土地是人类生存、发展的基础，也是立国安邦的基本要素，查清土地资源状况，并做出科学评价，具有十分重要的意义。准确的土地调查数据资料，是正确认识国情、国力的前提，也是制定科学的土地政策，确保国民经济持续、协调发展和社会安定团结的重要基础。土地变更调查是国土资源管理工作的一个重要方面，其数据为国土资源管理工作提供了重要基础和保障，也为中央制定有关重大政策和宏观调控决策提供了科学依据，所以其真实性、准确性关系重大。GPS/PDA技术的出现，为土地变更调查工作提供了一种全新的模式，但是GPS/PDA外业系统采集的变更数据需要经过编辑、叠置等处理后才能进入土地利用数据库。为了保证调查数据科学、合理、准确地进入土地利用现状数据库，本文研究了矢量图形叠置方法，通过引入拓扑信息，实现空间拓扑算子和矢量图形裁剪，并解决图形叠置后的数据不确定性问题，利用空间拓扑算子实现GPS/PDA的多级显示功能。通过项目实施，这些技术在土地变更调查实际工作中得到了大量应用。针对其中的关键技术，本文的研究工作如下： (1)构建了基于点集拓扑学理论表述的矢量几何实体数据结构。点不仅是空间对象的最基本构造单元，同时还携带了描述空间对象间拓扑关系的信息，完全满足土地调查的需求。介绍了国际上开放式地理信息系统OpenGIS规范对空间对象的描述，不同土地利用数据库中几何实体的表达方式不同，为了实现不同数据库之间数据的互操作，依据OGC规范中的开放式地理实体表达模型表述土地实体，解决不同土地利用数据库之间的异构数据交换问题。 (2)针对点集拓扑学描述的几何实体与9交模型和扩展9交模型之间的联系，应用了label的概念，表达土地利用对象之间的空间拓扑关系，构建拓扑图，利用拓扑图中每个元素的label计算扩展9交模型矩阵中每个元素的值，由于扩展9交模型矩阵与几何体之间的拓扑关系具有紧密的联系，可以判断土地利用对象之间的空间拓扑关系。 (3)应用基于label的空间拓扑算子的实现方法，逐一求出叠置结果几何体，用不同的拓扑算子组合完成矢量图形叠置。选择参与叠置运算的两个几何体，构建拓扑图，计算每个参与叠置的元素的label，利用交算子求出两个几何体相交的部分，利用差算子计算两个几何体扣除交集之外的部分。以求intersection算子为实例说明具体实现的方法和步骤，通过仿真试验验证了该方法的有效性。 (4)研究利用矢量图形裁剪技术完成图形叠置的各种算法。分析了Weiler-Atherton算法，并指出其不足，提出广义入点和广义出点的概念来改进算法，开发了应用程序验证算法的有效性；提出基于局部拓扑信息的矢量图形裁剪算法，以二叉树的形式对连接于同一结点的弧段进行排序；提出以分割弧段的形式完成图形裁剪的算法；阐述利用建立缓冲区的方法完成线状地物变更的裁剪算法。 (5)GPS/PDA系统采集的数据经过图形叠置后，在进入土地利用数据库时存在空间数据的不确定性问题，对该问题进行数学建模，指出其叠置不确定性的数学原因；从计算机角度分析，数据在计算机中的表达有精度限制，而且叠置过程中存在精度模型的设置，以及由精度模型设置带来的维度坍塌问题，这些因素都会引起数据的不确定性。可以通过提高精度模型和减小系统容差等办法解决数据入库时的不确定性问题。 (6)针对大数据量数据在嵌入式系统显示困难的问题，提出适用于GPS/PDA系统的基于空间拓扑算子的地图自动综合方法。改进相接关系的空间拓扑算子，消除其局限性，完成几何体空间拓扑关系的判断，利用和算子实现具有相接关系的几何体的合并，创建新比例尺的数据，实现根据实际调查情况，调入内存不同比例尺数据，由远到近逐渐放大的多级显示功能，满足GPS/PDA的实际业务要求。 (7)应用GPS/PDA土地调查技术在全国9个省市实验区进行了变更调查、更新调查和扩展应用。从工作效率、经济效益等方面，将GPS/PDA技术与传统方法进行了对比和分析；给出了各种图斑、线状地物变更的典型案例。实验与应用效果和对比分析结果表明：基于拓扑信息的矢量图形叠置技术作为GPS/PDA系统不可分割的一部分，能够有效提高土地调查的效率，缩短数据处理的时间，实现图形数据的准确变更，保证变更数据科学、合理地进入土地利用数据库。