基于ArcGis的永春縣土地利用數據庫研究

徐志剛,高 鵬,謝健偉

(龍巖學院資源工程學院,福建龍巖364012)

當前,我國正處于改革發展的關鍵時期,經濟的發展和人口分布結構的變化引起的土地利用急劇變化。傳統制圖方法對完成土地現狀調查和圖件更新遠遠跟不上建設發展的需求,部分已經建立的土地利用現狀數據也達不到應有的要求,即利用傳統的方法無法滿足土地管理信息快速更新的要求[1]。隨著信息技術、計算機技術、網路技術、數據庫技術、空間技術尤其是GIS技術的發展,大大加快了土地利用管理工作信息化進程,因而以GIS技術為核心建立土地利用規劃管理信息數據庫是有條件且極為必要。ArcGis組件作為相當成熟的GIS軟件,不但具有強大和完善的數據編輯、處理、投影轉換、地理分析、空間處理等多種功能,而且作為以地圖為核心的ArcMap、ArcCatalog模塊進行土地利用現狀數據庫的建立明顯具有速度快、操作簡單、制圖效果好、可編輯性強等優勢[2]。下面,筆者以ArcGis組件為基礎,詳細闡述土地利用數據庫建設相關技術,具有較強的現實意義。

1 建庫的技術路線

土地利用數據庫的建立主要使用ArcGis軟件中的ArcMap和ArcCatalog應用程序模塊。ArcMap用于地圖制圖、分析、編輯及圖面設置。ArcCatalog用于定義和建立geodatabase[3]。根據ArcGis技術的特點及永春縣土地利用數據庫建設的要求,結合工作實踐,編制建庫的技術路線如下[4,5]:①制作調查底圖。利用1∶500比例尺地形圖,作為主要地類調查工作底圖,與實地不符時采用實地補測與影像圖判讀調繪相結合的方法,進行地形圖修補測。②全野外調查、記錄地類。采用全野外調查方法,按《土地利用現狀分類》體系,獲取調查區翔實、準確的地類圖斑信息。對外業調查成果嚴格按 “兩級檢查一級驗收”制度執行,確保地類圖斑及其信息內容調查準確。③調繪成果轉繪上圖、接邊。以GIS軟件ArcMap(或AutoCAD)為平臺,進行數據采集、圖形接邊、分層,錄入相關屬性。④城鎮類土地利用數據與農村土地調查數據銜接。⑤建立土地利用數據庫。把全部圖形數據轉入ArcGis平臺對數據進行拓撲錯誤檢查、構面,建立屬性結構,錄入與聯接屬性,建立永春縣土地利用數據庫。

2 建庫前準備工作

1)資料的收集、分析 收集的資料包括大比例尺地形圖、近期的航攝影像圖、街坊圖等。按精度最高、現勢性最好的原則,從市國土局、市房產局、市勘測院所存有的地形圖中形成適合規劃、國土、房產部門使用的全要素永春縣1∶500數字地形圖,并以此作為本次地類調查工作的工作底圖;選取2008年數碼航攝影像制作的1∶1000比例尺正射影像圖,可作為1∶500比例尺地形圖更新和地類調查及新增地物調查的參考依據;利用項目前期由市國土局牽頭,市勘測院配合完成修編的街坊圖作為調查工作劃分工作單位參考,進行宗地新編號,并滿足以后地籍管理需要;利用福建省國土廳統一下發的永春縣行政界線數據、市勘測院收集的城區街道行政管理界線數據作為調查工作的土地行政劃分與土地利用現狀分析統計的依據。

2)地類的外業調查 地類的外業調查主要包括分清土地利用的類別,按照不同的類別得到各類地類圖斑;確定的圖斑界線、圖斑內建筑層數及結構、注明圖斑編號及單位注記等;對于不明顯的界線物,應標識勘丈數字,確保內業標繪圖斑界線位置準確。外業調查時,應實地逐個圖斑進行調繪,要做到:走到、看到、繪清、查清、記錄、準確和圖、數、實地三者一致。

3)內業整理 內業整理是以GIS軟件ArcMap或AutoCAD為平臺,把外業調查所得的數據轉繪到調查底圖上,從而得到包括行政區界線 (鄉界、街坊界、村權屬界)、地類界線、輔助地類界線、地類代碼、單位注記等圖形數據,然后完成這些圖形與底圖的接邊、分層,并錄入相關屬性。

通過以上處理可以得到城鎮類土地利用情況的全部數據,但數據的質量不一定能夠滿足建庫要求。因此,要對圖形進行接邊檢查,確保行政界、地類界圖形、屬性接邊正確;各圖層檢查,確保沒有歸錯圖層現象;檢查每個街坊、地類圖斑編碼是否正確及街坊、地類圖斑是否覆蓋整個調查區;檢查線劃質量,清除線毛刺、重疊線、微短線,保證線狀地物層順暢、地類界線完整等。

4)二調成果的銜接 在城鎮土地調查內業處理時以已有農村土地調查數據為接邊準則,保證已有農村土地調查數據成果不變,調整本次調查數據使本次城鎮土地調查與已有農村土地調查的成果無縫銜接,不重不漏,構建城鄉一體化的土地利用現狀數據庫。對于各矢量數據的接邊,應在要素分層統一的前提下進行圖形和屬性數據接邊處理[6]:①圖形數據接邊。進行圖層合并,接邊處的實體不進行合并操作,只做實體結點調整,使其滿足接邊精度要求;②屬性數據接邊。對合并后的圖層中相同字段的編號進行重新編排,同時核實接邊處實體屬性的一致性。

