北京市第三次全国国土调查关键技术及应用

郑 越 刘清丽 许永强

(1. 北京市测绘设计研究院, 北京 100038;2. 城市空间信息工程北京市重点实验室, 北京 100038)

0 引言

第三次全国国土调查是中国特色社会主义进入新时代后的一次重大国情国力调查,要求摸清我国自然资源基础家底,查清耕地和永久基本农田状况、城乡各类用地状况、各类土地的所有权和使用权状况,全面掌握真实、准确、可靠的基础数据,加快推进自然资源统一调查,统一调查分类和调查标准,全面查清各类自然资源在国土空间上的水平分布,形成一张底版、一个平台、一套数据的调查成果,健全国土数据库和管理系统,把调查成果应用于各相关部门的管理和经济社会发展的各个领域[1-5]。

开展北京市第三次全国国土调查是全面查清当前全市土地利用状况,掌握真实准确的土地基础数据,进一步完善国土调查、监测和统计制度,建立“信息共享、平台统一、查管兼容”的城乡一体化国土调查数据信息平台,满足生态文明建设、空间规划编制、供给侧结构性改革、宏观调控、自然资源管理体制改革和统一确权登记、国土空间用途管制、国土空间生态修复、空间治理能力现代化和国土空间规划体系建设等各项工作的需要[5-10]。

1 工作特点

北京市第三次全国国土调查开展的服务工作围绕影像数据制作、坡度数据制作、数据坐标转换、国土调查生产、市区两级数据库建设、图件编制、数据库管理及数据分析与共享服务平台建设、变更调查机制研究、国土调查数据分析评价等构建自然资源调查监测体系等形成了北京国土调查工作特色。

(1)针对北京特大城市发展需求与国家规范要求,在结合二调以来北京市工作特点,编写《北京市第三次全国国土调查工作分类认定指南》制定地类认定原则、调查要求、细化标准为北京市三调工作口径奠定基础;制定《北京市第三次国土调查采集数据提交规范》标准,为保障北京市第三次全国国土调查采集数据顺利提交,结合北京市第二次全国土地调查工作经验,充分考虑我市第三次全国国土调查工作实施进度,对北京市第三次全国国土调查采集数据提交内容、格式、程序、成果质量要求等予以规范,建立北京市国土调查标准体系。

(2)根据国家和地方标准,制定项目技术设计流程(图1)、完善自主软件开发平台,针对影像生产、地类调查、市区数据库建库、图件编制、应用开发、土地变更等摸索完善全流程技术体系建设,为北京下阶段两统一与自然资源调查监测体系的构建提供支撑。

图1 项目技术设计流程

(3)基于国土调查规范标准为国家2000坐标,其地方数据包含西安80、北京54、北京地方等多坐标系统和多种图形数据格式等的不同情况,根据需求自主研发软件坐标转换工具构建转换模型,实现各类数据与国家2000坐标系进行无缝衔接。

(4)保障调查成果真实准确,采用工艺化技术流程、统一内外业制图作业软件、总结各类技术问题口径,控制阶段性成果质量、利用“回头看、统一时点”等完善数据成果。

(5)市区两级数据库质量保障,自主研发辅助建库及库前、库后转换,地方与国家软件相互校验的质检,为北京市分散调查和统一建库工作提供全流程保障。

(6)通过北京市第三次全国国土调查数据分析评价和自然资源调查监测体系构建课题的研究,为形成国土调查监测评价指标体系以及调查监测体系方案提供支撑,为后续的年度国土调查工作的分析应用做好保障服务。

2 技术保障

根据第三次全国国土调查的总体技术路线要求，为影像服务、坐标转换服务、土地调查生产等从前期准备到后期分析共十余项作业子项目,确保北京市第三次国土调查工作有序展开和成果真实准确。

2.1 前期准备服务

2.1.1三调基础影像制作服务

在接收国家下发卫星影像的同时,北京优先采用时相较新、无遮挡等影像数据,以北京二号卫星影像数据为主,为提升影像精度选用2016年0.2 m、2017年0.5 m航空正射影像,通过影像匹配方式开展正射影像制作，完成一张图拼接。

2.1.2坡度数据制作服务

根据北京市国土变更调查采集作业区需求,完成北京市坡度数据制作,满足耕地等计算工作。主要采用1∶1万数字高程模型(DEM)制作高程带分级图,当1∶1万DEM 数据不能完全覆盖无法满足需求时科采用1∶5万DEM 进行适当补充工作。

