葛潔　方波　黃星

摘要：土地變更調(diào)查對保持土地調(diào)查數(shù)據(jù)的現(xiàn)實性具有重要意義。自“3S”技術(shù)應(yīng)用于土地變更調(diào)查以來，效率有了大幅度提高，但是仍然面臨著“3S”集成程度不高與數(shù)據(jù)共享程度不高的問題。為此，四川省國土勘測規(guī)劃研究院研制了S.P.M.平臺，旨在提高數(shù)據(jù)共享程度，深度集成“3S”技術(shù)。本文基于S.P.M.平臺，提出一種變更調(diào)查的內(nèi)外業(yè)一體化工作思路。

關(guān)鍵詞：S.P.M.；變更調(diào)查；3S；內(nèi)外業(yè)一體化

引言

土地資源是人類生存的重要基礎(chǔ)，是人類賴以生存和發(fā)展的不可再生的寶貴資源。馬克思在《資本論》中引用威廉·配第所言：“勞動是財富之父，土地是財富之母”。土地資源是人類與社會互動的產(chǎn)物，各類土地的分類面積、質(zhì)量、分布情況與利用狀況處于變化之中。尤其是土地利用狀況，它是一個動態(tài)過程，處于頻繁的變更之中。隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展與城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，各類鐵路、公路等基建工程在如火如荼開展，各類民宅商樓拔地而起，這使得土地利用狀況更趨復(fù)雜化、多樣化與動態(tài)化。為了反映土地利用狀況的現(xiàn)實性，及時掌握土地動態(tài)變化狀況，土地管理部門決定自1996年始在全國范圍內(nèi)開展標準時點的年度土地變更調(diào)查工作。其主要內(nèi)容是全面查清本年度新增建設(shè)用地、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、生態(tài)退耕以及土地開發(fā)復(fù)墾整理等土地利用現(xiàn)狀變化情況，并逐級匯總上報，形成各級土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)成果。土地變更調(diào)查作為一項重要的國情國力調(diào)查，它是獲取土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要途徑，而掌握真實準確的土地利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是科學(xué)規(guī)劃、合理利用、有效保護國土資源和切實維護群眾權(quán)益的重要前提，是強化建設(shè)用地審批管理、耕地保護責(zé)任目標考核、土地督察和執(zhí)法監(jiān)察等國土資源管理工作的依據(jù)，也是衡量國土資源開發(fā)利用管理水平的重要標尺。因此，土地變更調(diào)查工作意義重大，它既關(guān)系到土地利用總體規(guī)劃的編制，也關(guān)系到國民經(jīng)濟計劃、國家宏觀調(diào)控政策的制定。

為了提高工作效率，保障變更調(diào)查工作的順利完成，四川省國土勘測規(guī)劃研究院充分利用前沿技術(shù)，研發(fā)出了國土資源S.P.M.平臺，以期在技術(shù)上實現(xiàn)變更調(diào)查的數(shù)字化與智能化，提高變更調(diào)查的準確性與科技化水平。本文基于S.P.M.平臺，提供一種新的變更調(diào)查方法，借此啟發(fā)后續(xù)的技術(shù)研發(fā)或相關(guān)的應(yīng)用研究。

1.傳統(tǒng)的土地變更調(diào)查方法概論

土地變更調(diào)查工作是指對自然年度內(nèi)的全國土地利用現(xiàn)狀、權(quán)屬變化，以及各類用地管理信息，進行調(diào)查、監(jiān)測、核查、匯總、統(tǒng)計和分析等活動。年度變更調(diào)查工作任務(wù)以實地現(xiàn)狀認定地類為原則，以日常變更為基礎(chǔ)，全面查清年度內(nèi)各類土地的實際變化情況，重點查清建設(shè)用地、耕地的年度變化情況，并更新縣級土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫。

