發布時間：2021-02-21所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要: 基于測繪科學技術在國土調查中的具體應用，分19491977 年和19781999 年兩個時間段，對土地改革時期、社會主義計劃經濟時期和社會主義市場經濟時期國土調查科學技術，特別是19811999 年開展的第一次全國國土調查科學技術的發展背景、現狀、過程和特點進
摘要: 基于測繪科學技術在國土調查中的具體應用，分1949—1977 年和1978—1999 年兩個時間段，對土地改革時期、社會主義計劃經濟時期和社會主義市場經濟時期國土調查科學技術，特別是1981—1999 年開展的第一次全國國土調查科學技術的發展背景、現狀、過程和特點進行表述、討論、分析、歸納，總結出測繪科學技術和國土調查科學技術的內在聯系及相互影響的各個方面，以及國土調查科學技術發展的一般規律. 研究結論為:50 年來，伴隨測繪科學技術的發展和應用，國土調查科學技術經歷了丈量法、模擬法、解析法向數字化發展的歷程;國土調查經歷了零星、非專業、簡易和低精度調查到全國性、專業性、系統性和高精度調查的發展過程;第一次全國國土調查建立了國土調查科學技術的基本體系; 國土調查科學技術在數據采集、圖數處理和海量信息管理的軟硬件系統方面的自主創新還不足.
關鍵詞: 國土調查; 測繪; 科學技術; 丈量; 模擬法; 解析法; 數字化; 攝影測量
0 引 言
廣義地說，國土調查( 為了與時代契合，本文根據具體情況也稱“土地調查”) 古已有之. 古老的土地丈量法是最簡易的土地測繪技術. 歷朝歷代為了劃分田畝、制作地契的土地丈量就是一種原始的土地調查.封建社會時期的土地丈量工具主要是木尺或繩索，計算方法是傳統算術，地契圖表則為簡易的手工繪制，如明清時代出現的魚鱗圖冊就是封建社會有資料可查的一種土地調查登記方式[1].
1949 年新中國成立至 1952 年，中國進行了全國范圍的土地改革[2]，為劃分和分配土地進行了大量的土地丈量，并進行了以耕地為主的概略的土地面積統計匯總，這是現代國土調查的啟蒙.
1953—1977 年，中國沒有進行過全國性的土地調查[3]，但這段時期為社會主義國民經濟和國防建設的需要進行的土地測量及以地形測繪為基礎進行的土地專項要素調查，可以說是現代國土調查的探索階段.
1979 年，國家結合第二次全國土壤普查組織進行了臺賬統計形式的土地概查[4]，此為全國性國土調查的端倪.
全國性、專業性和系統性的國土調查是全國土地利用現狀調查( 即土地詳查，為契合當時的實際情況，并和現在的國土調查制度銜接，本文也稱“第一次全國國土調查”) . 第一次全國國土調查于 1981 年開始試點[4]，1999 年底完成全國成果匯總，歷時近 20 年，為以后的國土調查工作建立了基本的科學技術體系，是國土調查重要的里程碑.
科學技術是在總結和傳承前人的基礎上發展的. 1949—1999 年這段時期，測繪科學技術經歷了從模擬測繪、光電測繪( 筆者認為廣泛使用光電測距、電子測角技術是測繪科學技術發展的一個重要階段，可視為光電測繪或半數字化測繪階段) 向數字化測繪發展的過程[5]; 作為測繪科學技術重要分支的攝影測量科學技術，經歷了從模擬攝影測量、解析攝影測量到數字攝影測量的發展過程[6]. 在這 50 年里，隨著測繪科學技術的發展及在國土調查中深入廣泛的應用，給國土調查科學技術帶來了內涵豐富、表達多元、方法多樣、手段先進的深刻變化，實現了國土調查科學技術從丈量法、模擬法、解析法向數字化發展的跨越.
本文以 1949—1999 年作為時間維度，以測繪科學技術在國土調查中的應用為主線，全面地記述和歸納國土調查科學技術從丈量法、模擬法、解析法向數字化發展的背景、現狀、過程和特點，分析國土調查科學技術與測繪科學技術的內在聯系，反映測繪科學技術對國土調查科學技術的深刻影響，總結國土調查科學技術發展中存在的不足，為提高國土調查科學技術自主創新水平和促進國土資源工作科學化、規范化、專業化和數字化提供參考.
