北海市数字化地籍数据质量控制体系的研究

陈继烈
（北海市土地技术服务站 广西北海 536000）

【摘　要】　数字化地籍是城市地理信息系统的基础，地籍图是城市各专题图的基础图。地籍调查（权属调查与地籍测量）的数据质量至关重要。本文对以实现多用途为目标的数字地籍数据的类型与特征及数据的质量特性进行了分析，结合日常宗地图的测绘的质量控制体系的探讨及建立对技术设计、作业生产与产品检查等三个环节的控制体系。
【关键词】　数字地籍 质量特征 数据采集 独立作业 质量控制

　　1 前言
　　地籍调查包括权属调查与地籍测量，其目的就是获取和表述每一宗土地的权属、位置、形状、数量和用途等有关信息，达到“权属合法、界址清楚、面积准确”，为土地产权管理与税收提供基础资料和定位系统。地籍调查成果（地籍数据集、地籍册集和地籍图集）是建立土地管理信息系统，依法进行土地管理的基础。
　　数字地籍数据的质量总是与质量控制至关重要，直接影响到地籍调查成果的法律效力，同时亦将影响到多用途地籍应用目标的实现。数据采集是产生质量问题的源头，数据采集及其相关环节的质量控制是关键。质量控制包括作业技术和作业过程，其目的在监视过程排除质量环中所有阶段中导致不满意的原因，以取得经济效益。本文对以实现多用途为目标的数字地籍数据的类型与特征及数据的质量特性进行了分析，结合实践，给出了技术设计、作业生产与产品检查三个环节数字地籍数据质量控制体系的研究方案，其系统结构如图1。

图1

　　2 技术设计的质量控制方案
　　2.1 改进设计方法
　　为了确保技术设计的可靠与正确，我们采用了“五步骤法”进行设计：
　　①制定技术路线，总体方案设计；
　　②划分作业工序，分项技术设计；
　　③组织专家研讨，汇编总设计书；
　　④开展小区试验，修改完善设计；
　　⑤总工审核定稿，报送用户批准。
　　2.2 优化技术路线
　　我们采用“难易结合、远近结合、新老结合”的技术发展方针，以现有技术为基础，紧扣发展战略目标，技术上既安全可靠又积极创新，最终取得良好的社会效益和经济效益为总原则，制定出“地籍调查与地籍管理一体化，面向GIS的多用途数字地籍”的技术路线。
　　2.3.1 开发多用途数字地籍软件包
　　根据数字地籍的特点，数字地籍的数据分为权属性数据和权属图形数据，并通过宗地号进行关联，实现图、表一体化。为此，我们开发了基于GIS技术具有数据录入系统、统计汇总系统及输出系统的数字地籍软件包。按一体化的思路进行设计，可以顺利实现地籍调查图形数据向GIS的转换，使得地籍管理信息系统的建立一步到位。以国家有关地形图要素分类与代码标准为基础，结合实用化整体设计基础地理信息代码，编码具有科学性、系统性、可扩展性、兼容性和适用性。建立以地籍图为基础的多用途数字地籍应用系统，如图2。