2.1.3坐标转换服务

其地方数据包含西安80、北京54、北京地方等多坐标系统和多种图形数据不同格式,根据需求自主研发软件坐标转换工具构建转换模型(图2),解决不同框架下的矢量、文本、栅格、三维模型等地理信息数据的基准统一,实现各类数据与国家2000坐标系进行无缝衔接,有效地为各作业单位和分局做好转换服务。

图2 坐标转换关系图

2.2 国土调查生产数据采集

国土调查生产数据采集工作严格遵守技术依据、执行技术标准,紧密结合北京市调查特点,采取了内-外-内的作业思路。

2.2.1工作底图制作

主要包括地类分类对应表的建立、地类转换、数据叠加、线状地物图斑化、内业地物判读勾绘等。底图制作流程如图3所示。

图3 底图制作流程

2.2.2权属数据整理与更新

结合北京市农村集体资产清产核资工作和地籍调查工作,将全市农村集体土地确权登记颁证、不动产统一登记等成果落实在国土调查成果中。权属调查内容只针对土地,不包括地上物及地下空间部分。以不动产存量数据整合成果为基础,结合日常土地确权、不动产登记工作,对已有权属数据分类处理,形成三调初始宗地层。

2.2.3调查与“互联网+”举证

土地利用现状调查主要采用的综合调绘法,是内业判读、外业调查补测和内业建库相结合的调绘方法。外业调查举证主要包括外业举证包及硬件准备、调查调绘与“互联网+”举证、调查结果认定等。使用带卫星定位和方向传感器的手机,利用全国三调办统一下发的“互联网+”举证软件,对需举证的图斑地块拍摄包含图斑实地卫星定位坐标、拍摄方位角、拍摄时间、实地照片及举证说明等综合信息的加密举证数据包,上传至统一举证平台。流程如图4所示。

图4 “互联网+”举证流程

2.2.4统一时点开展

在按照“先内业、后外业、再内业”的模式,全面进驻各街镇开展调查、外业图斑举证、内业整理上图,完成初始调查后,按照《第三次全国国土调查统一时点更新暨2019年度土地变更调查实施方案》,按照国家统一标准,利用卫星遥感、互联网、云计算等技术统筹现有资料,以最新的正射影像图为基础,提取地类变化信息,开展实地调查举证,全面掌握“三调”初始时点和统一时点间的地类、面积和权属变化情况,更新“三调”数据库。利用全覆盖最新卫星遥感影像数据(2019年11月—2020年1月为主),加工制作分县正射影像图,内业提取“三调”初始影像时点以来的疑似建设变化遥感监测图斑,制作分县的“三调”统一时点更新遥感监测成果,同时套合了建设用地管理信息等开展调查。

2.3 市区两级数据库建设

按照国家编制的数据库标准及建库规范,以区级行政区为单位组织开展区级国土调查数据库建设,实现对城镇和农村土地利用现状调查成果、权属调查成果、专项用地调查成果和各类自然资源专业调查成果的综合管理,实现国土调查成果的集成管理、动态入库、统计汇总、数据分析、快速服务、综合查询。

为满足全市自然资源管理工作和调查成果国家汇交的不同需求,将区级国土调查数据库细分为城乡一体化国土调查数据库(以下简称一体化数据库)和符合国家标准的国土调查数据库(以下简称国家标准数据库)。

根据数据采集阶段成果,以市三调办下发的采集数据模板数据库及《北京市第三次全国国土调查采集数据提交规范》为依据,制作区级采集数据库,主要内容包括村级调查区、地类图斑、土地权属区、推土区、拆除未尽区等图层。

采集数据库制作完成后,使用全市统一下发的“北京市三调采集数据质检软件”(图5)开展数据质量检查,根据软件错误项完成数据库错误修改,直至无误。

图5 北京市质检核查系统

2.4 图件编制

根据北京市第三次全国土地调查成果和相关辅助资料,利用GIS和地图学结合制作北京市、16区及经济技术开发区的土地利用图、城镇村庄及工矿用地分布图、土地权属图、耕地资源质量分类分布图、耕地坡度级别分布图等。

