基于ArcGIS的廣州市三調耕地坡度分級技術研究

常德娥，張 婷

（1.廣東工貿職業技術學院，廣東 廣州 510510；2.廣東省國土資源信息中心，廣東 廣州 510075）

0 引言

隨著第三次全國土地調查的開展，為了保證我國的土地資源實現可持續利用，增加土地利用率，提高耕地面積，將GIS技術引入土地整理規劃中已是一種必然的趨勢。

本次研究采用1∶1萬比例尺DEM數據制作坡度分級圖，詳盡地反映每一圖斑的坡度情況，并根據土地調查數據，制作出耕地坡度分級圖［4-5］。

1 概述

1.1 坡度及耕地坡度

坡度是表示地表面該點在特定區域內傾斜程度的一個量，定義為水平面與局部地表面之間的夾角。坡度是地表單元陡緩的程度，通常把坡面的垂直高度和水平距離的比值稱為坡度。地面中坡度是比較重要的地形定量指標，它可以衡量水土流失、江河泥沙等。

耕地坡度分級是依耕地所處地勢的坡面坡度，按對耕地利用的影響限制程度而劃分的級別。

1.2 耕地坡度分級方法

本文基于DEM模型和土地調查數據生成耕地坡度圖，人工干預少，受客觀因素影響也較少，現勢性強，并基于ArcGIS軟件搭建處理模型，提高了數據處理的工作效率和準確度［6］。

1.3 耕地坡度分級要求

參照《第二次全國土地調查技術規程》［7］中規定的坡度分級標準，按照《第三次全國國土調查技術規程》［8］中規定的耕地坡度分級要求進行分級，如表1所示。耕地坡度分級要求原則上不打破調查的耕地圖斑界線，每個耕地圖斑確定一個坡度級，當調查的耕地圖斑涉及兩個以上坡度級時，面積最大的坡度級為該耕地圖斑的坡度級。

表1 耕地坡度分級

2 數據分析

2.1 研究區介紹

本文以廣州市為例說明耕地坡度分級方法的實施流程。廣州屬于丘陵地帶，地勢東北高、西南低，背山面海，最高海拔為1 210 m。

廣州市轄11區，總面積7 434.4 km2，2019年末耕地總資源92 396 hm2，常用耕地面積90 696 hm2［水（旱）田72 617 hm2，旱地18 079 hm2］（數據來源于《廣州市統計年鑒2020年》）。

1.3 設備匹配 由于等離子電切手術需要在導電溶液中進行組織切割，漏電可能威脅患者及術者安全[1]；高溫及強電流可能導致電切環熔斷及刀頭脫落。因此，等離子發生器及電切環應選用合格的設備。

2.2 技術路線

本研究的技術路線如圖1所示，主要流程包括坡度分級及耕地坡度分級兩個流程。

圖1 技術路線

2.3 耕地坡度分級具體過程

2.3.1 坡度分級

（1）DEM拼接、裁剪。在ArcGIS軟件中，加載分幅DEM數據，按行政區進行鑲嵌操作，生成各區鑲嵌DEM數據，然后對廣州市各行政區劃邊界進行外擴，使用各行政區劃外擴數據對鑲嵌的各區DEM數據進行裁剪，生成各區DEM數據。DEM拼接、裁剪模型如圖2所示。

圖2 DEM拼接、裁剪模型

（2）計算坡度。根據各區DEM數據，進行各區坡度計算，并按坡度分級要求對坡度計算結果進行坡度重分類，生成各區坡度分級柵格圖；使用柵格轉矢量工具，將各區坡度分級柵格轉為各區坡度分級矢量數據，使用字段“坡度級別”表示坡度分級，別名為PDJB，字段類型為TEXT，長度為2，最后對各區坡度分級矢量數據根據字段“坡度級別”進行圖斑融合，如圖3所示。

