ArcGIS與MapGIS在土地利用規劃制圖中的比較

蒙 琳，張衍毓

（1.廣西師范學院北部灣環境演變與資源利用省部共建教育部重點實驗室，廣西南寧530001；2.中國土地勘測規劃院，國土資源部土地利用重點實驗室，北京100035）

ArcGIS與MapGIS是常用的地理信息系統軟件，為土地利用總體規劃相關圖件編制提供了有力的技術支撐。近年來，許多研究闡述了土地利用總體規劃圖的編制過程及軟件實現方法[1-3]，但是基于土地利用規劃圖件的制圖規范要求，對比、挖掘ArcGIS與MapGIS軟件的功能特點，結合雙方優勢，探索減少制圖工作量、提高制圖效率的研究比較少。本文立足土地利用總體規劃專題圖件的制圖實踐，探討ArcGIS與MapGIS軟件在土地利用總體規劃圖編制中的制圖功能特點，分析其在土地利用規劃制圖中的優勢與不足，以期在土地利用規劃制圖工作過程中充分利用優點、改進不足，提高工作效率。

1 土地利用總體規劃專題圖編制的流程與特點

1.1 土地利用總體規劃圖編制基本流程

土地利用總體規劃專題圖的制圖流程如圖1[1]所示。2006—2020年土地利用總體規劃圖件編制的基礎數據來源于全國第二次土地調查（以下簡稱“二調”）的數據成果。因為土地利用總體規劃的規劃基數分類體系與二調的土地利用分類體系不同，而且規劃基期（2005年）與“二調”完成時點不同，所以需要對“二調”數據進行地類轉換與變化數據的回溯。通過上述編輯處理才能得到規劃基期的土地利用現狀數據。在基期土地利用現狀數據的基礎上，結合城鎮建設用地規模邊界和擴展邊界、規劃基礎設施、重點規劃項目、土地功能分區等規劃要素，方可制作出土地利用總體規劃系列專題圖（圖1）。

圖1 土地利用總體規劃專題圖的制圖流程Fig.1 The process of compiling the map for general land use planning

1.2 土地利用總體規劃專題圖編制的特點

1.2.1 涉及的空間數據與相關信息繁多 土地利用總體規劃編制中，涉及的數據主要有地理基礎要素、專題要素數據、規劃相關信息。地理基礎要素數據包含：行政界線、政府駐地、高程特征點、等高線、其他地物等。專題要素數據有土地利用現狀要素、建設用地管制分區要素、基本農田保護規劃要素、土地整治規劃數據、重點建設項目用地要素等[4]。此外，還有一些重要的規劃指標數據及表格等。通常每一幅土地利用總體規劃專題圖件都會用到多種類型的要素數據，制圖中應能層次清晰地管理和使用相關數據。這對數據管理提出了較高要求。

1.2.2 數據編輯處理較為復雜 土地利用總體規劃編制涉及的空間數據繁多，編輯處理過程復雜，工作量較大。圖件編制過程中，需要對全國第二次土地調查的數據進行地類轉換與變化數據的回溯；由于比例尺的要求不同，需經過縮編處理，才能得到規劃基期的土地利用現狀數據。此外，還要求進行圖數一致的檢驗：在誤差允許的范圍內，各項約束性指標和預期性的建設用地指標與圖件上相應規劃地類面積一致。因此，規劃圖件編制過程中，前期的要素數據準備需要經過較為復雜的數據編輯處理過程。

1.2.3 專題圖的技術規范要求嚴格 土地利用總體規劃專題圖以定性、定量、定位的方式體現了土地利用總體規劃方案，是實施土地利用總體規劃、落實土地用途管制制度的重要依據。國土資源部制定的《市縣鄉級土地利用總體規劃制圖規范》對符號樣式、注記方式、圖幅要素等諸多方面做出了明確的規定。其中，對地理基礎要素規定了表達圖式，對現狀及規劃圖斑要素的圖式符號規定了填充樣式。圖件注記內容主要包括行政區域名稱、政府駐地、交通道路、水利設施、河流、湖泊與水庫，自然保護區、重點規劃建設項目等名稱。另外，對圖名、圖廓、圖例、地理位置示意圖等圖幅要素也有嚴格要求[5]。規劃制圖的質量標準對GIS軟件的制圖功能提出了較高要求。

2 ArcGIS與MapGIS土地利用總體規劃專題圖制圖功能對比

通過總結制圖實踐經驗，對ArcGIS和MapGIS軟件主要的功能特點進行了分析比較（表1），并針對影響工作效率的數據管理、數據編輯、智能標注與制圖表達、圖幅要素制作等核心功能進行對比分析。

表1 ArcGIS與MapGIS土地利用規劃制圖功能對比Tab.1 Comparison of ArcGIS and MapGIS in compiling map of land use planning