1 1949—1977 年的國土調查科學技術
1. 1 1949—1952 年土地改革時期的國土調查科學技術
共和國成立之初，百廢待興. 當時，國際上不同國家和地區，其土地測量或土地調查的科學基礎和技術水平是不同的，差異是很大的. 在歐美和蘇聯，已基本建成了統一的國家大地坐標系統和高程系統，具有了統一的測繪數學基礎; 光學理論的實際應用和精密機械制造技術的發展，制作出精度更高的光學測量儀器，使得土地測量精度和效率的提高有了質的飛躍; 微積分也在曲邊區域土地面積計算中得到廣泛應用; 大地測量和地圖制圖科學的發展和實際應用，實現了區域性、全國性甚至是全球性的地表面積投影計算和各種專題地圖的編制.[7]當時，中國才剛剛從半封建和半殖民地的廢墟中站立起來，測繪科學技術人才和科學儀器設備異常缺乏，只有少數院校和科研技術單位進行一些測繪學術和理論上的初步研究，開始著手進行一些國防建設方面的大地測量、工程測量和地形圖測繪工作，涉及經濟建設方面的測繪科學技術工作進行得還非常少.
由于上述原因，當時國際上先進的測繪科學技術并未能應用于中國土地改革的土地測量和制圖，土地改革主要還是采用古老的丈量方法進行土地劃分[2]，土地分布情況僅僅是用簡單的手繪示意圖表示單個地塊的四至并輔之于以字說明，單個地塊或單戶的土地面積則采用簡單的圖解法計算. 這次全國性的土地改革既沒有條件進行準確的地塊測量和規范的制圖，更沒有條件進行區域性的土地分布制圖、土地利用分析和土地面積統計匯總.
如果以國土調查科學技術應用的角度來審視土地改革這項宏大的工作，其進行過程中科學技術發展應用水平是很低的，但在短短的 3 年左右的時間就完成了如此復雜和浩大的工作量，其效率又是非常高的，這靠的是共和國強大的組織能力、動員能力和凝聚力.
1. 2 1953—1977 年計劃經濟時期的國土調查科學技術
1953—1977 年，國家有關部門組織實施了大量的測繪工作，填補了許多測圖空白區，但由于計劃經濟體制下土地使用方式的單一性等原因，全國性的或者區域性的國土調查工作并沒有開展[3]，因此，這段時期也就沒有構建規范的系統的國土調查科學技術體系. 但是，測繪科學技術對國土調查科學技術的支撐作用日益凸顯卻是總的發展趨勢.
1. 2. 1 1953—1959 年的國土調查科學技術
1953—1959 年是中國通過學習、借鑒蘇聯和歐美建立自己的測繪科學技術體系的快速發展時期. 盡管當時的測繪科學技術主要是為國防和國家基本建設服務的，但實際上已為后來全面的規范的國土調查奠定了重要的科學技術基礎. 這段時期，大地測量、航空攝影測量、地圖制圖科學技術得到較快發展. 1954 年北京坐標系和 1956 年黃海高程系的建立及其在全國統一推廣使用[8]，統一了全國測繪基準，標志著全國測繪科學技術體系初步建立，由此，國土調查直接或間接地獲得了核心科學技術支撐.
1953—1959 年，由于當時高度計劃經濟的社會背景，用地對象主要是全民國有單位，劃撥或征用土地并不進行專門的土地權屬勘界測繪和土地分類面積測量，征地面積多采用村集體參與丈量的數據，征地工作重心主要放在被征地村集體的經濟補償、公余糧減免和農民的工作安排上[9]. 盡管如此，在涉及較大面積征用土地時，一般都在國家控制網之下在征地區( 即測區) 分級布設測繪控制網測繪地形圖供項目建設規劃設計使用. 地形圖主要采用白紙模擬法測繪成圖. 主要為規劃設計用途測繪的地形圖，也相應地作為承載土地權屬和地類要素的基本圖. 因此，這段時期的國土調查實際上是模擬法國土調查的最初形式. 1. 2. 2 1960—1969 年的國土調查科學技術 1960—1969 年，歐美和蘇聯已由光學機械模擬攝影測量全面進入機助虛擬控制解析攝影測量時代[10]. 此時中國相應的情況是，利用三角網、三角鎖建網的大地測量技術、模擬攝影測量技術和采用手工繪圖鉛字制版的地圖制印技術才得以全面推廣應用. 攝影測量可以快速獲得大面積的內容豐富、層次分明的地表覆蓋影像，滿足了快速測制不同比例尺地形圖和制作像片圖的需要，還可以為各種規模和類型的建設項目測繪用于土建規劃設計需要的地形圖.