2.5 国土调查研究应用服务

2.5.1 数据库管理分析与共享平台建设服务

为满足北京市国土调查工作后期应用和管理服务建立数据共享管理平台,总体架构上由基础设施层、数据层、交换层、服务层、功能层、系统层、用户层7个模块组成,各层间贯穿满足上下层间服务,实现数据库建设、管理、分析、共享等系统功能。数据库管理系统对北京市历年国土调查成果和专项调查成果管理、数据共享、成果汇总统计、数据分析等。

2.5.2土地调查数据分析评价研究

利用北京市第三次全国国土调查成果数据,对国土资源管理中的流量变化分析、农用地细化及耕地保护、实施减量中存在的问题,确定国土调查监测指标体系并进行现状评估,为北京市国土空间监测的合理利用与开发提供支撑。

2.5.3国土变更调查机制方法研究

在北京市第三次全国国土调成果基础上,按照国家统一要求,结合全市实际情况,开展年度常态化监测工作,研究变更模式、职责分工等机制建设,指导完善年度国土变更调查工作的有效机制。保障“三调”后时期调查成果的现势性和准确性,满足国民经济和社会发展, 特别是规划和自然资源管理工作对国土利用基础数据的需要。

2.5.4自然资源调查监测体系构建研究

参考国家技术方案要求,在北京市第三次全国国土调查基础上,结合全市实际情况和特点不断完善北京市自然资源调查监测的技术标准、机制体制、质量管理体系等,为自然资源调查监测、两统一工作打下良好基础。

3 应用与创新

(1)成果类型创新：细化用地分为53类,增加数据图层4层,扩充属性12项,提高底图精度2～5倍,开展全图斑100%调查与举证工作,全市统一建库,构建北京特色的调查模式,完成“摸清底数、分布明确、便于管理、利应用”的调查成果。

(2)数据转换创新：基于动态虚拟格网、DWG要素解析与识别、三维模型一体化、数据自动修复等关键技术,研发北京市国土调查空间数据坐标转换平台,提供多基准、多类型地理信息数据转换技术支撑。

(3)规划功能创新：探索建立北京市国土调查数据综合分析框架,制定了自然资源开发利用、耕地保护、生态修复、节约集约、宜居环境5个方向、20个大类、90个小类调查监测评价指标体系,为北京市自然资源保护和开发利用提供决策参考。

(4)质检程序创新：自主研发库前、库中、库后三个自动质检软件,制定254项质检规则,构建了北京特色的三阶段串联自动质检工艺流程,形成建库技术闭合环。

(5)工作机制创新：通过北京市第三次全国国土调查工作对变更调查机制课题研究的变更模式、分类、职责分工等机制体系展开分析,指导完善年度国土变更调查工作的有效创新。

4 结束语

北京市第三次全国国土调查工作是一项全国性的重点项目,各区工作任务急、工期紧,需要大量内外业核实工作。实践证明,通过组委会有效的协调组织,制定合理工期,按照计划实施,确实能够保质保量完成任务。从中可以梳理出切实可行的流程,比如,及时做好专业知识培训、保持顺畅的技术沟通渠道。

在保证质量方面,一是通过过程质量监督抽查、质量检查、技术问题汇总等方法,加强生产、技术、质量管理。加强沟通,强化培训,保证大家对技术文件、内容与指标等文件研读透彻,深刻理解;统一作业方法,以此为基础,确保整体任务的成果质量。二是加强质量管理,项目质量管理应贯穿生产的全过程。重点要监控项目中的重要内容、关键节点和薄弱环节。要注重历史经验的积累和利用,充分分析前期与各阶段作业中遇到的各种问题,针对性地制定应对策略,确保各区范围内类似问题不再重复发生,做好各项预案防范措施。质量管理要全面覆盖,重点突出,既要保证覆盖全部作业单位、所有生产过程、成果种类及要素,又要重点控制监测的重要环节、关键节点和主要成果,不能有遗漏,也不能一把抓。三是加强业务和技术沟通,充分保证内外业一致性,使作业人员内外业能力兼备,确保内外业有序顺畅衔接,避免内外业分散作业、理解环节出现偏差、编辑整理阶段出现协作裂缝、内外业成果逻辑不一致等情况,为国土空间用途管控、合理利用和有效保护提供基础,服务于加强宏观调控、推进科学决策、加快构建高精尖经济结构和推进生态文明建设提供有效支撑。