2.1 數據管理

良好的數據存儲管理方式便于土地利用規劃數據的編輯與使用，也利于土地利用規劃數據由低至高的行政區劃的集中匯總。ArcGIS軟件可將土地利用總體規劃的空間數據、注記、圖框及圖框注記等以空間數據庫Geodatabase的形式統一存儲管理。Geodatabase具有完整性規則和數據管理性能，包括有效規則、子類型、關系類、幾何網絡等。Geodatabase可以根據要求給不同的要素類定制相應的拓撲規則，例如土地利用規劃現狀要素數據可以定制無空隙、無重疊的拓撲規則，在數據更新時可以進行拓撲規則的自動檢查與報錯處理?？臻g數據庫的存儲管理方式在數據安全和數據質量控制等方面具有很大優勢。MapGIS是以文件形式組織存儲管理數據，以擴展名為點文件（.WT）、線文件（.WL）、面文件（.WP）的形式存儲點、注記、符號、線、面等規劃數據。文件形式的存儲管理方式往往會由于文件過多，不便管理。土地利用總體規劃編制中，大量數據需要反復修改編輯，更新后如若忽略了拓撲檢查，會造成制圖數據有誤。此外，ArcGIS軟件將注記按照要素與比例尺的不同進行分層管理，做到了層次清晰、條理分明；而MapGIS一般將各類要素的注記和符號集中在一起，不便于編輯和管理。

2.2 數據編輯

ArcGIS與MapGIS都有很強的數據編輯功能，基本能夠滿足土地利用總體規劃專題圖編制的要求。ArcGIS具有強大的空間數據編輯功能，通過Arctoolbox工具箱、Editor工具欄、Topology工具欄等來完成。土地利用總體規劃圖件編制的基礎數據來源于1∶1萬“二調”成果數據，而土地利用總體規劃圖制圖的比例尺一般為1∶5萬—1∶10萬且土地規劃制圖規范對圖件中最小上圖圖斑面積具有明確要求，需要進行縮編。ArcMap中的ArcToolbox中集成了取中線、要素融合、要素取舍、線狀要素簡化等制圖綜合功能，可以由比例尺較大的數據制圖綜合到比例尺較小的數據。地圖縮編過程中，ArcToolbox的制圖綜合功能可以發揮作用。在土地利用規劃的編制過程中，相關數據的改動與更新比較頻繁，而且會涉及到面狀要素的編輯操作。對于ArcGIS而言，一般首先使用ArcCatalog對Geodatabase中的面狀要素創建拓撲，使具有共享點或邊的要素按照拓撲關系共享點或邊；然后利用ArcMap的Topology工具欄檢查與顯示其中的拓撲錯誤，并且通過共享要素移動、共享邊線編輯、共享多邊形生成等操作直接便捷地對要素進行改正。對于MapGIS而言，可以先檢查區拓撲錯誤，找出存在拓撲錯誤的弧段，然后在修改好弧段的基礎上再拓撲重建區，通過這一過程來實現對區的編輯處理[6]。這一過程存在兩點不足：一方面由于MapGIS沒有自動剪斷弧段的功能，不能減少對有自相交拓撲錯誤的弧段進行改正的編輯工作量；另一方面MapGIS在刪除多邊形時其相應弧段并未同時自動刪除，若不手工刪除這些弧段則會在后續弧段拓撲重建區時產生錯誤。在區拓撲錯誤出現較多的情況下，為了提高編輯效率MapGIS需要經過弧段轉成線、自動剪斷線、線拓撲檢查與修改、線轉成弧段、弧段拓撲重建區、區與lable點相結合來賦屬性這些繁雜的步驟才能完成對區文件的拓撲檢查與編輯。因此在面狀要素的編輯處理方面，ArcGIS比MapGIS更加方便快捷。此外，MapGIS只能對同一圖層的數據進行拓撲錯誤檢查與編輯，而ArcGIS還可以定制不同圖層數據之間的拓撲規則并進行拓撲錯誤檢查與編輯。

2.3 智能標注與制圖表達

在土地利用總體規劃的制圖過程中，如果由制圖軟件直接按照《市縣鄉級土地利用總體規劃制圖規范》中的要求生成各要素的標注，在一些區域往往會出現地名、交通、河流水利、重點規劃項目等要素的標注之間相互覆蓋、重疊的情況。此外，土地規劃制圖規范對交通、河流等線狀地物的標注在標注走向、標注位置等方面都有特殊要求。ArcGIS高級智能標注Maplex工具能省時、高效地解決這一問題，能極大地提高制圖效率。Maplex工具可以對以下多個方面進行控制：標注如何相對于要素進行放置、當可用空間受限時如何修改或減少標注以便放置更多的標注，以及如何解決標注之間的沖突[7]。同時，Maplex工具智能自動生成的標注可以在Geodatabase中轉換成相應的注記，并且這些注記的編輯與管理都可以在空間數據庫中簡單便捷地實現。此外，ArcGIS的制圖表達工具還可以將符號信息與要素幾何存儲在要素類中，從而允許用戶對要素的外觀進行自定義，改進要素的顯示效果，滿足土地規劃制圖規范的嚴格要求。例如，ArcGIS的制圖表達工具（Representation）可以實現自動生成橋梁或隧道的表達、邊線壓蓋、智能填充面狀要素等以往制圖方法難以做到的效果。MapGIS沒有高級智能標注與制圖表達功能，主要依靠人工修改標注等方法處理相關問題，圖件美觀與制圖高效兩者難以兼得。例如，由MapGIS軟件自動生成各要素的標注或符號時，往往出現疊蓋的情況，且在面狀要素自動填充符號時，其邊界附近也會出現地類符號殘缺不全的問題?？梢?，MapGIS在智能標注和制圖表達方面還有待提升。