這段時期，在國家專業測繪部門和各行業組織下，利用攝影測量技術測制了大量的各種比例尺地形圖和影像圖. 這些地形圖和影像圖主要作為國家基本圖件為國民經濟和國防建設需要服務. 如果一些建設項目或其他專項工作需要處理與土地利用相關的業務，就利用地形圖和像片圖作為底圖，用其標繪用地四至界線、用地面積和相關土地要素，如果實地埋設了用地界樁，這些界樁的點位也會測繪標注在底圖上，以此制作簡要的土地利用專業圖件. 這段時期國家雖然沒有進行過全面的、系統的、規范的土地測量或土地調查，但為滿足地質勘查、礦產開發、工程勘察、交通和水利建設等行業需要進行的測繪工作[11]，實際上直接或間接地滿足了當時土地測量或土地調查的需要. 由于這段時期土地調查專業底圖已大量地使用模擬攝影測量測制的地形圖和像片圖，標志著模擬法國土調查技術已進入實際應用階段.
1. 2. 3 1970—1977 年的國土調查科學技術
1970—1977 年，中國測繪科學技術具有顯著進展的幾個方面是: 衛星多普勒定位技術在大地測量中得到初步應用[12]; 攝影測量實現了模擬法向解析法的轉變[13]; 計算機輔助計算已開始應用于測量平差和一些測繪數據處理. 測繪科學領域的這些發展變化，預示著解析法測繪已經基本成熟. 鑒于當時國家仍沒有大規模土地調查需求，這些已初具現代化特征的測繪科學技術并未能直接應用于區域性的國土調查，當然也沒有條件全面轉化為國土調查科學技術. 但是，這些先進的測繪科學技術有效地提高了測繪生產力.這段時期，在國家統一規劃指導下，應用這些先進的測繪科學技術，有關部門進一步組織了大量測繪空白區的測圖工作，獲得了各種比例尺地形圖和影像圖[14]，為這段時期國家和地方處理土地利用相關工作提供了專業底圖資料，其中，1 ︰ 50 000、1 ︰ 25 000、1 ︰ 10 000地形圖和影像圖成為了后來開展的第一次全國國土調查的主要基礎圖件.
2 1978—1999 年的國土調查科學技術
1978—1999 年，是國家改革開放由試驗、逐步推進到深入發展并取得巨大成就的重要歷史時期，在國土資源工作方面，歷經了粗放管理到精細管理、局部管理到全面管理、經驗管理到科學管理、傳統方式管理到現代化管理的重要發展階段. 這個期間，歷時近 20 年完成了第一次全國國土調查，是國土調查科學技術體系得以基本建立的重要階段.
2. 1 1978—1980 年的國土調查科學技術
1978 年，國家有關部門已逐步將開展全國性的國土調查提上議事日程，相關科研院所和技術單位也積極開始研究、探索全國性國土調查的相關科學技術.
1979—1980 年，國家結合第二次全國土壤普查組織進行了土地概查. 這次土地概查只進行了自下而上的土地分類面積臺賬統計，沒有將土地分類圖斑落實上圖，即沒有解決土地地塊空間分布的問題[4]. 因此，這次土地概查的成果是粗略的，用途是極其有限的，但為以后的全國性國土調查工作作出了有益的探索.
2. 2 第一次全國國土調查科學技術( 1981—1999 年)
全國性、規范性和專業性的國土調查起始于全國土地利用現狀調查( 即第一次全國國土調查) . 第一次全國國土調查于 1981 年在全國 9 個縣開始試點，1984 年全面推進[4]，至 1997 年完成以 1996 年 12 月 31 日為統一時點的變更調查，1999 年底完成全國成果匯總. 第一次全國國土調查開全國性土地詳查之先河，從試點到全部結束歷時近 20 年，調查工作歷盡艱辛，調查成果來之不易，為以后的國土調查工作建立了基本的科學技術體系，是國土調查重要的里程碑.
