ArcGIS Desktop 9．3 在現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用初探——以云南省騰沖縣為例

范幸龍，周冀衡*，李穎之，黃 浩，邵維雄，楊立強，沈 晗

(1．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草研究院，湖南 長沙 410128;2．云南省保山市騰沖縣煙草分公司，云南 騰沖 679100)

云南省騰沖縣位于云南西部，東臨高黎貢山、南與德宏州接壤，西部、北部與緬甸毗鄰，國土面積5 845 km2，屬亞熱帶高原山區(qū)，具有典型的低緯季風(fēng)氣候特點，境內(nèi)火山分布規(guī)模及完整性居全國之首，特有的火山灰土結(jié)構(gòu)良好、養(yǎng)分豐富協(xié)調(diào)，水利資源豐富，全縣耕地面積8．066萬hm2，適宜植煙面積4萬hm2，境內(nèi)6個優(yōu)質(zhì)煙葉基地單元分別對接紅云紅河、紅塔、湖南中煙、河北中煙、聯(lián)一國際共5家工業(yè)企業(yè)，全面實施煙葉標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，為卷煙企業(yè)的原料供應(yīng)提供了重要的支撐。

1 騰沖火山、ArcGis Desktop 9．3軟件簡介

騰沖火山區(qū)位于滇緬弧形構(gòu)造帶東緣的中緬交界地區(qū)，是我國最年輕的火山區(qū)之一，境內(nèi)火山多、面積廣、噴發(fā)類型齊全，20 新世晚期至今，火山活動頻繁。在北緯24°45'～25°36'、東經(jīng)98°20'～98°48'的范圍內(nèi)，分布有8個火山群，68座火山，其中火山機構(gòu)保存完整(有火山口、火山錐)25座，有火山錐火山口不明顯的18座，其余25座火山機構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，但仍見火山山體［1］。騰沖火山灰土肥力優(yōu)異，在農(nóng)業(yè)用地中一直占據(jù)重要地位［2］，其特殊性更引起世界土壤學(xué)界和農(nóng)學(xué)界的關(guān)注。

ArcGIS Desktop 9．3是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所在ArcGIS Desktop 8．0基礎(chǔ)上開發(fā)的新一代GIS軟件［3］，是20世紀(jì)60年代開始逐漸發(fā)展起來的一門綜合性的空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)，其中空間分析功能是GIS區(qū)別于其他信息系統(tǒng)最大的功能，也是GIS生命力所在。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域較為常用的空間分析方法包括空間插值、緩沖區(qū)分析、疊置分析、地形分析以及空間統(tǒng)計分析，這些空間分析方法可以與各種專項模型相結(jié)合，對農(nóng)用地進行分析與評價［4］，為農(nóng)業(yè)決策提供實時、可靠和快速的依據(jù)。

2 操作步驟

2．1 文件數(shù)據(jù)的建立與加載

本文以騰沖縣煙葉標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)基本煙田規(guī)劃圖為例，用掃描儀把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的柵格圖像，存儲成jpg格式，文件名為“準(zhǔn)化生產(chǎn)基本煙田規(guī)劃圖．jpg”。在該示意圖的4個角點附近選擇確定出4個需與矢量圖形數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的控制點，標(biāo)識為 1、2、3、4。其中控制點選定的通用規(guī)則是:在你所研究區(qū)域的4個角點附近尋找控制點，一般是比較突出明顯的標(biāo)志物，如十字路口、橋梁、建筑物等，并且在柵格圖像上的分布最好均勻，然后到這4個地點實地用GPS進行定位，將定位結(jié)果存儲在一個數(shù)據(jù)庫文件中［3］。數(shù)據(jù)庫中至少要包含兩項數(shù)據(jù)，一是表示水平坐標(biāo)(X或Longitude)，另一個是表示垂直坐標(biāo)(Y或Latitude)。具體操作是:在Excel中輸入該4個點的定位結(jié)果(表1)，另存為dbf文件格式，文件名為:“定位點．dbf”。

ArcMap可以直接讀取坐標(biāo)文件數(shù)據(jù)，并以數(shù)據(jù)層的格式加載到地圖文檔中，形成矢量圖形數(shù)據(jù)層，可以進行相應(yīng)的一系列操作［5］。坐標(biāo)文件數(shù)據(jù)的加載步驟如下:①在ArcMap窗口主菜單欄，單擊Tools命令，打開Tools下拉菜單。②單擊Add XY Data命令，彈出Add XY Data對話框。③在Chose a table from?下拉列表框瀏覽所要確定的坐標(biāo)文件。④在X Field下拉列表框中確定X坐標(biāo)字段、在Y Field下拉列表框中確定Y坐標(biāo)字段。⑤單擊對話框左下部的Edit按鈕，定義圖形地理坐標(biāo)系統(tǒng)。(本文選擇的是 Select．．、Geographic．．、Asia、Beijing 1954．prj)。⑥單擊 OK 按鈕，坐標(biāo)文件數(shù)據(jù)就以圖層方式加載到地圖文檔中(圖1)。

表1 GPS測量所得的控制點經(jīng)緯度坐標(biāo)Tab．1 The longitude and latitude coordinates of the control points by GPS

