一、土地利用数据库建设的目的意义
土地利用现状数据经过整理、采集,并运用科学的方法,先进的技术,建立准确、高精度的土地利用数据库,对于实现土地管理工作现代化有着重大意义。
1、准确、实时的土地利用现状数据,为科学制定土地利用总体规划提供了基础和依据;
2、利用计算机管理土地利用现状数据,改变了以往手工办公方式,对土地管理工作走上科学化、现
代化轨道具有重要意义;
3、以磁介质为媒体的电子数据改变了以纸介质为媒体的存储方式,防止了数据的丢失和损坏。
二、技术依据
1、中华人民共和国行业标准(草案)《县(市)级土地利用现状数据库标准》。
2、《全国土地利用现状调查技术规程》。
3、中华人民共和国土地管理行业标准TD1002— 93,《土地利用现状调查地(市)级汇总技术规程》。
4、中华人民共和国土地管理行业标准TD1003 — 94,《土地利用现状调查省级汇总技术规程》。
5、《土地利用现状调查技术规程》的补充规定和说明(1987年国家土地局)。
6、ZBA75002—89《测绘产品检查验收规定》。
7、中华人民共和国国家标准GB/T5791—93,《1:10000地形图图式》。
8、ZBA75003—89《测绘产品质量评定标准》。
9、国家基础地理信息系统全国1:25万地形数据库技术规定。
10、中华人民共和国国家军用使用标准GJB220249—94,军用数字地图数字化作业规范。
三、技术方法
依据《土地利用现状调查技术规程》和《县(市)级土地利用数据库管理系统》建库的具体要求进行。采用计算机技术,完成土地利用现状图件和属性的建库工作,其技术工作过程如下:
(一)准备工作
1、分幅图扫描及校正
根据树脂薄膜图相对于普通纸图变形小、不易伸缩的特点,所以数字化工作的底图采用薄膜二底图。扫描仪分辨率400dpi,以保证栅格图像的精度,以PCX格式存储数据。
栅格图像校正采用四点定向方法,对于不能满足精度要求的情况,采用多点定向方法,根据图幅理论值,对栅格图像进行校正,并以BMP格式保存校正后数据。
2、理论图廓的生成
根据1∶1万图幅分幅规则,由图幅号确定理论图幅四角经纬度,根据下列公式求得北京坐标系大地坐标,在AutoCAD下生成理论图幅内图廓。
x = X + sinBcosB + sinBcos3 B*(5-t2+9η2+4η4) + sinBcos5B*(6l-58t2+t4)
y= cosB + cos3 B*(1-t2+η2)+ cos5B*(5-18t2+t4+14η2-58η2t2)
(二)数据采集
图形数据采集是在AutoCAD下完成的。根据土地利用现状图的实际情况以及规程要求,在AutoCAD下定制了一部分工具和符号并制定了相应的技术要点。
1、根据图幅理论图廓,缩放校正后的栅格图象大小,移动栅格图象位置,使之与理论内图廓完全吻合。
2、在图形矢量化过程中,将图象线条放大到3~4mm宽,在线条中间跟踪图象,在画曲线时,要求采点均匀,走线圆滑。
3、对于相临图斑共用一条边界的情况,共用边界不重复跟踪,利用AutoCAD下边界处理的命令,利用已有边界,自动生成区域。
4、在每张分幅图矢量化结束后,首先由绘图员自行检查,然后交检查员检查,最后将分幅图打印出来与膜图扣合,全部检查无误,分幅图才能进行拼接。
5、在分幅图拼接过程中,采用人工拼接的方法。在拼接交叉点距离过大的情况下,以保证精度为前提,取交叉点的中点进行拼接。
属性数据采集在地理信息系统平台MapInfo中进行。台帐数据录入结束后,根据详查控制面积,对汇总数据进行检查,以保证各行政单位各地类面积与控制面积相同。 (三)数据转换
数据转换是在MapInfo下接收AutoCAD拼接完毕的县(区)图的过程。首先要求在AutoCAD下以DXF格式保存图形,然后利用MapInfo的数据转换功能转入DXF文件,并对转入的点、线、面文件分层进行处理。
