基于ArcGIS實現(xiàn)地類圖斑凈面積的計算

劉洪江，曹玉香

(1.杭州市勘測設(shè)計研究院，浙江杭州 310012;2.浙江工商大學(xué)，浙江杭州 310018)

1 引言

第二次全國土地調(diào)查(以下簡稱二調(diào))作為一項重大的國情國力調(diào)查，目的是全面查清全國土地利用狀況，掌握真實的土地數(shù)據(jù)，并對調(diào)查成果實行信息化、網(wǎng)絡(luò)化管理，建立和完善土地調(diào)查、統(tǒng)計和登記制度，實現(xiàn)土地資源信息的社會化服務(wù)，滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、土地宏觀調(diào)控及國土資源管理的需要。進(jìn)行土地利用規(guī)劃時，必須算出地類圖斑層中每個地類圖斑的凈面積。凈面積是地類圖斑的必備字段，是地類圖斑的重要屬性。凈面積計算的思路簡單，過程復(fù)雜，方法多樣，但基于不同的GIS軟件平臺，凈面積計算的實現(xiàn)途徑又有差異。浙江省大部分縣市在二調(diào)及土地數(shù)據(jù)建庫采用的都是ArcGIS平臺，本文針對該平臺對地類圖斑凈面積的計算方法進(jìn)行了分析與探討，在寧波市江北區(qū)土地利用數(shù)據(jù)庫建設(shè)及土地利用規(guī)劃工作中得到了應(yīng)用。

2 凈面積計算思路

地類圖斑凈面積的計算公式如下:

其中:

此處的“田坎系數(shù)”是田坎面積與耕地圖斑面積的比例，在土地測量與數(shù)據(jù)建庫時已經(jīng)確定。

如果線狀地物同時也是地類圖斑的邊界則半扣，即:

若線狀地物位于地類圖斑之內(nèi)則全扣。如圖1所示，粗線為圖斑邊界，標(biāo)注“全扣”是指該線狀地物完全位于圖斑內(nèi)部，標(biāo)注“半扣”是指該線狀地物疊加在圖斑邊界之上。

圖1 線狀地物面積扣除示意圖

零星地物面積的扣除較簡單，依據(jù)其空間關(guān)系判斷，位于圖斑內(nèi)的則扣除。

凈面積計算步驟如下:

第一步，線狀地物數(shù)據(jù)處理。建立線狀地物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，線狀地物跨越地類圖斑邊界時，都要在與圖斑邊界的交點處斷開;確定該線狀地物面積是全扣還是半扣。

第二步，各類扣除面積的計算。計算地類圖斑的三種扣除面積:零星地物扣除面積、線狀地物扣除面積、田坎面積。零星地物扣除面積的確定方法是判斷零星地物與地類圖斑的空間關(guān)系，位于圖斑內(nèi)，則扣除。

第三步，逐一計算圖斑的凈面積。遍歷“地類圖斑”圖層的每一個要素(圖斑)，根據(jù)式(1)計算凈面積。

3 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理

3.1 數(shù)據(jù)組織

土地數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫采用ArcGIS Geodatabase格式，地類圖斑凈面積計算涉及3個圖層:XZLW(零星地物數(shù)據(jù)圖層)、XZXW(線狀地物數(shù)據(jù)圖層)和XZTB(地類圖斑數(shù)據(jù)圖層)。凈面積計算實際上是針對XZTB圖層進(jìn)行的。XZXW圖層中與凈面積計算有關(guān)的幾個字段是:“XWSC(線狀地物的長度)”、“XWKD(線狀地物的寬度)”、“XWSM(線狀地物面積)”和“KCXS(扣除系數(shù))”。XZTB圖層與凈面積計算有關(guān)的3個字段是:“KSXM(扣除的線狀地物的面積)”、“KLWM(扣除的零星地物的面積)”和“KKSM(田坎面積)”。