2．2 柵格圖像數(shù)據(jù)的加載

掃描地形圖、數(shù)字照片等無論是JPG格式，還是其他格式都可以運用Add Data命令加載到ArcMap地圖當(dāng)中去，具體操作步驟如下:①點擊ArcMap窗口標(biāo)準(zhǔn)工具欄按鈕“+”字圖標(biāo)彈出Add Data對話框。②在look下拉列表框中確定需要加載的柵格數(shù)據(jù)(準(zhǔn)化生產(chǎn)基本煙田規(guī)劃圖．jpg)。③單擊Add按鈕，“準(zhǔn)化生產(chǎn)基本煙田規(guī)劃圖．jpg”柵格數(shù)據(jù)被加載到圖1中(圖2)。

2．3 柵格圖像數(shù)據(jù)層的地理參考變換

圖1 定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)的加載Fig．1 The dialog box of adding coordinate data

圖2 加載柵格圖像數(shù)據(jù)的ArcMap窗口Fig．2 The ArcMap form of loading raster image

在ArcMap中進行柵格圖像數(shù)據(jù)地理參考，就是要在窗口中定義關(guān)聯(lián)控制點將柵格圖像數(shù)據(jù)與矢量圖形(坐標(biāo)文件數(shù)據(jù))關(guān)聯(lián)起來，使柵格圖像逐漸逼近矢量圖形坐標(biāo)系統(tǒng)，再將地理參考信息與柵格圖像一起保存起來，完成柵格圖像數(shù)據(jù)的地理參考過程［6－8］。具體操作步驟如下:① 進入ArcMap地理參考工具欄，在Layer下拉列表框選擇需要進行地理參考的圖像數(shù)據(jù)。②單擊Georeferencing打開Georeferencing下拉菜單。③單擊Fit to Display命令，將柵格圖像與參考圖形顯示在窗口合適的位置(圖2)。④單擊Add Control Point定義關(guān)聯(lián)控制點按鈕。⑤單擊Magnification打開放大窗口，點擊工具欄上“Add Control Points”按鈕，在圖中找到用GPS實際定位的交叉地點，單擊確定，這時鼠標(biāo)會變成綠色“十”字形，然后再選中與其對應(yīng)的參考控制點，這時鼠標(biāo)變成紅色“十”，完成控制點1的定義(如圖3(a)所示)。⑥重復(fù)上述過程，定義余下的控制點2(圖3(b))、控制點3、控制點4⑦單擊View Link Table按鈕，顯示關(guān)聯(lián)控制點表，瀏覽控制點坐標(biāo)，并可以根據(jù)需要單擊坐標(biāo)進行修改，直到Residual項的值達到理想狀態(tài)(如圖3(c)所示)。⑧單擊Georeferencing打開Georeferencing下拉菜單，單擊Update Georeferencing命令，保存柵格圖像地理參考信息，它可以自動生成一個與柵格圖像文件同名的地理參考輔助文件(．a(chǎn)ux)。

圖3 柵格圖像數(shù)據(jù)與坐標(biāo)文件數(shù)據(jù)間對應(yīng)控制點的關(guān)聯(lián)Fig．3 The linkage of correspondent control points between raster image and coordinate system

2．4 騰沖火山地理坐標(biāo)文件數(shù)據(jù)的建立與加載

具體操作是:將文獻記錄的騰沖縣境內(nèi)火山分布相關(guān)信息輸入在Excel表中，并將其地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為十進制(如表1所示)，另存為dbf文件格式，文件名為:“火山點．dbf”。ArcMap加載火山點坐標(biāo)步驟同定位點一樣(圖4(a)、(b))。

3 討論與結(jié)論

GIS作為一門空間分析技術(shù)近幾年被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理和農(nóng)業(yè)科學(xué)研究［9－11］，隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等一系列農(nóng)業(yè)新思維、新發(fā)展模式的提出，煙草農(nóng)業(yè)也緊跟時代步伐［12－14］，較為常用的基于GIS的在煙草種植生產(chǎn)方面的空間分析方法包括空間插值、緩沖區(qū)分析、疊置分析、地形分析以及空間統(tǒng)計分析［15－17］，這些空間分析方法可以與各種作物專項模型相結(jié)合，對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)信息進行預(yù)測、劃分和評估，為農(nóng)業(yè)決策提供實時、可靠和快速的依據(jù)［18］。本文僅僅闡述了基于Arc-GIS9．3軟件的數(shù)據(jù)加載、地理參考轉(zhuǎn)化以及圖層重疊顯示方面的基本操作應(yīng)用，而更多基于GIS的空間分析方法在現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用仍有待挖掘和研究。

圖4 騰沖火山地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)的加載Fig．4 The dialog box of adding Tenchong volcanic geographic coordinate data

表2 騰沖火山分布數(shù)據(jù)Tab．2 Tenchong volcanic distribution data

續(xù)表2 騰沖火山分布數(shù)據(jù)

本文運用ArcGIS Desktop 9．3軟件加載掃描的地圖柵格圖像數(shù)據(jù)并對其進行地理參考轉(zhuǎn)換，方法科學(xué)、簡單易懂、操作規(guī)范、清楚直觀、說明性強、準(zhǔn)確度較高，完全滿足地圖數(shù)字化顯示的要求，為研究機構(gòu)在云南省騰沖縣境內(nèi)進一步研究火山灰土壤對烤煙品質(zhì)的影響試驗地的選址方面提供了可靠的數(shù)字化資料和科學(xué)依據(jù);同時也為當(dāng)?shù)貜氖聼煵蒉r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基層技術(shù)人員盡快掌握和熟悉該軟件的基本操作，更好的運用到生產(chǎn)實踐中提供了模板和借鑒，給現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)信息化及數(shù)字化建設(shè)提供了實例。

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