3 土地利用數據庫的建立

1)土地利用圖的預處理 圖形的預處理對于拓撲建立及提高建庫效率至關重要。預處理主要以下幾個方面[7]:①圖層的清理。把其中的控制點層之類的隱藏圖層刪除掉,而其中的獨立地物層進行選擇性地刪除。②清除不必要線。主要刪除重復疊加在一起的線。③劃分地物范圍。如一些企業之內的范圍必須按照它的范圍手動圈起來。④劃分區域。為了建庫查錯的方便,同時使數據庫美觀,必須把區域進行劃分,一般主要以道路進行劃分。⑤刪除大片圍墻。為了便于屬性輸入及避免輸錯屬性,對于圖形中連成一大片的圍墻,直接依著畫線,然后把圍墻刪掉。

2)新建標準分幅圖 通過以上處理可以得到高質量的永春縣土地利用圖,然后對其要進行分幅。分幅首先通過ArcCatalog軟件模塊,新建單幅圖文件夾如:sc001(建立的名字必須為英文),在該文件夾里新建一個以該圖幅名稱命名的sc0011,再新建一個要素集,要素集名與庫名一致,都采用圖幅名稱;然后導入數據庫的圖幅層 (FFTC,內圖廓)作為空間參考并建立要素集;最后導入中間庫的FFTC為表結構參考,建立要素類[2]。

3)建立分幅圖拓撲關系 建立拓撲關系,可以生成可靠的區域 (區文件或面文件),使地理數據庫能夠更真實地反映地理要素。建立線和線拓撲時,包含拓撲規則有不存在懸掛、禁止相交及不許重疊3種。圖1反映了線超過,違反了 “不存在懸掛”拓撲規則,通過建立拓撲關系命令能夠檢查出錯誤,此時只要剪切掉超出部分即可。不斷拓撲檢查所構的面,直到所構的面無拓撲錯誤,完善構面,即完成分幅圖拓撲關系的建立。

4)導入注記層,建立點與面間的拓撲關系 建立完線線拓撲關系生成區域后,再導入注記層,構建點、面間拓撲關系,其步驟如下:①將1∶500全要素永春縣土地利用圖中的ZJ層另存為DXF格式文件;②在ArcCatalog中新建ZJ層的點數據庫,導入至ArcMap中;③刪除無用的ZJ點,同時將上一步構好的面導入ArcMap中;④建立點和面的拓撲關系,其拓撲規則是:點必須在面內、點不能在線上;⑤拓撲編輯ZJ點,一個面只能有一個點且點的屬性需正確。發現錯誤的點應將其移至其他面。

5)建立字段并輸入屬性特征 利用ArcGis的空間處理功能,選擇輸入圖層,將ZJ層與所構成的完整面關聯出所需的各種要素 (如圖2所示),然后建立字段并輸入屬性特征,具體步驟如下:將關聯好的數據庫導入ArcMap中反復拓撲檢查所構成的面,直至拓撲無差錯;打開屬性欄,新建字段名:DLDM(地類代碼)、DLDW(獨立地物)、JZGZ(建筑構造)、ZJCS(建筑層數)、KCCS(扣除層數)、MJ(面積)等;編輯字段名屬性;根據土地利用圖輸入每個宗地地類屬性 (如商業用地為051)如圖3所示。

圖1 拓撲糾正示意圖

圖2 ZJ層關聯圖

圖3 屬性輸入圖

6)合并分幅數據庫,并導入202圖斑 各標準分幅圖經過拓撲建立、ZJ層的關聯、屬性輸入等步驟后進行合并,再導入202圖斑并刪除不在202范圍內的分幅圖,重建拓撲關系,反復查錯,直至拓撲無差錯為止,得到整個永春縣土地利用數據庫。

利用ArcGis建立的永春縣土地利用數據庫,能夠為永春縣土地利用總體規劃、土地的利用現狀統計與分析、把握土地利用變化趨勢等工作提供真實準確、現勢性強的土地利用基礎數據和圖件資料。為該縣的耕地保護、良好生態環境的保持,城市合理規劃,可持續發展的提供有力的手段,從而為實現該縣的科學發展作出貢獻。

[1]高志強,劉紀遠,莊大方.基于遙感和GIS的中國土地利用土地覆蓋的現狀研究[J].遙感學報,1999(2):134-138.

[2]Vienneau A,Bailey J,Woo S.《A rc Catalog使用手冊》[M].北京:ESRI中國 (北京)有限公司,2004.

[3]Hatakeyama A,Eicher C,Sims J.《ArcMap使用手冊》[M].北京:ESRI中國 (北京)有限公司,2004.

[4]周克昊.基于A rcGIS的土地利用規劃管理信息的設計與實現 [J].科技資訊報,2009(30):113.

[5]韓尚.土地利用底圖的制作方法[J].中國科技信息,2008(23):60-63.

[6]王瑞青,田永中.基于ArcGIS的縣級農村土地利用數據庫建設技術探討 [J].西南師范大學學報 (自然科學版),2009(5),230-234.

[7]余紅舉,黃敬泉,余文斌,等.GIS在縣級土地利用信息化建設中的應用 [J].地理空間信息,2008,6(5):68-70.