囿于當時的歷史條件，作為國土調查核心科學技術的測繪科學技術水平還相對落后，對于全國性的國土調查工作的組織實施還缺乏經驗，缺少儀器設備和科技人才，工作經費也較為緊促，因此，第一次全國國土調查歷時較長.
第一次全國國土調查科學技術經歷了傳統測繪科學技術向數字測繪科學技術轉變、傳統國土調查科學技術向數字國土調查科學技術轉變的重要過程，為以后的國土調查積累了寶貴的工作經驗和奠定了堅實的科學技術基礎，形成的調查成果是以后國土資源工作中重要的基礎資料，特別是其中的權屬調查成果時至今日仍然是土地權屬界定的重要依據.
2. 2. 1 第一次全國國土調查起始時期的社會背景
1981 年啟動第一次全國國土調查的具體原因，當時的相關文件、資料的表述都比較原則，根據筆者多年來從事國土調查研究的總結，有以下見解. 當時正值國家改革開放逐漸全面推進之際，全國各項工作逐步步入快速發展的軌道，國民經濟呈現出蓬勃發展的景象，農村家庭聯產承包責任制的全面實施[15]，城市化和各類園區的建設，招商引資的項目落地，國有企業經營模式的改革，鄉鎮企業和民營企業的發展，致使各類用地情況變得更加復雜多樣，用地頻率快速增長，用地規模越來越大，土地交易流轉現象時常發生，由此產生了詳細調查土地資源的迫切需求. 此外，各口徑統計的耕地、建設用地、林地、園地、草地的面積差異很大，國家土地資源家底不清，嚴重影響著國家糧食安全和資源安全，因此，摸清土地資源家底，為科學合理地管理和利用土地提供翔實的基礎數據日益顯得重要. 第一次全國國土調查就是在這樣的國情和社會背景之下醞釀籌劃并開始啟動的.
2. 2. 2 第一次全國國土調查測繪基準的現狀、存在問題及處理方法
1981 年第一次全國國土調查試點時，使用的測繪基準仍然是 20 世紀 50 年代初從蘇聯國家坐標系聯測延伸[16]而來的參考橢球精度較低且各區域網拼接精度誤差較大的 1954 年北京坐標系[17].
中國自己獨立自主建設的經過整網平差的 1980 西安坐標系在 1982 年開始推廣使用. 1980 西安坐標系幾乎綜合了其建成之前中國約 30 年的天文測量、重力測量和三角測量的數據，由于進行了整網平差，且采用的參考橢球與國家大地水準面吻合得比較好，因此其精度比 1954 年北京坐標系有了大幅度提高[16 - 17].
由于各地收集到的可以作為第一次全國國土調查基礎資料的圖件大部分都是20 世紀50 年代至70 年代測繪的基于 1954 年北京坐標系的成果[17]，以及全國各地測繪科學技術發展水平不同、各行業對 1954 年北京坐標系的使用慣性等原因，國家對第一次全國國土調查使用 1980 西安坐標系給予了過渡期，在過渡期內， 1954 年北京坐標系和 1980 西安坐標系可以并行，但在一個縣域之內，要求盡可能使用一個平面坐標系.
全國各縣第一次全國國土調查啟動時間的差異是很大的，面臨的工作條件和基礎成果資料的差異也是很大的，測繪基準的使用情況也是因地制宜的.
有的縣由于 1954 年北京坐標系基礎成果資料基本全覆蓋，沒有啟用 1980 西安坐標系，仍然使用 1954 年北京坐標系; 有的縣收集到不同坐標系的成果資料，有 1954 年北京坐標系成果資料、獨立坐標系成果資料，甚至不知道是什么坐標系的成果資料，通過分析、甄別及與 1954 年北京坐標系聯測，進而分片求解轉換參數進行局部坐標轉換[14]，基本實現一個縣域內成果資料的坐標系統一. 這兩種情況，雖然實現了一個縣域內平面坐標系統的統一，但因為仍然使用 1954 年北京坐標系，一定程度導致國土調查數學基礎精度不高的狀況.