圖3 生成各區坡度分級矢量數據模型

（3）制作坡度分級圖。首先使用消除工具對融合后的結果圖斑進行細小圖斑合并，并對合并后的結果反復進行消除操作，直至所有細小圖斑均完成合并為止，如圖4所示。

圖4 細小圖斑合并模型

然后對坡度圖斑界線進行平滑處理，如圖5所示。

圖5 圖斑面界線平滑

最后對坡度圖斑界線平滑結果進行拓撲檢查、裁剪等處理，生成各區坡度分級圖數據PDT。

2.3.2 耕地坡度分級

（1）地類圖斑數據提取耕地圖斑。首先在地類圖斑數據DLTB中添加“一級地類編碼”字段，字段類型為TEXT，然后使用計算字段工具計算“一級地類編碼”字段的值，取字段“地類編碼”的前兩位生成一級地類編碼，表達式為Left（［地類編碼］，2）；然后提取“一級地類編碼”值為“01”的地類圖斑，即為耕地圖斑，表達式為一級地類編碼=‘01’；最后為生成的耕地圖斑添加“標識碼”字段，字段別名為BSM，字段類型為Int，并為“標識碼”賦唯一值。“標識碼”字段用于識別每一個耕地圖斑，最終生成的耕地圖斑數據為GDTB，如圖6所示。

圖6 地類圖斑提取耕地圖斑

（2）對耕地圖斑數據GDTB進行分區裁剪，生成各區耕地圖斑，如圖7所示。

圖7 提取各區耕地圖斑

（3）各區坡度數據與耕地圖斑數據進行交集制表，篩選生成耕地坡度級匯總表，最后通過連接字段確定每一耕地圖斑的坡度分級，如圖8所示。

圖8 提取各區耕地圖斑

①交集制表。

使用交集制表工具，對各區坡度圖數據和耕地圖斑數據進行交集制表，并匯總每一耕地圖斑內各坡度級的面積。在交集制表工具中輸入區域要素為各區耕地圖斑，區域字段為標識碼（BSM）；輸入類要素為各區PDT，類字段為坡度級別（PDJB）；求和字段為坡度圖斑面積（PDTBMJ）。

因為在文件地理數據庫中，集合函數AVG、COUNT、MIN、MAX和SUM只能用在標量子查詢內，而不能使用IN謂詞。接下來在使用表篩選工具生成耕地坡度級時需要使用IN謂詞，因此需要將交集制表結果保存在個人地理數據庫中。交集制表結果示例如表2所示。

②表篩選。

使用表篩選工具，對交集制表結果進行篩選。每一耕地圖斑篩選面積最大的坡度級，即為該耕地圖斑的坡度級，如表2中耕地標識碼為1的耕地圖斑的坡度級別為最大面積18所對應的坡度級2。表篩選工具的篩選表達式如下：

表2 交集制表結果示例

［坡度圖斑面積］IN（SELECTMAX（［坡度圖斑面積］）FROMGDPDJ_HZGROUPBY［標識碼］）

③連接字段。

通過使用連接字段工具將耕地坡度匯總表與耕地圖斑進行連接，追加每一耕地圖斑的坡度級別信息。

在連接字段工具中，設置輸入表為各區耕地圖斑，輸入連接字段為標識碼（BSM），輸出連接字段為標識碼（BSM），連接字段為坡度級別（PDJB），將坡度級別追加在輸入表（各區耕地圖斑數據屬性表）中，最后通過計算運算的方法將PDJB字段值賦值給耕地坡度級別字段（GDPDJB）。

（4）數據接邊，制作耕地坡度分級圖。將各區耕地坡度級別圖斑進行接邊，生成廣州市耕地坡度分級圖斑數據，并制作耕地坡度分級圖。

3 結語

本文基于ArcGIS10.2軟件，采用1∶1萬DEM數據，對廣州市各區土地坡度進行分級并依據土地調查數據提取耕地，在不改變耕地圖斑的情況下，確定了耕地的坡度級別，制作了耕地坡度分級圖。同時，在研究過程中，使用ArcGIS中的模型構建器構建了數據處理模型，讓數據處理過程流程化、數據處理步驟清晰化。

在處理過程中特別需要注意的是表篩選工具的使用，需要關注不同地理數據庫集合函數的使用，在文件地理數據庫中，集合函數AVG，COUNT，MIN，MAX和SUM只能用在標量子查詢內，而不能使用IN謂詞，如果需要使用IN謂詞，則需要將數據存儲在個人地理數據庫中。