ＤＥＭ分析法在土地整理項目中應用

摘要：本文以江西省上饒縣皂頭等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地整理項目為例，探討了數(shù)字高程模型在土地整理規(guī)劃中的應用。通過項目區(qū)數(shù)字高程模型的建立，實現(xiàn)項目區(qū)地形的三維可視化地形分析，判斷項目區(qū)地形現(xiàn)狀，輔助土地整理規(guī)劃輔助設計，為該類地區(qū)整理項目中總體規(guī)劃方案確定、工程項目規(guī)劃以及工程量測算等方面提供參考和依據(jù)。

關鍵詞：土地整理 地理信息系統(tǒng) 規(guī)劃設計 空間分析

Application ofDigitalElevation model technology

in Land Consolidation Programming

Abstract: This paper introduces the establishing method of the Digital Elevation Model(DEM) based on MapInfo and probe on its application in Land Consolidation Programming. In China， land consolidation has contributed a lot to the realization of the rational disposition of land resource and to the improvement of the land use efficiency and the ecological environment.With the Geographic Information System (abbreviate GIS) development and land consolidation overall development， arrangement of work of technology， how be in an all-round way， a effective one apply GIS technology to the land consolidation， the work quality of improving the land consolidation programming has become the problem that relevant professionals care about and hope to solve gradually.TakingShangrao county of Jiangxi province as an example， the application of GIS technique in land consolidation programming has been discussed in the paper. Though setting-up of the digitized map of project district， is it carry on introduction， manage， operate， analysis， show to geographical spatial datum to realize， can obtain land resource relevant information fast， can realize goal automation statistical and quantity charge to space， make a large amount of a abstract one， isolated data vivid， easy to observe and analysis.

Key words:land consolidation programming； GIS；planning and designing；spatial analysis

本文以江西省上饒縣皂頭等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地整理項目作為研究區(qū)，建立了基于GIS數(shù)字高程模型及相關專題圖，并將它應用于該項目區(qū)的現(xiàn)狀分析和規(guī)劃設計中，旨在為GIS技術特別是其數(shù)字高程模型技術在土地整理專項規(guī)劃中的應用做一些有益的探索和嘗試[1][2][3] ][4][5]。

1. 數(shù)據(jù)準備和研究方法

本文試驗項目區(qū)位于江西省上饒縣尊橋鄉(xiāng)、皂頭鎮(zhèn)和鄭坊鎮(zhèn)，分為皂頭片、尊橋片、鄭坊片三片。皂頭片位于上饒縣中部，涉及6個行政村；尊橋片位于上饒縣中部，涉及3個行政村；鄭坊片位于上饒縣北部，涉及5個行政村。項目區(qū)附近水利、交通、林網(wǎng)、電力、生態(tài)保護等基礎設施較為優(yōu)越。

根據(jù)土地整理規(guī)劃編制需要和論文研究需要收集了項目區(qū)2004土地利用現(xiàn)狀變更調查資料（EXCEL格式臺帳數(shù)據(jù)）、上饒縣土地利用總體規(guī)劃圖（1997-2010年）、項目區(qū)涉及地區(qū)1：10000地籍圖掃描文件和1：10000地形圖掃描文件、上饒縣近年來的統(tǒng)計年鑒。利用MapInfo軟件配準和數(shù)字化項目區(qū)涉及地區(qū)1：10000地籍分幅圖并利用GIS技術從圖中自動提取部分資料，再將項目區(qū)土地利用現(xiàn)狀變更調查資料（EXCEL格式）導入MapInfo處理，使空間數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)相互對應。利用MapInfo軟件配準和數(shù)字化項目區(qū)涉及地區(qū)1：10000地形圖，從中提取地形信息（高程點、等高線），運用MapInfo軟件制作項目區(qū)數(shù)字高程模型，并以此進行分析和輔助規(guī)劃。