根据《县(市)级土地利用数据库管理系统》的建库要求,建立数据库属性结构,并录入各类属性数据。对于地类图斑层,录入图斑的标识信息,完成图斑数据录入,达到图形数据与属性数据的一致性。
建立完整的土地利用数据库工程。
四、精度分析
在土地利用数据建库过程中,成果精度主要取决于数字化精度。栅格图象人工数字化方法的误差主要存在于四个方面:一是图纸伸缩误差;二是图纸扫描误差;三是栅格图象校正误差;四是数字化时操作误差。
1、图纸伸缩产生的误差
图纸伸缩产生的误差由于纸张质地不同,差别也比较大。在实际工作中,我们接触的图纸纸质大致为两种,即聚脂薄膜和普通描图纸。根据详查规程要求,详查结束后,绘制聚脂薄膜底图,但是经过十多年存放,图纸在存储期间,由于受潮、热胀冷缩、折叠、磨损等因素影响,形状已经发生了或多或少的改变。一般50cm图纸的伸缩都在0.1cm之内。
2、图纸扫描误差
一般工程扫描仪的扫描精度偏低,而且由于其走纸机构设计缺陷,会造成“歪斜失真”。我们工作中采用的是美国Intergraph公司生产的ANATech EAGLE SLI 3840扫描仪,其扫描失真的出厂指标为±0.1%,实际工作精度均在0.06%以内。一幅50×50标准图幅的扫描误差一般小于0.025cm。
3、栅格图象校正误差
根据栅格图象的内图廓的四个顶点进行四点定向,由于扫描分辨率不同,定向误差如下表: 土地利用现状图为1∶10000小比例尺地图,在实验中采用400dpi的分辨率进行图纸扫描,定向误差为1.27mm,纸上误差为0.127mm。
4、数字化时操作误差
在进行图形数字化过程中,由于人为习惯,操作方式不同,跟踪地图时视野大小,曲线圆滑程度,数字化后图斑面积必然存在着不同。下面是对同一块图斑进行多次跟踪得到的数据: 根据公式:
m=√∑[(mi-m平)/m平]2/n
其中:mI为每次测量的面积
m平为面积平均值
n为测量次数
求得面积中误差为m=0.0026
下表为对面积大小不同的图斑,在两次跟踪后的结果: 由以上的数据可知,在数字化的过程中,由于人工操作产生的误差是很小的,基本可以控制在0.5%以内。根据《土地利用现状调查技术规程》的规定,其它方法量算面积允许误差(见下表) 要求。
五、质量控制
质量控制贯穿土地利用数据库建设的全过程,包括扫描影像的质量控制、栅格图像校正的质量控制、数字化的质量控制、拼接的质量控制以及图形和属性数据一致性检查等。
1、扫描影像质量
图纸扫描确定分辨率400dpi,扫描速度10,扫描后图像清晰,内图廓四点容易提取。扫描误差一般小于0.025cm。
2、栅格图像校正
栅格图像经四点校正后,与理论图廓完全扣合。栅格图像的校正误差一般为0.02mm。
3、拼接质量控制
图幅拼接过程中,相临图幅对应要素间距离一般在0.6mm到1.0mm之间,取两要素的中点进行拼接。
4、图形和属性数据一致性
核查图形和台帐上的图斑数目,保证图形和台帐数据的一致性。
5、详查数据与计算机计算数据比较
通过土地利用数据建库工作,我们发现详查数据与计算机计算的图斑汇总数据存在着一定的差异,但差值比较小。
(1) 图斑面积对比 (2) 图幅面积对比(3) 县、乡两级辖区汇总面积对比(4) 土地利用一级分类面积对比 利用计算机量算的图斑面积受到图纸伸缩误差、扫描误差、以及矢量化过程中操作误差等的影响,但避免了人为的计算错误,因此计算机量算的图斑面积更客观、更可靠。在两项差值比较小的情况下,我们认为可以逐步实现由详查面积向计算机量算面积的转换。
六、成果输出
1、标准1:1万土地利用现状图;
2、土地统计台帐;
3、土地统计簿一、二、三;
4、乡镇土地利用现状图;
5、土地利用现状数据库。