從歷史角度，我國土地變更調(diào)查方法的沿革可劃分為兩個階段：

（1）1996年～2008年手工作業(yè)變更階段。這階段以第一次土地詳查成果為基礎(chǔ)，常見的變更手段有衛(wèi)星遙感、航測和直接外業(yè)調(diào)繪。遙感數(shù)據(jù)受制于分辨率，主要應(yīng)用于區(qū)域性的土地資源動態(tài)監(jiān)測。用航片到野外調(diào)繪、室內(nèi)量測，處理周期長。因此，最常用的方法是在1：10000土地現(xiàn)場圖上進行“直接外業(yè)調(diào)繪”，即以紙圖作為工作底圖，用常規(guī)方法進行測量，手工填寫相應(yīng)的變更調(diào)查記錄表，將變化圖斑邊界勾勒到土地利用圖上，最后進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和面積統(tǒng)計工作，最終匯總成年度土地利用變化數(shù)據(jù)。這種方法存在如下缺陷：測量方法落后，僅從相鄰地物關(guān)系進行位置判定，難以獲取變化邊界的空間位置，導(dǎo)致圖斑形狀與面積的不準確；全手工化作業(yè)，工作量大，統(tǒng)計過程復(fù)雜，難以保證成果質(zhì)量。

（2）2009年至今的土地變更調(diào)查與遙感監(jiān)測階段。這階段的土地變更調(diào)查以在全國第二次土地調(diào)查（“二調(diào)”）中快速發(fā)展的“3S”技術(shù)為主要手段，采用綜合調(diào)繪法，完成土地調(diào)查底圖生產(chǎn)、實地現(xiàn)場核查與數(shù)據(jù)庫更新工作。基于“3S”技術(shù)的土地變更調(diào)查技術(shù)的實現(xiàn)主要包括：①基于RS技術(shù)的變更圖斑的發(fā)現(xiàn)。主要包括遙感影像的糾正、配準與融合，DOM的生產(chǎn)與變化圖斑的識別等流程。②基于GPS技術(shù)的變更圖斑的調(diào)繪。先識別出變化地塊的大概位置并標注在地圖上，然后在野外采用GPS技術(shù)補測地物主要補測點坐標，并標繪在調(diào)查底圖上或直接將坐標輸入計算機，按實地界線走向繪制圖形，并量算面積。③基于GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)庫更新。將土地利用的變化數(shù)據(jù)導(dǎo)人信息系統(tǒng)與二次調(diào)查的數(shù)據(jù)庫進行空間疊加，經(jīng)分類變更、綜合變更、臺賬變更后生成統(tǒng)計報表、土地變更調(diào)查記錄表、土地利用現(xiàn)狀圖以及變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫等。

采用“3S”技術(shù)進行土地變更調(diào)查以來，效率得到了大幅度提高，調(diào)查成果實現(xiàn)了“一查多用”，有利支撐了“一張圖”建設(shè)，深化了綜合監(jiān)管平臺的應(yīng)用。但在“3S”實際應(yīng)用中，集成度還不高，GIS與GPS并未真正實現(xiàn)“一體集成”（即單機集成），因此需要分別單獨攜帶GPS接收機與筆記本電腦（或PAD）。由于GPS與GIS的分離，傳統(tǒng)的“調(diào)圖——打圖——實地核查——屬性信息記錄——內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理”的作用模式中，打圖、屬性信息記錄、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理環(huán)節(jié)都依靠紙質(zhì)圖，既浪費紙張，也浪費時間。同時手工記錄屬性信息和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理更是增加了變更調(diào)查工作中數(shù)據(jù)出錯的幾率。在內(nèi)業(yè)已經(jīng)全程數(shù)字化的時代，外業(yè)還極度依靠紙質(zhì)圖紙與核查記錄表，內(nèi)外業(yè)失去銜接，這極大地制約了變更調(diào)查的工作效率。為此，采用移動終端集成“3S”技術(shù)，尤其是深度集成GPS與GIS技術(shù)，在野外利用平板自帶的GPS技術(shù)采集變更地塊坐標信息以及相關(guān)屬性信息，滿足內(nèi)外業(yè)無紙化對接要求，保證內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)有效銜接與匯交，最終實現(xiàn)在移動終端設(shè)備上“電子地圖——數(shù)據(jù)采集——自動成圖”的一體化作業(yè)模式就具有重要的現(xiàn)實意義。

