基于ArcGIS的第三次國土調查地類流量分析模型的設計與應用

游芳

摘 要：地類流量分析是第三次全國國土調查過程中的一項重要工作。本文基于ArcGIS的模型構建器設計了地類流量分析模型，并以安徽省某縣的三調初始庫為例驗證了其實用性。結果表明，該模型方便、高效，在一定程度上提高了三調作業效率。

關鍵詞：三調;流量分析;模型構建器

Abstract： The analysis of ground-like flow is an important work in the process of the third national land survey. This paper designed the model of ground-like flow analysis based on arcgis， and took the three-tune initial library of a county in anhui province as an example to verify its practicability. The results show that the model is convenient and efficient， and to a certain extent， it improves the efficiency of the third adjustment.

Keywords： the third land survey;flow analysis;model builder

國土是生產之要、生存之本、生態之源、自然之基。國土調查是我國法定的一項重要制度，是全面查實查清土地資源的重要手段。為了全面細化和完善全省土地利用基礎數據，掌握翔實準確的國土利用現狀和自然資源變化情況，進一步完善國土調查、監測和統計制度[1-2]，自2018年11月起，安徽省開展了第三次國土調查工作（以下簡稱“三調”）。當前三調初始成果已定，為了掌握數據的變化，需要與第二次全國土地調查（以下簡稱“二調”）數據做地類流量分析，市場上的專業三調建庫可以實現流量分析，但需要建立完整的數據庫，步驟煩瑣，速度慢。本文基于ArcGIS的模型構建器（ModelBuilder）應用程序搭建地類流量分析模型，并以安徽省某縣三調初始成果庫為例開展了測試。結果表明，模型分析結果準確可靠，速度較快，可應用于三調初始庫的流量分析。

1 模型構建器（ModelBuilder）介紹

模型構建器（ModelBuilder）是一個用來創建、編輯和管理模型的應用程序。模型是將一系列地理處理工具串聯在一起的工作流，其將其中一個工具的輸出作為另一個工具的輸入，也可以將模型構建器看成是用于構建工作流的可視化編程語言。ModelBuilder除了有助于構造和執行簡單工作流外，還能通過創建模型并將其共享為工具來提供擴展ArcGIS功能的高級方法。ModelBuilder還可將ArcGIS與其他應用程序進行集成。

ArcGIS的模型構建器最初出現在ArcView3的空間分析模塊中，是進行空間處理（Geoprocessing）工作流程和腳本圖形化的建模工具。ArcGIS9以及更新的版本中同樣提供了建模器技術。這種工具主要用來構造地理處理工作流程和腳本的圖形化建模，可以加速復雜地理處理模型的設計和實施。與傳統的基于菜單和單獨處理工具的模式相比，ModelBuilder具有自動處理流程、共享模型、數據處理以及模型文檔化等優點[3]。

ModelBuilder基本由3部分組成：輸入數據、輸出數據和地理處理工具。其中，輸入數據和輸出數據的類型多樣，包括要素類、要素圖層、柵格數據集和工作空間;地理處理工具包括工具箱中所有的工具、自定義模型及腳本工具。構建模型時，將自動驗證所添加和連接的數據、工具，以確保數據存在且數據有效，可用于工具，并且所有工具參數設置均已正確指定。當模型經過檢驗所有流程均有效后即可運行[4]。

ModelBuilder中一個重要的工具就是迭代器。迭代是指以一定的自動化程度多次重復某個過程，通常又稱為循環。迭代較為重要，因為自動重復任務會節省執行這項任務所需的時間和精力。在模型構建器中進行迭代時，可以在每次迭代中使用不同的設置和數據來反復執行同一個過程。模型構建器中的迭代操作還具有靈活性，用戶可以迭代整個模型，或只是重復執行單個工具或過程。

ArcGIS的模型構造器能批量實現一些分析處理功能，還可以將ArcToolbox中的相關工具集合、關聯起來，減少作業過程中重復調用ArcToolbox工具。這不僅可以大大提高工作效率，還可以減少出錯率，避免重復操作[5]。

2 地類流量分析模型設計

二調工作分類以《土地利用現狀分類》（GB/T 21010—2007）為基礎，采用二級分類，其中一級地類8個，具體為：耕地（01）、種植園地（02）、林地（03）、草地（04）、交通運輸用地（10）、水域及水利設施用地（11）、其他土地（12）、城鎮村級工礦用地（20X）。其中城鎮村級工礦用地（20X）一級類是由《土地利用現狀分類》（GB/T 21010—2007）中的05、06、07、08、09一級類和102、121二級類歸并得到的。

三調工作分類以《土地利用現狀分類》（GB/T 21010—2017）為基礎，采用二級分類，其中一級地類13個，具體為：濕地（00）、耕地（01）、種植園地（02）、林地（03）、草地（04）、商業服務業用地（05）、工礦用地（06）、住宅用地（07）、公共管理與公共服務用地（08）、特殊用地（09）、交通運輸用地（10）、水域及水利設施用地（11）、其他土地（12）。

地類流量分析要求分析每一種一級地類的流入和流出情況。為了方便統計，在二調一級地類中增加濕地（00）（對應二級類為115、116、125），將三調的05、06、07、08、09五個一級地類合并為一個一級地類。一級地類流量分析表如表1所示。

