宣兆新 李立军 刘清丽
(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)
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[1-3]。2017年10月08日,国务院下发《关于开展第三次全国土地调查的通知》(国发〔2017〕48号),2018年5月24日,北京市人民政府下发《关于开展北京市第三次全国土地调查的通知》(京政发〔2018〕16号),明确开展北京市第三次全国国土调查。开展全市三调,掌握真实准确的土地基础数据,有利于落实《北京城市总体规划(2016—2035年)》、实现“多规合一”;有利于完善规划体系,实施国土空间用途管控,合理利用和有效保护国土资源,加快构建高精尖经济结构和推进生态文明建设;有利于加强宏观调控,推进科学决策;有利于更好地保护耕地,维护农民合法权益[4]。
北京市测绘设计研究院在北京市规划和自然资源委员会领导下,克服了首都协调难度大、政治敏锐性强、地类复杂等困难,开展了北京市第三次全国国土调查坐标转换、高程坡度制作、土地调查(城四区)、数据建库、图件制作、管理和分析与共享平台研发,及变更调查机制、数据分析评价、调查监测体系构建课题研究,同时完成北京市正射影像生产及变更调查等工作。项目成果满足了北京市第三次全国国土调查任务要求,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。基于项目成果形成的统一自然资源调查底板数据在自然资源管理、规划编制、生态保护、社会服务等各项领域发挥了重要作用,通过标准的融合统一、共享机制的完善以及数据共享平台的搭建,实现自然资源跨区域、跨部门的高效共享与应用,广泛地服务于超大城市自然资源管理和首都社会服务的各个方面。
开展北京市国土三调,目的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,提升调查信息社会化服务水平,满足经济社会发展和自然资源管理工作需要。
项目采用高分辨率的航空遥感影像,充分利用现有土地调查、确权登记、地理国情普查等工作成果,采取国家整体控制和地方细化调查相结合的方法,利用影像内业比对提取和一体化外业调查等技术,准确查清全市城乡每一块土地的利用类型、面积、权属和分布情况,采用“互联网+”技术核实调查数据真实性,充分运用大数据、云计算和互联网等新技术,建立市、区两级国土调查数据库及各类专项调查数据库,完成调查成果汇总与分析。在此基础上,开展统一时点更新等工作。
项目实施制定总体技术路线如图1所示,并按照正射影像制作、坐标转换、土地调查生产、数据库建设、图件编制、平台研发、课题研究等子项目开展研究并制定技术路线和技术方法。
图1 北京市第三次全国国土调查总体技术路线图
2.1 正射影像数据制作、一张图拼接
优先选用时相新、无云雪覆盖的影像,采用全市5 m DEM,以北京二号卫星影像为数据源,基于北京市0.5 m航空正射影像,利用PCI GXL、沃韦匀光匀色软件,通过影像密集匹配方式开展正射影像制作,并开展一张图拼接工作[5]。
2.2 高程、坡度数据制作
结合北京市作业区域的具体情况,采用1∶1 万数字高程模型(digital elevation model,DEM)按高程带分级标准制作高程带分级图。结合北京市作业区域的具体情况,采用1∶1 万DEM,按坡度分级标准要求制作坡度分级图,当1∶1 万DEM 不能满足要求时,用1∶5 万DEM 补充。
2.3 数据坐标转换
开发坐标转换软件工具,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,实现各种格式地理信息数据的二维、三维一体化转换[6]。
2.4 国土调查生产
调查数据真实准确是第三次全国国土调查的生命线[7-8],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,采取内-外-内的作业思路。
(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。
(2)土地利用现状及变化外业举证调查：主要采用综合调绘法,是内业判读、外业调查补测和内业建库相结合的调绘方法。
(3)“互联网+”举证：在开展外业调查的同时,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。为便于执行并避免重复外业,外业实地调查的图斑均须使用“互联网+”举证设备拍摄实地照片。
(4)统一时点更新：在国家和市级统一时点更新遥感监测成果的基础上,自主收集各类问题图斑,进一步提取各类土地变化、城镇村内部细化调查等信息,在国家下发统一时点更新卫星遥感影像数据上制作“三调”统一时点更新工作底图;以实地现状认定地类为原则,实地调查初始时点和统一时点间每一块变化土地的地类、范围、权属和面积等实际情况,并按我市“三调”《实施方案》和《技术规程》要求实地拍照举证。在区级“三调”初始调查数据库基础上,形成统一时点更新数据库。
2.5 市区两级数据库建设
北京市“三调”数据库建设总体可划分为准备阶段、调查阶段、采集数据库制作阶段、数据入库阶段、成果汇总分析阶段。基于国家、北京市相关标准,设计研发形成了包含库前质检、县级建库(统一时点建库)、省级质检、国家质检、数据应用5个节点建库技术闭合环。研发了“区级一体化建库系统”及“统一时点与变更调查建库系统”[9]。