2. 項目區(qū)DEM建立

數(shù)字高程模型(digital elevation model，簡稱DEM)是采用規(guī)則或不規(guī)則多邊形擬合面狀空間對象的表面，主要是對數(shù)字高程表面的描述[11]。根據(jù)多邊形的形狀，可以把DEM分為兩種，即格網(wǎng)模型和TIN模型，其中又以TIN模型運用的居多。DEM的主要優(yōu)點是能夠方便地進行空間分析和計算。DEM的方法主要有地面測量、攝影測量、立體遙感、地形圖數(shù)字化、GPS、激光掃描、干涉雷達等多種方法[8]。建立DEM 的方法有多種，但根據(jù)已有等高線地形圖獲取高程數(shù)據(jù)則比較簡單、快速和可靠，是目前采用的主要方法[10]，而且其精度也能達劍用戶的要求，性價比高。

2.1 項目區(qū)圖件掃描與配準

掃描后的柵格圖需要進行糾正，以消除紙張變形所帶來的誤差。一般情況下，采用仿射變換的方式來糾正。配準地籍圖是土地整理圖件制作的第一步。土地整理中首先需要配準的柵格圖件是項目區(qū)的1：1萬地籍分幅圖的掃描件，配準時通常采用平面直角坐標系(non-earth投影) ，控制點選擇公里網(wǎng)格的交點。土地整理圖件制作所需的一部分信息都是從地籍圖上提取的。

2.2地形圖數(shù)字化

等高線矢量化處理。主要包括對等高線進行屏幕跟蹤矢量化、對等高線標賦高程值、對離散高程點進行屏幕矢量化、對高程點標賦高程以及對這些矢量化產(chǎn)品進行編輯、檢查、拼接，并最終生成完整的矢量圖。MapInfo系統(tǒng)提供了比較強大的圖層管理功能，可以按照用戶要求顯示、編輯、選擇、標注和保存圖層，圖層的疊加順序信息以工作空間的方式保存。MapInfo是按圖層組織計算機地圖的；矢量圖中每個圖層分別包含了地圖信息的不同方面，多個圖層按照一定的順序重疊便形成了一幅具有完整信息和空間含義矢量地圖[7]。

2.3空間數(shù)據(jù)內插生成DEM

DEM 的內插是根據(jù)所采集規(guī)則排列的原始數(shù)據(jù)高程求出待定點的高程。DEM 的建立主要有兩種方法，基于規(guī)則格網(wǎng)的建模方法（GRID）和基于不規(guī)則三角網(wǎng)的建模方法（TIN）[8]。本文以項目區(qū)尊橋片為例說明MapInfo系統(tǒng)下DEM建立的過程。首先，從尊橋片涉及的1：10000地形圖中矢量化等高線和高程點（在現(xiàn)狀圖制作過程中已經(jīng)完成），應用MapInfo專裝題圖制作工具中的格網(wǎng)生成器，采取IDW（倒數(shù)距離權重插值器）插值的方法內插生成格網(wǎng)專題圖。選擇需要顯示的圖層疊加在格網(wǎng)專題圖上，然后用“創(chuàng)建3D地圖”命令創(chuàng)建基于此格網(wǎng)數(shù)據(jù)的3D地圖，如圖（1）。

3.DEM的建立及其在土地整理項目中的應用

DEM作為地形表面的數(shù)字表達形式，與傳統(tǒng)地形圖相比，它具有可實現(xiàn)地形信息多形式顯示；保持地形精度；易于實現(xiàn)自動化、實時化等特點 ，已成為空間數(shù)據(jù)分析的重要工具，并被應用在數(shù)字流域模擬、虛擬現(xiàn)實等領域，取得了良好效果[8] 。

對于丘陵山區(qū)類型的土地整理項目，項目區(qū)地形地貌的分析往往對規(guī)劃方案的各個方面都產(chǎn)生一定的影響，而單一依靠對項目區(qū)地形圖紙圖的判讀難以滿足地形分析的需要。針對丘陵山區(qū)地貌條件復雜、直觀性差等難點，利用DEM在空間數(shù)據(jù)分析處理方面的優(yōu)勢進行地形分析，則能達到比較理想的效果，并且可以為該類地區(qū)整理項目中總體規(guī)劃方案確定、工程項目規(guī)劃以及工程量測算等方面提供輔助決策[9]。

江西上饒縣皂頭等3個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地整理項目屬于丘陵山區(qū)土地整理項目，項目區(qū)內地形比較復雜，以尊橋片為例，區(qū)內分布了很多山丘，總體屬于階地河漫灘地貌，從一般地形資料中無法對其形成有效地分析，故本文嘗試為該片建立DEM模型進行分析。