2.4 圖幅要素的制作

ArcGIS與MapGIS都能較好地制作完成圖名、比例尺、地理位置示意圖等基本的圖幅要素。按照規范要求，圖件內圖框四角點標注經緯度，內外圖框之間注明一定間隔的方格網公里數。在圖框制作方面，ArcGIS對制作符合土地利用規劃專題圖的圖框、花邊較難控制好，需要借助輔助軟件或編程來完成。而MapGIS本身就可以快速方便地生成符合技術規范的圖框與花邊。在圖例制作方面，ArcGIS提供了靈活便捷的圖例編輯功能。ArcGIS可以根據所使用的空間數據來生成圖例。ArcGIS的圖例可以打散也可以合并，打散后可以對其中某個圖例進行修改，合并后方便整體移動。圖例可以單獨保存。如果其他圖件所用的圖例相同時，可以將該圖例復制后直接添加，避免重復工作，提高制圖效率。MapGIS圖例的創建與編輯修改不太方便，在制作和復用時相對麻煩。

3 結論

本文結合土地利用總體規劃制圖的生產實踐，對ArcGIS與MapGIS在數據存儲管理與制圖功能進行了比較。結果表明：

（1）ArcGIS以空間數據庫的形式統一存儲管理土地利用總體規劃數據具有顯著優勢。ArcGIS的高級智能標注、制圖表達等功能提高制圖效率，減少了人力工作量。但其購置成本高，且在土地利用總體規劃的符號庫支持，圖框制作等方面有待加強。

（2）MapGIS以文件形式存儲管理土地利用總體規劃數據，數據組織管理不夠清晰，而且在數據的安全性與質量控制方面略顯不足；在符號、注記等制圖工作方面工作量相對較大。同時，MapGIS的符號庫和圖框花邊制作對土地利用總體規劃專題圖制圖的支持比較好，而且MapGIS成本較低，數據分層存放便于修改，圖件色彩豐富、輸出樣式多樣。

ArcGIS與MapGIS都能夠按照相關規范要求獨立完成土地利用總體規劃制圖任務。在選擇土地規劃制圖軟件時，既要考慮制圖效果、工作效率與成本，又要兼顧其對土地規劃制圖規范標準的支持和國土資源部門后續土地利用規劃數據庫的建設問題。現階段在土地利用規劃編制過程中，全國各個直轄市、省份、自治區所選用的制圖軟件不盡相同。實際生產應用中，針對ArcGIS軟件在符號庫支持、圖框制作方面的不足，可以通過適當的二次開發，預制一些符號、地圖模板等，以此來提高制圖質量和工作效率；針對MapGIS軟件在數據編輯、智能標注方面的瑕疵，可以將部分數據轉到ArcGIS軟件中進行處理，完成處理后再轉換回MapGIS支持的數據進行制圖，以此提高工作效率?？傊?，在土地利用總體規劃專題圖制作中，應靈活應用制圖軟件，發揮制圖軟件功能模塊特色，凸顯各自優勢，在滿足土地規劃制圖規范的要求下，盡量減少工作量，提高制圖效率。

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）:

［1］ 劉偉.市級土地利用總體規劃圖編制方法探討［D］.北京：中國地質大學碩士論文，2010：4-5.

［2］ 宋榕潮，楊木壯，謝鴻宇.基于MapGIS的土地利用總體規劃圖編制技術與方法——以廣寧縣為例［J］.測繪與空間地理信息，2009，32（2）：33-34.

［3］ 何梅，陳龍乾，宋莉.基于ArcGIS的縣級土地利用總體規劃圖編制方法研究——以連云港市海州區為例［J］.安徽農學通報，2010，16（23）：167-169.

［4］ 廣西土地利用總體規劃文件匯編［M］.廣西國土資源廳規劃科技處，2009.

［5］ 市縣鄉級土地利用總體規劃制圖規范［S］.國土資源部，2009.

［6］ 吳信才.MAPGIS地理信息系統［M］.北京：電子工業出版社，2004：60-68.

［7］ ESRI 公司.ArcGIS Resource Center Desktop 10 幫助［EB/OL］.http://help.ArcGIS.com/zh-cn/ArcGISdesktop/10.0/help/#/na/003s00000001000000/.