，然后利用所求得的转换参数进行不同基准不同坐标系统数据间的转换。

“三调”调查技术规程要求成果数据的坐标系统使用2000国家大地坐标系，所以基础资料坐标系转换的目标坐标系为2000国家大地坐标系。坐标系转换的步骤可分为：资料准备、数据整理与分析、选择坐标公共点、确定转换模型、编制转换方案、计算转换参数、数据转换与转换精度评定。坐标系转换过程中公共点的选取、转换模型的选择及转换参数的求解是基础资料坐标系转换工作的要点。

2.2.1 公共点选取

在选取求解转换参数的两套坐标公共点时，由于粗差点会明显扭曲和减低转换参数的确定精度，因此必须先对公共点中的粗差点进行剔除。当公共点较多时，公共点的精度也可能不一致，选取所有的公共点与只选用部分点时转换的结果也有较大差异，需对公共点进行必要的分析和筛选。为提高基础资料坐标转换精度，应尽量减少精度较低的公共点的数量，使所选取的公共点均匀地分布于整个控制网中，并将待转数据全部包含于控制网内，避免外推计算使数据坐标转换误差成几倍甚至几十倍地放大。

2.2.2 转换模型选择

二维平面转换模型原理比较简单，适用于不考虑坐标高程精度的小区域，在公共点附近转换数值稳定可靠，常用模型有相似变换四参数法。不同坐标系的三维转换模型较多，常用的有布尔沙模型(B模型)、莫洛坚斯基模型(M模型)和武测模型(W模型)。在用来求解转换参数的公共点坐标精度得到保障的情况下，通过平面转换模型和空间转换模型都可以得到较高的转换精度。三调”基础数据坐标系转换过程中，应根据实际情况选择适当的坐标系转换模型，减少因坐标转换导致的数据精度损失，以确保转换后数据保持较高的精度。

2.2.3 转换参数求解

不同大地坐标系间的转换方法可分为直接转换法和间接转换法。间接转换法首先将投影坐标进行高斯反算，获得同一椭球的大地坐标；再将大地坐标转换至空间直角坐标系；利用转换模型计算不同空间直角坐标系间的转换参数，转换求得新的空间直角坐标；再将新的空间直角坐标转换至新的大地坐标系；最后将新的大地坐标进行高斯正算获得目标坐标系的投影坐标。

根据选取的转换模型建立基础资料坐标系转换模型，使用收集整理的公共点数据计算各类型坐标系间转换参数的最小二乘解，依据确定的转换方案进行基础资料坐标系转换，并对其转换结果进行坐标向量残差中误差和点位中误差的精度评定，求取不同坐标系间最优转换参数。

2.3 关联性分析

数据关联性分析指从数据获取和制作方法以及内容指标的对应关系进行定性分析，明确2种数据各自的特点、差异性、相关性以及互补性，剔除无用数据与冗余信息，挖掘出可直接利用或间接参考的有用信息，进而建立数据图层间及图层字段间的对应关系是“三调”基础数据关联性分析的要点工作，数据关联性分析见表1。

表1 “三调”基础资料关联性分析图层对应关系表Tab.1 Table of basic data from “the 3rd survey” and correlation analysis layers

3 结 语

该文对“三调”工作的主要任务和内容进行了详细介绍，在此基础上从涉及的行业领域、资料种类、数据格式和坐标系统方面分析并总结了“三调”基础资料多源异构的特点，进一步探讨“三调”基础资料利用在数据格式转换、坐标系统转换及关联性分析3方面的工作要点，旨在为今后的国土调查工作提供经验参考，主要结论如下：

(1)目标格式的选取是数据格式转换工作的要点，直接关系基础资料利用利用率及作业效率；

(2)坐标系转换过程中公共点的选取、转换模型的选择及转换参数的求解是基础资料坐标系转换工作的要点；

(3)基础资料与成果数据对应关系定性分析，剔除无用数据与冗余信息，挖掘可直接利用或间接参考的有用信息，建立数据图层间及图层字段间的对应关系是“三调”基础数据关联性分析的要点工作。