2.國土資源S.P.M.平臺介紹

2-1國土資源S.P.M.平臺的概念

國土資源S.P.M.平臺（界面如圖1）是四川省國土勘測規(guī)劃研究院結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)條件與數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，采用先進的嵌入式技術(shù)、GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)、GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）技術(shù)、RS（遙感）技術(shù)、無線通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)的一款旨在代替紙質(zhì)圖紙進行國土調(diào)查、規(guī)劃、管理等工作的移動平臺。

從數(shù)據(jù)角度，國土資源S.P.M.平臺本質(zhì)上是一種面向數(shù)據(jù)架構(gòu)的客戶端聚合服務(wù)。它直面國土行業(yè)廣泛存在著的多系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和交換問題、數(shù)據(jù)的實時采集、更新維護和統(tǒng)一管理問題、以及數(shù)據(jù)為核心的云計算和云服務(wù)機制問題等，為國土資源的數(shù)字化管理提供一種堅決辦法，也為國土大數(shù)據(jù)面臨的瓶頸問題提供一種解決思路。提高國土數(shù)據(jù)利用率，挖掘海量數(shù)據(jù)的價值，這一開始就是S.P.M.平臺開發(fā)的初衷。

如果從技術(shù)角度來看，S.P.M.平臺實質(zhì)上是一種“3S”集成技術(shù)，它巧妙地利用了平板電腦的嵌入式開發(fā)，調(diào)用平板電腦的內(nèi)置GPS模塊，最終實現(xiàn)了“一張圖”移動化應(yīng)用。所謂“3S”技術(shù)，是指RS、GPS和GIS技術(shù)，GIS技術(shù)位于中心位置，三者相互配合、相互補充、相互作用，最終形成了“一個大腦，兩只眼睛”的框架（如圖2所示）。其中，RS用于快速地發(fā)現(xiàn)大區(qū)域范圍內(nèi)地面上的各種變化，及時地為GIS進行數(shù)據(jù)更新；GPS主要被用于實時、快速地采集空間位置；GIS則是對多種來源的時空數(shù)據(jù)進行綜合處理、集成管理、動態(tài)存取、作為新的集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺。通過深度集成“3S”技術(shù)，S.P.M.平臺以RS技術(shù)獲取高分辨率影像，生成正射影像工作底圖；以GIS技術(shù)組織、管理、分析各類信息；以GPS技術(shù)定位，獲取三維坐標，最終實現(xiàn)了變更調(diào)查的內(nèi)外業(yè)一體化。

2.2系統(tǒng)的實現(xiàn)與主要功能

S.P.M.平臺使用java語言進行開發(fā)，采用C/S的系統(tǒng)架構(gòu)，基于Android 4.4版本（兼容低版本，而且平臺不斷保持更新），基于ArcGIS Runtime SDK for android 10.2.3進行開發(fā)。

盡管變更調(diào)查每年有所變化，但萬變不離其宗，其主要任務(wù)包括權(quán)屬調(diào)查、地類調(diào)查、基本農(nóng)田調(diào)查、屬性調(diào)查、數(shù)據(jù)庫更新、數(shù)據(jù)匯總和編寫報告等部分?？梢愿爬橥鈽I(yè)實地核查與內(nèi)業(yè)整理入庫，而S.P.M.平臺更多地用于外業(yè)實地核查，但采集的數(shù)據(jù)必須可生成國家標準的數(shù)據(jù)交換格式，進而方便土地變更調(diào)查內(nèi)業(yè)處理時調(diào)用。設(shè)計思路如下：由野外調(diào)查人員手執(zhí)加載影像圖、監(jiān)測圖斑等數(shù)據(jù)的S.P.M.平臺，圖斑定位與導(dǎo)航、拍照、空間信息與屬性信息采集、核查記錄填寫等一氣呵成，最后將外業(yè)核查結(jié)果打包導(dǎo)出、上交。總體設(shè)計框架圖如圖3所示：