图2

　　2.3.2 面向地籍测量特征的控制方案
　　地籍控制测量应满足：较高的绝对精度和良好的相对精度；足够的点位密度和方便的点位恢复。
　　用GPS技术建立首级控制网，确保具有较高的起算精度；以导线网方式进行各级加密，保持控制精度的整体性。
　　2.3.3 街坊是地籍测量的最佳作业单元
　　由若干宗地（一般不宜大于100宗）组成的街坊是地籍管理的基本单元。传统测绘以矩形分幅为单元作业，图形以图廓线进行拼接。通过分析地籍测量的特点，我们认为“街坊”是最佳作业单元，其优点为：
　　①在一个街坊内权属调查和地籍测量可由同一作业组承担，上下工序间自然连续，避免了“领界”等工序间衔接矛盾，有利于生产组织与管理。
　　②在同一街坊内，权属调查和地籍测量两工序间采用“套作”方式作业，可提高工效20%。
　　③按街坊单元测量，宗地与街坊不会被图廓线分割，避免了地籍元素的拼接麻烦，确保了宗地与街坊图形和数据的完整性，显著提高了质量与效率。
　　2.3.4 虚拟街坊实现数据的无缝拼接
　　图形数据的拼接和土地分类面积统计是地籍调查中的一项重要工作，连接各街坊间的道路、河流等公用带状面积常给拼接与统计工作造成许多困难。相对矩形分幅作业以图廓线拼接而言，虚拟街坊界线成为地籍测量作业单元间拼接线。街坊间复杂的带状连接则变成乘法的线状连接，理想地实现了街坊间数据的无缝拼接，面积分类统计变得简单易行。
　　2.3.5 宗地丈量略图实现工序间有机结合
　　宗地丈量是权属调查工序的重要工作，绘制宗地草图作为原始资料是宗地丈量的主要目的。宗地丈量略图具有三个功能：一是绘制宗地草图的依据，二是测绘地籍图的基础，三是检查地籍元素的参考。
　　3 作业生产质量控制的方案
　　3.1 讲究事先指导方式，突出质量控制主题
　　3.1.1 整体指导
　　在全测区工作展开之前，设计人员以设计书为依据与作业员间通过学习、提问、交流与讲解相结合的方式，最终达到对地籍调查技术路线、技术方法、质量标准的统一认识和理解。
　　3.1.2 分层指导
　　根据不同的工序（如控制测量、权属调查、地籍测量、数据处理等）及不同人员的技术层次（如检查员、组长、测工等）进行按工序分层次进行专题指导，强调技术操作要领和质量控制关键。
　　3.1.3 个别指导
　　主要是向项目负责人、各工序中的技术关键人员或存在技术理解障碍的作业员等作针对性的具体指导和帮助。
　　3.2 优化作业方案，优选测算图形
　　3.2.1 构造测算单元
　　地籍测量的特征在于：采用角度与距离实测元素按公式解算出界址点和地物点的坐标。一种是以控制点为基础主要采用极坐标法由全站仪直接测定的点，称为一类点；另一种是以一类点为基础采用多种交会法通过勘测相关距离计算获得的点，称为二类点。
　　3.2.2 优选测算图形
　　地籍测量的数据采集中还有内外分点法、距离交会法、微导线法等十几种之多。因地制宜、灵活运用与图形优选是确保数据采集质量的三个重要因素。
　　3.3 建立相关条件，强化闭环作业
　　3.3.1 广义多余观测
　　多余观测的实质就是在观测元素间产生条件关系，起到防止粗差和提高精度的作用。
　　3.3.2 建立相关条件
　　实现闭环作业的关键是在独立元素间建立符合其质量特征的相关条件。
　　3.3.2.1 几何条件
　　点与点、点与线、线与线之间存在的表现为夹角或距离的空间位置关系和地块与地块之间的连续性所表现的面积累加关系等。例如同一点两组坐标比较；直线间平行或垂直性判断；宗地面积之和等于街坊面积等。
　　3.3.2.2 逻辑条件
　　图形数据或属性数据之间所存在的表现为合理性、正确性、相对性、有序性、一致性及完整性等客观内在规律。
　　3.3.2.3 统计条件
　　用概率统计方法对数据质量进行抽样统计，系统误差应在符号、数量及性质上呈系统性，偶然误差应服从正态分布规律。
　　3.3.3 地物点及界址点的检核
　　界址点的正确性检核采用直接与间接两种方法；一是直接勘丈界址边与反算边相比较；二是界址边无法直接勘丈时，通过勘丈界址点至邻边地物点的相关距离与其反算边相比较。因此，使界址点得到100%的检核。
　　3.3.3.1 支导线及测算路径的检核
　　在比较复杂的地区进行解析法地籍测量，布设支导线十分重要，其比例有时可达1/3（占图根点）。而支导线的不可靠性让人担忧，大量的支导线如何检核成为一项重要的技术问题。
　　如图3，通过勘丈由两条导线端点分别测算出的相邻但不相连的点n7m7的边长与其坐标反算值相比（一类地区不大于±10cm内，二类地区不大于±15cm内）。实际作业时，通常首先从两条支导线的端点开始对向测算，使支导线的正确性尽早得到检核，减少因错误带来的工作损失。