2.6 图件编制
利用北京市第三次全国土地调查成果和其他数据资料,编制反映北京市第三次全国土地调查的图集和挂图。整个制作过程全部采用数字化制图技术,将GIS技术与地图美学理论相结合。总体制作过程包括组织准备、资料收集、数据处理、编辑设计、计算机制图、质量检查验收、印刷出版和项目总结这八个阶段。图集包括序图、土地利用现状、土地权属、分区土地利用现状及附录;挂图包括北京市、16区及经济技术开发区土地利用图、城镇村庄及工矿用地分布图、耕地资源质量分类分布图、耕地坡度级别分布图等。
2.7 数据库管理及数据分析与共享服务平台建设
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、用户层组成,各层之间完全解耦,下层向上层提供服务。开发涵盖数据库建设、数据管理、数据分析及数据共享等功能的综合性服务系统。国土调查数据库管理子系统实现对历年国土调查成果和专项调查成果的集成管理,国土调查数据共享子系统实现基于国土调查成果的汇总统计、数据分析及数据共享等[10]。
2.8 变更调查机制研究
根据工作内容分为资料收集、单位调研等准备阶段,分析研究研究阶段,变更调查内容及方式确定阶段,数据库设计、组织方式确定阶段,预算及报告编制阶段。
2.9 调查数据分析评价研究
基于北京市第三次全国国土调查数据,研究国土资源管理中地类流量变化、农用地内部详细变化以及耕地保护、开发利用中存在的问题,确定国土调查监测指标体系并进行现状评估,为北京市国土资源合理利用与开发提供依据[11]。
2.10 自然资源调查监测体系构建研究
在北京市第三次全国国土调查基础上,依据北京市实际,研究确定北京市自然资源调查监测的技术体系、标准机制、质量管理体系等,为自然资源调查监测、整合利用打下坚实基础[12-13]。
(1)针对北京特大城市需求,在国家标准要求基础上,编写《北京市第三次全国国土调查工作分类认定指南》《北京市第三次国土调查采集数据提交规范》等标准,建立北京市国土调查的标准体系。
(2)通过技术流程设计、自主产权软件平台研发,完成影像生产、外业调查、数据建库、图件编制、平台研发、变更调查全流程技术体系建设,为下阶段北京市自然资源调查监测体系的构建奠定了坚实基础。
(3)基于国家2000、西安80、北京地方等多坐标系统定义和多种数据格式的不同,构建转换模型,自主开发坐标转换工具,实现各类数据的无缝衔接和叠加分析。
(4)采用对工艺流程、技术问题、阶段成果等“回头看”等方式,辅助自主研发的建库及库前、库后相互衔接、相互校验的质检软件工具,保证北京市分散调查、统一建库的数据成果质量,建立了全过程质量监管体系。
(5)通过北京市变更调查机制课题研究,确定变更调查内容、分类、职责分工等整套机制体系,指导完成2020年度变更调查工作,建立了变更调查工作的长效机制。
(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研究,形成了国土调查监测评价指标体系以及调查监测体系方案,为后续国土调查数据的深入分析应用提供支撑。
项目结合北京市第三次全国国土调查工作开展了系列技术研究与实践,形成以下技术创新点：
(1)构建了北京特色的调查模式,形成了“底数清、分布明、好管理、利应用”的调查成果,细化用地分类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%举证、全市统一建库。
(2)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,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。
(3)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,创新研究了基于动态虚拟格网、DWG要素解析与识别、三维模型一体化、数据自动修复质检等关键技术。
(4)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[14]。
目前项目成果已成功应用到市规划自然资源委“一总规、两控规”实施、“两线三区”全域空间管制、年度国土变更调查、国土空间规划、自然资源资产清查和确权登记;市统计局等8部门自然资源资产负债表编制;市发改委 “疏解、整治、促提升” 摸排;市园林绿化局林地保护利用规划编制和园林绿化资源年度监测、森林资源“一张图”与国土三调数据对接融合;共青团北京市委 “青年在哪里”研究;市统计局北京市高质量发展综合绩效评价;市水务局河湖、水库等水生态空间管控规划编制,水生态空间范围内违法建设排查;自然资源部法规司密云水库保护立法等专项工作中。
北京市国土三调成果对首都管理、建设、发展至关重要,已在北京市各个方面得到了深入应用,为首都自然资源治理提供了数据和技术支撑,为实现《北京城市总体规划(2016年—2035年)》既定目标、统筹“山水林田湖草系统治理”奠定了坚实的数据基础。[15]项目作为北京市自然资源调查监测体系构建的重要组成部分,建立了变更调查更新机制,将为北京市的重大战略和部署提供决策用途和决策依据,为北京市城市规划、建设和管理提供决策支持,满足各级政府和专业部门的需求。
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