有些偏遠的縣，由于測繪科學技術、經濟及其他條件限制，沒有使用統一的坐標系統，所收集成果資料沒有進行坐標統一轉換，而是分片分塊利用已有成果圖件直接作為外業地類調查底圖，最后的縣級調查成果也只是進行土地分類面積數據銜接處理，沒有進行嚴格的圖件接邊. 這給后來土地調查成果的實際使用帶來不少問題，如后來土地征用轉用報批中土地調查、規劃和勘測定界坐標系統使用錯誤和跨坐標系地塊圖形和面積接邊誤差過大等問題時有出現.
有部分條件較好的縣，基于 1980 西安坐標系進行了航空攝影，利用航空攝影測量方法完成了第一次全國國土調查，無論是調查工作效率還是成果精度都得到了較好保證.
在高程基準方面，1987 年 5 月之前，全國使用的是 1956 年黃河高程系，有些地區也存在使用獨立高程系統的情況; 1987 年 5 月國家正式啟用 1985 國家高程基準[8]. 由于考慮兩個高程系統的銜接和過渡，第一次全國國土調查的高程基準存在兩個高程系統并行使用的情況，但在一個縣域之內，會根據已有高程點成果情況，將高程系統經過換算統一到高程點成果數量和分布占主要地位的高程系統上.
第一次全國國土調查屬于中小比例尺土地調查，對高程精度要求并不高，因此，其高程統一換算并沒有要求使用嚴密換算的方法進行，特別在缺少重力異常參數的地區，高程換算僅僅只是改正兩個高程系統的平均高差. 這種非嚴密換算導致的高程誤差對第一次全國國土調查的成果精度影響主要表現在耕地坡度改正精度上，但由此造成的土地面積計算誤差較小.
2. 2. 3 第一次全國國土調查外業調查的科學技術
第一次全國國土調查外業地類調查使用的主要資料是影像圖和地形圖[4]. 由于航空攝影測量具有快速地大面積獲取地表土地分類影像信息的優勢，被采用為第一次全國國土調查土地權屬和地類調查的主流技術.
第一次全國國土調查外業調查從 1981 年試點、1984 年全面鋪開到 1994 年基本結束，歷時大約 14 年.在此期間，根據攝影測量發展和應用的不同階段采取相應的調查作業技術路線. 1981—1984 年試點時主要采用模擬攝影測量技術進行調查作業[4]; 1985—1989 年是全面推進時期，采用模擬攝影測量和解析攝影測量進行調查作業; 1990—1994 年工作收尾時期，采用解析攝影測量和數字攝影測量進行調查作業.
采用模擬攝影測量進行土地調查的技術方法. 直接使用原始像片進行外業土地權屬和地類調繪形成調繪底圖; 將調繪底圖圖斑清繪在聚脂薄膜上，在轉繪底圖上展繪糾正控制點，將清繪底圖反拍成透明膠片或玻璃基片線劃影像，利用機械投影儀進行調繪線劃底圖轉繪制作正射投影土地分類圖斑圖; 土地分類屬性、地物和地貌注記及圖斑注記采用膠片照相制版植字剪貼完成.
采用解析攝影測量進行土地調查的技術方法. 進行像片控制測量和解析空中三角測量; 利用解析空中三角測量坐標成果在解析糾正儀上進行原始影像正射糾正，利用經過傾斜和投影差改正的正射影像圖進行外業調查，在聚脂薄膜上清繪外業調查底圖獲得正射投影土地分類圖斑圖; 土地分類屬性、地物和地貌注記及圖斑注記采用膠片照相制版植字剪貼完成.
采用數字攝影測量進行土地調查的技術方法. 在第一次全國國土調查外業調查的收尾階段，數字攝影測量技術已逐漸從學習引進、研究開發轉入具體應用，但囿于科技人才、資金和儀器設備缺乏，而且這時大部分地區外業調查已完成等情況，數字攝影測量技術并沒有太多地應用于第一次全國國土調查. 當時的具體情況是，調查工作啟動較晚的部分地區，用數字攝影測量技術制作了正射影像圖，為地類調查和土地利用現狀圖制作提供了影像清晰、影像變形小、投影差改正殘差小的優質底圖. 這可以說是數字攝影測量技術對第一次全國國土調查的最大貢獻.——論文作者：朱 明1 ，李加明1 ，許泉立2 ，潘純建1
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SCISSCIAHCI