图3

　　3.3.3.2 独立宗地间的面积检核
　　街坊内所有的宗地是不完全彼此相邻，常常被街道、绿地等公用地块相分离，形成相对独立的宗地。为此，要引入“虚拟宗地”的概念，即将上述与街坊内独立宗地间的公用地块按一定规则将其分割与封闭，形成与真实宗地彼此相邻的虚拟宗地，给定特殊的地籍编号加以区别。这样一个街坊便形成了由实宗和虚宗共同组成且彼此相邻的关系。由街坊内所有界址点组成的宗地关系图不仅使宗地面积检核简单易行，而且使权属调查中检查确权定界的合理性变得直观方便。因此，可由计算机实现从初学者→街坊→街道→测区的多层次数据拓扑关系的自动建立与检核，确保了面积计算正确。
　　3.3.3.3 街坊间及工序间的检核
　　在两相邻街坊连接部分彼此测定若干重合地物点或界址点，通过坐标比较达到两作业单元间的互检。
　　下工序在作业中对上工序的质量作检核。街坊地籍图采集中对上下工序权属调查中的地籍要素如土地类别、使用者名称、界址边长等作进一步实地校核。在内业数据编辑处理中，对上下工序的坐标数据、拓扑关系信息、名称数据等用程序进行自动检核。同时对地籍要素表示的合理性、各要素相互关系的协调性及相邻街坊地籍图接边的完整性与正确性等检查。
　　3.4 分项、分层流水互查方法
　　互查是作业生产中的一种重要环节。传统的互查方法难以满足地籍调查工序多、信息大、要求高的特点。我们从工厂流水装配车间的生产得到启发，采用创造学中分解、排列与组合的方法，设计出了“分项、分层流水检查方法”进行地籍调查的作业互查，其原理如表1：

表1 分项、分层流水检查原理

　　按工序分解出全部检查元素并以其检查技术难易程度进行排列（A～N项），根据各人不同技术层次由第1人完成全街坊（1～K宗）A项检查（∑A），第2人完成B项检查（∑B），依次类推。多人组合完成全部工作。因此，新检查方法可表达为：
　　∑街坊=∑A＋∑B…∑N
　　　　　=（A1＋A2…Ak）＋（B1＋B2…Bk）＋…＋（N1＋N2…Nk）
　　相对而言，按传统的方法由1人完成全街坊的检查可表达为：
　　∑街坊=∑1＋∑2…∑K
　　　　　=（A1＋B1…N1）＋（A2＋B2…N2）＋…＋（AK＋BK…Nk）
　　将需要人工进行互查的项目按工序制成互查记录表，使繁杂的互查工作“可视化”，避免了遗漏。实践表明，采用分项、分层流水检查方法进行地籍调查图、数、表的互查，合理利用了人力资源，操作简单，劳动强度低，检查效果显著。
　　4 产品检查的质量控制
　　建立了在作业组自查与互检基础上的一、二级检查制度。检查顺序上从最终产品检查逆向前置到生产过程中，注重首批产品检查，适时地跟踪作业检查，全面地最终产品检查。方式上采用计算机自动化和人工干预相结合。检查人员应具备扎实的理论基础、娴熟的检查技能和良好的职业道德等三个条件。检查工作应达到客观地反映质量状况，准确地作出检查结论，科学地进行修改指导的三个目标。因此，在检查方法上采用了“四个结合”。
　　①宏观检查与微观检查相结合，先宏观后微观。
　　②内业检查与外业检查相结合。
　　③巡视检查与勘丈检测相结合，边巡视边检测。
　　④产品检查与方法检查相结合。
　　5 应用效果
　　我们在约12km2的地籍调查测绘实践中，逐步建立和完善了具有技术创新为先导、数据采集为核心及闭环作业为保障三个特征的从技术设计→作业生产→产品检查三环节数字地籍数据质量控制系统，使数据质量得到有效控制，界址点正确率达100%，地物点粗差率（大于±15cm）降至0.5%左右，地物点（包括界址点）相对距离中误差一般小于±3cm。表2为部分测区的高精度统计：

　表2 精度统计表

　　通过对质量体系的分析研究，采取科学的措施，严格按规范实际操作，使控制体系得到检验，进一步完善控制体系的建设，使我们的质量建设得到了保障.同时可以通过设计方案，操作规程的确定以满足质量要求，使地籍测绘这一系统工程得到质量保障.使地籍测绘工作能够做到更好，提高地籍测绘水平，以达到城市化建设的需求。