根據(jù)變更調(diào)查的特點，S.P.M.平臺必須滿足以下要求：①能夠?qū)⑶昂髢蓚€時相的影像數(shù)據(jù)、shp屬性數(shù)據(jù)加載到系統(tǒng)中，同時支持行政界線、農(nóng)用地轉(zhuǎn)用、批地與供地信息、基本農(nóng)田、土規(guī)劃圖等輔助數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)瀏覽、查詢等功能。②對shp數(shù)據(jù)中要調(diào)查的圖斑，能夠顯示圖形及屬性，按圖斑編號進行查詢，并可修改屬性信息。③支持拍照、錄音與錄像，照片編號默認為圖斑編號（或標識碼）+“_zp_”+序號，照片標注圖斑中心點經(jīng)緯度坐標與高程，并將現(xiàn)場拍照或錄像材料掛接到對應(yīng)圖斑。④對新增變更地塊，實現(xiàn)繪制草圖、現(xiàn)場錄入屬性信息、將現(xiàn)場拍照或錄像的材料掛接到對應(yīng)圖斑等功能。⑤將修改屬性信息后的圖斑和新增變更地塊圖斑按照要求屬性信息自動生成shp格式數(shù)據(jù)，為進一步土地變更數(shù)據(jù)整理做準備。⑥將平板電腦的快速定位功能植入開發(fā)的系統(tǒng)中，實現(xiàn)快速定位、GPS采集等。

通過充分整合ArcgisGIS對Android移動平臺提供的支持進行系統(tǒng)開發(fā)，S.P.M.平臺完美地實現(xiàn)了上述要求。S.P.M.平臺的主要功能包括。①地圖操作模塊：地圖的放大、縮小、漫游、點選擇等。②GPS功能模塊：包括圖斑導(dǎo)航、GPS點定位、GPS形狀采集等。③圖斑變更模塊，圖形手工、自動變更、屬性變更等。④數(shù)據(jù)組織模塊：包括業(yè)務(wù)圖層、矢量圖層、采集圖層、底層圖層等，底圖圖層與矢量圖層用于瀏覽數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)圖層用于變更作業(yè)，采集圖層用于隨記功能。⑤查詢、檢索模塊：包括圖斑查詢、法律文件查詢。⑥取證模塊：包括拍照、錄音與錄像等功能。S.P.M.的功能結(jié)構(gòu)如圖4。

3.基于S.P.M.平臺的變更調(diào)查工作流程

圍繞每年變更調(diào)查的目的，緊扣任務(wù)，根據(jù)“三下兩上”的工作模式，采用工作流原理合理分解作業(yè)環(huán)節(jié)，基于S.P.M.平臺的變更調(diào)查工作流程最終設(shè)計如圖5所示。

3.1創(chuàng)建變更調(diào)查業(yè)務(wù)

首先需要在S.P.M.平臺上新建一個業(yè)務(wù)庫，可以取名為“變更調(diào)查業(yè)務(wù)庫”。由于S.P.M.平臺可以支持變更調(diào)查、衛(wèi)片執(zhí)法、土地例行督察等國土行業(yè)廣泛的業(yè)務(wù)，因此創(chuàng)建變更調(diào)查業(yè)務(wù)庫可以明確外業(yè)工作的任務(wù)，從而不會把變更調(diào)查工作誤解為衛(wèi)片執(zhí)法工作，方便了業(yè)務(wù)管理。創(chuàng)建業(yè)務(wù)庫還有一個好處，即通過業(yè)務(wù)庫加載的工作底圖（shp格式）可以編輯，而直接加載的工作底圖無法編輯，這樣既可以有效保護原工作底圖（相當于備份），同時也能在業(yè)務(wù)庫中直接實現(xiàn)野外調(diào)繪與屬性錄入等工作。

3.2數(shù)據(jù)準備

從上級領(lǐng)取的遙感影像不能直接導(dǎo)人S.P.M.平臺，必須采用ArcGIS10.1提供的切片功能模塊，進行切片處理，完成數(shù)據(jù)的位置糾正、脫密、符號設(shè)置等，以實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)的可用性，最終形成影像切片數(shù)據(jù)導(dǎo)人S.P.M.平臺。統(tǒng)一采用數(shù)據(jù)切片形式，一方面考慮到平板的數(shù)據(jù)處理能力相對不高、存儲空間相對不大、顯示屏幕相對有限，另一方面旨在實現(xiàn)海量多元異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的一體化管理。