表1（a）中，第一行表示各一級地類的二調面積;第二行表示各一級地類的三調面積;第三行表示各一級地類的流入面積，例如，耕地流入面積是指二調中所有非耕地轉換為三調耕地的面積之和;第四行表示各一級地類的流出面積，例如，耕地流出面積是指二調耕地轉換為三調非耕地的面積之和;第五行流入流出變化量是指流入面積與流出面積之差值。表1（b）的橫向地類為三調的一級地類，縱向地類為二調的一級地類。表示各一級地類的具體變化量，例如，第2行第1列表示二調耕地轉為三調濕地的流量，第5行第7列表示二調草地轉為三調交通運輸用地的流量。

為了得到上述流量分析表，首先需要得到每一個二調一級地類的變化面積，或者每一個三調一級地類的變化面積，然后再根據這些變化面積計算統計得到表中的各一級地類的二調面積、三調面積、流入面積、流出面積、流入流出變化量。

2.1 數據準備

第一，安徽省某縣2018年二調變更數據庫中的地類圖斑（2018年二調DLTB）;第二，第三次國土調查初始數據庫中的地類圖斑（三調DLTB）

2.2 數據預處理

2.2.1 添加字段。由于二調地類圖斑與三調地類圖斑都沒有一級類編碼的字段，因此，需要在ArcGIS軟件中對2018年二調DLTB、三調DLTB兩個要素類添加字段：一級類地類編碼（YJLBM），并通過字段計算器給字段賦予屬性值，取地類編碼的前兩位，但要注意濕地（00）的特殊情況。一級地類濕地（00）對應以下二級地類：紅樹林地（0303）、森林沼澤（0304）、灌叢沼澤（0306）、沼澤草地（0402）、鹽田（0603）、沿海灘涂（1105）、內陸灘涂（1106）和沼澤地（1108）。

2.2.2 數據融合。在幾何類型為線、面的數據層中，一個圖層數據中相鄰的兩個或多個幾何要素表達同一客觀實體時，可將這兩個或多個獨立幾何要素融合為一個幾何要素[6]。運用ArcToolBox中的Dissolve（按字段融合）工具，如圖1所示，對上述兩個要素類按YJLBM字段做數據融合，將一級地類編碼相同的圖斑合并，得到兩個新要素類：二調一級類融合、三調一級類融合。為了便于統計面積，在數據融合時一定要選擇“創建多部件要素”，即每一個地類對應一個要素。需要注意的是，對于三調一級類，根據流量分析表的要求，將05、06、07、08、09五個一級地類融合為一個要素。

2.3 模型設計

第一，啟動ArcGIS軟件，打開ModelBuilder工具，插入按要素選擇的迭代器，選中迭代器添加按字段分組;第二，添加一個shapefile變量，命名為裁剪要素，添加連接，將此要素設置為迭代器的輸入參數;第三，將ArcToolBox中的Clip工具拖入模型中，添加連接，將迭代器的輸出參數設置為Clip工具的裁剪參數;第四，再添加一個shapefile變量，命名為輸入要素，添加連接，設置為Clip工具的輸入參數;第五，最后添加一個工作空間變量，設置裁切工具的輸出變量的存儲位置，將迭代器獲取的值作為輸出要素的命名;第六，驗證模型并保存至ArctoolBox工具箱中。模型圖如圖1所示。

2.4 模型應用

在ArctoolBox中添加上述模型，運行模型，將二調一級類融合、三調一級類融合兩個要素類分別作為模型的裁剪要素與輸入要素，按字段分組選項設置為YJLBM字段，設置好模型結果的保存路徑。

模型運行后得到每個二調一級地類的流出量，統計到表中后即可得到每個三調一級地類的流入量，匯總統計后便可得到一級類流量分析表。根據流量分析表可以掌握各地類的變化流量，對于變化較大的返回檢查，以保證作業質量。

該試驗區面積為380 km2，模型運行耗時66 s，模型運行高效。

3 結語

本文研究利用ArcGIS的模型構造器可以方便高效地對三調初始數據做地類流量分析，便于生產人員在三調初始庫形成后即可分析并掌握各地類的變化量，控制調查作業質量，提高生產效率。使用ModelBuilder構建的模型可以自動執行所定義的操作功能，且模型報存之后，可實現多用戶的共享[2]。

參考文獻：

[1]國務院第三次全國土地調查領導小組.第三次全國土地調查總體方案[Z].2018-01-11.

[2]胡孌運，李春輝.基于ArcGIS的第三次國土調查耕地坡度級別賦值模型研究與應用[J].測繪通報，2019（S1）：137-139，142.

[3]劉江濤，吳發富，王建雄，等.基于ArcGIS建模器的數據處理模型在摩洛哥地球化學填圖中的應用[J].地質科技情報，2017（5）：1-6.

[4]熊靜.基于ArcGIS模型構建器的分幅批量裁切影像[J].遼寧林業科技，2019（4）：77-78.

[5]陳春平.ArcGIS模型構造器在基礎地理信息數據建庫中的應用[J].安徽建筑，2019（9）：43-44.

[6]林璐，馬麗華，陳延博，等.利用ArcGIS模型構建器實現矢量數據整合的方法[J].地理空間信息，2018（4）：62-63.