通過對項目區(qū)土地整理項目尊橋片三維空間地圖的觀察，可以看出，該項目區(qū)整體成“幾”字形，地勢起伏不平，中部地區(qū)地勢最高。為了更好的進行土地整理規(guī)劃設計，本文依據(jù)地形走勢將該片區(qū)大致分為A、B、C三個區(qū)域，如圖（2）所示，分別進行分析和設計。

從尊橋片土地整理現(xiàn)狀圖和三維地形圖上可以看出，A區(qū)呈南北方向狹條狀，沿西側有一條級別較高的尊橋公路，中部有較密集的居民點分布。A片的灌溉水源較為豐富，南部和北部有許多山澗溪流，中部有上譚水庫北支渠穿過，灌溉只要依靠自流和引水，渠道設施比較簡陋，灌溉質量較低。通過仔細研究發(fā)現(xiàn)A區(qū)東側比西側地勢略高，因而考慮沿東側修建斗渠，沿西側公路修建斗溝，再修建一定數(shù)量的灌排兩用農(nóng)渠，形成完整的灌排網(wǎng)絡，以保證灌溉質量和排水通暢。同時修建和改造連接各居民點的道路，修建田間道、生產(chǎn)路形成道路體系，并且在田間道兩側修建防護林。

B區(qū)的北部較為平坦，南部呈山丘地形?？紤]北部設計為畈田，南部設計為梯田，以中間的公路為界。南部的灌溉可以設計多條灌排兩用渠直接從上譚水庫北支渠引水，再在兩側設計斗溝以便排水通暢。北部山丘地勢較高，引水灌溉比較困難，故考慮在山丘上修建蓄水池，儲蓄山澗水源和降水，并沿等高線設置渠道，以保證梯田的灌溉。

C區(qū)和A區(qū)較為類似，也呈現(xiàn)狹條狀。區(qū)內有一些地勢較低的洼地，在雨季極易造成積水，影響作物生長，可以通過局部土地平整改和修筑排水渠道善這一情況。C區(qū)的灌溉水源主要來自上譚水庫北支渠，在東北部也有一些山澗水源，考慮修建灌排兩用渠直接從支渠中引水并向兩側灌溉，對于山澗水源則通過修整原有渠道，提高引水質量。

土地整理規(guī)劃前后項目區(qū)灌溉體系對比圖和道路體系對比圖，見圖（3）圖（4）。

4. 結語

隨著GIS應用技術的發(fā)展和土地整理工作的廣泛開展，如何更全面、更有效的利用GIS技術輔助土地整理規(guī)劃設計，提高土地整理工作質量逐漸成為了相關從業(yè)者關心和希望解決的問題。本文以江西省上饒縣皂頭等3個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地整理項目為例，通過分析和研究，探討了GIS技術在土地整理規(guī)劃中的應用思路和方法，取得了一些啟發(fā)。

基于GIS技術的土地整理圖件制作能為規(guī)劃編制工作帶來極大的便利，主要體現(xiàn)在：。

（1）實現(xiàn)對土地整理相關數(shù)據(jù)的有效管理。通過GIS技術支持下的土地整理相關空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的有機結合，有利于更好的儲存、查詢、分析、顯示，改變了單一屬性數(shù)據(jù)分析的缺陷，便于生成相關專題圖件，使決策方案更加合理。

（2）應用GIS空間技術為項目區(qū)土地整理規(guī)劃設計提供依據(jù)。DEM分析方法實現(xiàn)對項目區(qū)地形的可視化分析。從項目區(qū)高程數(shù)據(jù)中插值生成DEM數(shù)據(jù)，利用DEM在空間數(shù)據(jù)分析處理方面的優(yōu)勢進行可視化地形分析，并以此輔助決策則能很好地實現(xiàn)這些要求，并且可以為該類地區(qū)整理項目中總體規(guī)劃方案確定、工程項目規(guī)劃以及工程量測算等方面提供輔助決策。

綜上所述，本文對GIS技術在土地整理規(guī)劃中的應用做了一些有益的探索和嘗試。GIS對信息的表達形式具有直觀、形象的特點。圖形化的結果輸出表現(xiàn)方式，比起傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件和報表形式，更便于決策人員所應用，從而也使得規(guī)劃更容易被公眾所接受。

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