同時，shp格式的工作底圖可以直接加載到S.P.M.平臺，變?yōu)闃I(yè)務(wù)圖層。

可以根據(jù)需要，導(dǎo)入相應(yīng)的行政界線、土地利用總體規(guī)劃、土地利用現(xiàn)狀圖、基本農(nóng)田數(shù)據(jù)、2015年新增建設(shè)用地計劃、設(shè)施農(nóng)用地審批或報備、臨時用地審批、土地整治新增耕地、土地違法查處等相關(guān)資料，方便外業(yè)核查。同時，可以將相應(yīng)的記錄表導(dǎo)人S.P.M.平臺（譬如遙感監(jiān)測圖斑信息核查記錄表，如表1所示），以便進行野外記錄工作。

3.3圖斑導(dǎo)航

在以往的圖斑實地核查工作中，某些圖斑由于位于深山老林，十分難找，為此S.P.M.平臺開發(fā)了圖斑導(dǎo)航功能。選中目標圖斑后，輕擊導(dǎo)航功能，就能根據(jù)S.P.M.屏幕上的電子指北針以及相對距離，快速前往實地。

3.4現(xiàn)場調(diào)查、屬性錄入、照片采集

變更調(diào)查的關(guān)鍵在于精確地獲取變更地塊的界址點坐標，并以此為基礎(chǔ)繪制出變更地塊的界線范圍。當進行變更調(diào)查時，調(diào)查人員手持S.P.M.立于變更地塊的拐點上10秒鐘，以便采集GPS單點定位信息。也可進行坐標糾正，從而在野外直接獲取變更地塊界址點的精確坐標。當變更地塊所有必要的界址點采集完畢之后，就可以根據(jù)野外采集數(shù)據(jù)，使用S.P.M.平臺提供的一系列編輯與制圖功能將變更地塊的界線范圍繪制出來，并同時記錄其相關(guān)屬性信息（如圖6）。

同時，巡查員能夠在現(xiàn)場對圖斑進行照片取證，按照遠景、近景、內(nèi)部原則拍攝不少于三張的照片（如圖7所示）。

最后，在實地現(xiàn)場填寫相應(yīng)的記錄表格，錄入相應(yīng)的屬性信息。

3.5內(nèi)業(yè)處理、上級檢查、核查改正和整理入庫

根據(jù)外業(yè)采集的數(shù)據(jù)，進行內(nèi)業(yè)處理后，經(jīng)檢查無誤，上交給上級。上級部門在核查中若發(fā)現(xiàn)錯誤，重新實地核查，一直到無誤為止。

4.結(jié)論

與常規(guī)土地變更調(diào)查方法相比，基于S.P.M.平臺的土地變更調(diào)查方法，作業(yè)開展靈活，野外調(diào)查速度快，外業(yè)數(shù)據(jù)采集的精度高，并且容易實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新入庫。此外，采用S.P.M.進行變更調(diào)查工作，集成GPS、照相與記錄功能，用一塊平板取代GPS接收機、照相機、一大推的紙質(zhì)記錄表，節(jié)省下大量體力，提高了效率。

隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，用大數(shù)據(jù)思維挖掘大數(shù)據(jù)的潛在價值，推動社會發(fā)展的可量化維度，具有極大的意義。S.P.M.平臺將進一步推動國土數(shù)據(jù)的交叉復(fù)用、全息可見。但是，由于S.P.M.平臺問世不久，仍存在如下問題亟需解決。①S.P.M.平臺現(xiàn)階段采用單點定位，需要采用GPS差分技術(shù)進一步提高精度。②S.P.M.平臺作為外業(yè)核查終端，需要配套的桌面端，這需要進一步的研發(fā)。③推動S.P.M.平臺的聯(lián)網(wǎng)化，建立在線更新系統(tǒng)。

盡管存在如上問題，但是瑕不掩瑜，無紙化外業(yè)本身就是一種趨勢，因此S.P.M.平臺的推廣應(yīng)用必將取得良好的經(jīng)濟效益與社會效益。