3.2 線狀地物數(shù)據(jù)處理

線狀地物要素在圖斑凈面積計算前要進(jìn)行處理，處理內(nèi)容有:拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立;線狀地物面積計算;扣除系數(shù)的確定等。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指線狀地物與地類圖斑的空間關(guān)系，線狀地物跨越地類圖斑邊界時，要斷開，如圖2所示，粗線是圖斑邊界，其上疊加的細(xì)線(如果有)為線狀地物，圓表示的是線狀地物需要斷開的位置。拓?fù)潢P(guān)系的生成可以用ArcGIS Workstation的命令或ArcToolbox實現(xiàn)。

圖2 線狀地物拓?fù)潢P(guān)系示意圖

線狀地物面積的計算較簡單，公式如下:

扣除系數(shù)的確定原則是:線狀地物位于地類圖斑之內(nèi)，則扣除系數(shù)為1.0，若位于地類圖斑邊界，則為0.5，可以根據(jù)線狀地物與地類邊界的空間關(guān)系來判斷。

基本思路為:取線狀地物的幾何中心點，以該點為中心，微小值為半徑(如0.001 m)，生成矩形(或圓)。取該矩形與地類圖斑要素層(XZTB)的交集，若得到一個地類圖斑，則扣除系數(shù)賦“1.0”，若得到兩個地類圖斑，則扣除系數(shù)賦“0.5”，實現(xiàn)的算法如圖3所示。

圖3 線狀地物扣除系數(shù)的確定算法

4 地類圖斑凈面積計算

地類圖斑凈面積按式1計算。要算基本農(nóng)田凈面積，需要3層數(shù)據(jù):地類圖斑、線狀地物和零星地物。

零星地物面積計算思路是:判斷零星地物點是否落入地類圖斑內(nèi)，如是則將該零星地物面積賦給對應(yīng)的地類圖斑，實現(xiàn)的算法如圖4所示。

圖4 零星地物面積計算算法

線狀地物面積的計算思路是:判斷線狀地物與地類圖斑的空間關(guān)系，如相交(含搭界)，則該線狀地物面積要作為對應(yīng)的地類圖斑的扣除面積，否則不作為扣除面積，實現(xiàn)算法如圖5所示。

圖5 線狀地物面積計算算法

地類圖斑凈面積的計算步驟分四步:第一步計算地類圖斑包含的零星地物的面積，并存放到字段“KLWM”中;第二步是計算地類圖斑內(nèi)線狀地物的面積，包括位于地類圖斑邊界的線狀地物，將計算結(jié)果存放到字段“KSXM”中;第三步是結(jié)合零星地物面積、線狀地物面積，田坎面積計算公式，將計算結(jié)果放到字段“KKSM”中;第四步是按照凈面積計算公式計算每一個地類圖斑的凈面積。對每一個地類圖斑而言，計算的方法都是一樣的，直接用該地類圖斑的毛面積減去零星地物面積，再減去線狀地物面積和田坎面積，可以在ArcMap屬性表中用“Field Calculator”工具實現(xiàn)。

5 結(jié)語

二調(diào)和土地利用規(guī)劃，都要對地類圖斑凈面積進(jìn)行計算。盡管凈面積計算的公式并不復(fù)雜，但因為土地數(shù)據(jù)是空間數(shù)據(jù)，計算時要進(jìn)行空間關(guān)系的判斷和空間查詢，實際工作中地類圖斑凈面積的計算也有一定的技術(shù)要求。本文針對ArcGIS平臺對凈面積計算的方法和步驟進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并設(shè)計了關(guān)鍵步驟的實現(xiàn)算法，在寧波市江北區(qū)土地數(shù)據(jù)建庫中得到了應(yīng)用，取得了預(yù)期的效果。但本文實現(xiàn)的算法是基于ArcMap的VBA環(huán)境，采用VB語言，軟件工具的執(zhí)行效率和穩(wěn)定性上可能弱于ArcEngine環(huán)境。下一步的工作將基于本文實現(xiàn)的算法和思路，開發(fā)基于ArcEngine環(huán)境的軟件工具，以提高凈面積計算的運(yùn)行效率和速度。

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