ArcGIS與MapGIS在土地利用規(guī)劃制圖中的比較

蒙 琳，張衍毓

（1.廣西師范學(xué)院北部灣環(huán)境演變與資源利用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧530001；2.中國土地勘測規(guī)劃院，國土資源部土地利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100035）

ArcGIS與MapGIS是常用的地理信息系統(tǒng)軟件，為土地利用總體規(guī)劃相關(guān)圖件編制提供了有力的技術(shù)支撐。近年來，許多研究闡述了土地利用總體規(guī)劃圖的編制過程及軟件實(shí)現(xiàn)方法[1-3]，但是基于土地利用規(guī)劃圖件的制圖規(guī)范要求，對(duì)比、挖掘ArcGIS與MapGIS軟件的功能特點(diǎn)，結(jié)合雙方優(yōu)勢(shì)，探索減少制圖工作量、提高制圖效率的研究比較少。本文立足土地利用總體規(guī)劃專題圖件的制圖實(shí)踐，探討ArcGIS與MapGIS軟件在土地利用總體規(guī)劃圖編制中的制圖功能特點(diǎn)，分析其在土地利用規(guī)劃制圖中的優(yōu)勢(shì)與不足，以期在土地利用規(guī)劃制圖工作過程中充分利用優(yōu)點(diǎn)、改進(jìn)不足，提高工作效率。

1 土地利用總體規(guī)劃專題圖編制的流程與特點(diǎn)

1.1 土地利用總體規(guī)劃圖編制基本流程

土地利用總體規(guī)劃專題圖的制圖流程如圖1[1]所示。2006—2020年土地利用總體規(guī)劃圖件編制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于全國第二次土地調(diào)查（以下簡稱“二調(diào)”）的數(shù)據(jù)成果。因?yàn)橥恋乩每傮w規(guī)劃的規(guī)劃基數(shù)分類體系與二調(diào)的土地利用分類體系不同，而且規(guī)劃基期（2005年）與“二調(diào)”完成時(shí)點(diǎn)不同，所以需要對(duì)“二調(diào)”數(shù)據(jù)進(jìn)行地類轉(zhuǎn)換與變化數(shù)據(jù)的回溯。通過上述編輯處理才能得到規(guī)劃基期的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。在基期土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模邊界和擴(kuò)展邊界、規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)施、重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目、土地功能分區(qū)等規(guī)劃要素，方可制作出土地利用總體規(guī)劃系列專題圖（圖1）。

圖1 土地利用總體規(guī)劃專題圖的制圖流程Fig.1 The process of compiling the map for general land use planning

1.2 土地利用總體規(guī)劃專題圖編制的特點(diǎn)

1.2.1 涉及的空間數(shù)據(jù)與相關(guān)信息繁多 土地利用總體規(guī)劃編制中，涉及的數(shù)據(jù)主要有地理基礎(chǔ)要素、專題要素?cái)?shù)據(jù)、規(guī)劃相關(guān)信息。地理基礎(chǔ)要素?cái)?shù)據(jù)包含：行政界線、政府駐地、高程特征點(diǎn)、等高線、其他地物等。專題要素?cái)?shù)據(jù)有土地利用現(xiàn)狀要素、建設(shè)用地管制分區(qū)要素、基本農(nóng)田保護(hù)規(guī)劃要素、土地整治規(guī)劃數(shù)據(jù)、重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目用地要素等[4]。此外，還有一些重要的規(guī)劃指標(biāo)數(shù)據(jù)及表格等。通常每一幅土地利用總體規(guī)劃專題圖件都會(huì)用到多種類型的要素?cái)?shù)據(jù)，制圖中應(yīng)能層次清晰地管理和使用相關(guān)數(shù)據(jù)。這對(duì)數(shù)據(jù)管理提出了較高要求。

1.2.2 數(shù)據(jù)編輯處理較為復(fù)雜 土地利用總體規(guī)劃編制涉及的空間數(shù)據(jù)繁多，編輯處理過程復(fù)雜，工作量較大。圖件編制過程中，需要對(duì)全國第二次土地調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行地類轉(zhuǎn)換與變化數(shù)據(jù)的回溯；由于比例尺的要求不同，需經(jīng)過縮編處理，才能得到規(guī)劃基期的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。此外，還要求進(jìn)行圖數(shù)一致的檢驗(yàn)：在誤差允許的范圍內(nèi)，各項(xiàng)約束性指標(biāo)和預(yù)期性的建設(shè)用地指標(biāo)與圖件上相應(yīng)規(guī)劃地類面積一致。因此，規(guī)劃圖件編制過程中，前期的要素?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)備需要經(jīng)過較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)編輯處理過程。

1.2.3 專題圖的技術(shù)規(guī)范要求嚴(yán)格 土地利用總體規(guī)劃專題圖以定性、定量、定位的方式體現(xiàn)了土地利用總體規(guī)劃方案，是實(shí)施土地利用總體規(guī)劃、落實(shí)土地用途管制制度的重要依據(jù)。國土資源部制定的《市縣鄉(xiāng)級(jí)土地利用總體規(guī)劃制圖規(guī)范》對(duì)符號(hào)樣式、注記方式、圖幅要素等諸多方面做出了明確的規(guī)定。其中，對(duì)地理基礎(chǔ)要素規(guī)定了表達(dá)圖式，對(duì)現(xiàn)狀及規(guī)劃圖斑要素的圖式符號(hào)規(guī)定了填充樣式。圖件注記內(nèi)容主要包括行政區(qū)域名稱、政府駐地、交通道路、水利設(shè)施、河流、湖泊與水庫，自然保護(hù)區(qū)、重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目等名稱。另外，對(duì)圖名、圖廓、圖例、地理位置示意圖等圖幅要素也有嚴(yán)格要求[5]。規(guī)劃制圖的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)GIS軟件的制圖功能提出了較高要求。

2 ArcGIS與MapGIS土地利用總體規(guī)劃專題圖制圖功能對(duì)比

通過總結(jié)制圖實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)ArcGIS和MapGIS軟件主要的功能特點(diǎn)進(jìn)行了分析比較（表1），并針對(duì)影響工作效率的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)編輯、智能標(biāo)注與制圖表達(dá)、圖幅要素制作等核心功能進(jìn)行對(duì)比分析。

表1 ArcGIS與MapGIS土地利用規(guī)劃制圖功能對(duì)比Tab.1 Comparison of ArcGIS and MapGIS in compiling map of land use planning

2.1 數(shù)據(jù)管理

良好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理方式便于土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)的編輯與使用，也利于土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)由低至高的行政區(qū)劃的集中匯總。ArcGIS軟件可將土地利用總體規(guī)劃的空間數(shù)據(jù)、注記、圖框及圖框注記等以空間數(shù)據(jù)庫Geodatabase的形式統(tǒng)一存儲(chǔ)管理。Geodatabase具有完整性規(guī)則和數(shù)據(jù)管理性能，包括有效規(guī)則、子類型、關(guān)系類、幾何網(wǎng)絡(luò)等。Geodatabase可以根據(jù)要求給不同的要素類定制相應(yīng)的拓?fù)湟?guī)則，例如土地利用規(guī)劃現(xiàn)狀要素?cái)?shù)據(jù)可以定制無空隙、無重疊的拓?fù)湟?guī)則，在數(shù)據(jù)更新時(shí)可以進(jìn)行拓?fù)湟?guī)則的自動(dòng)檢查與報(bào)錯(cuò)處理?？臻g數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)管理方式在數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制等方面具有很大優(yōu)勢(shì)。MapGIS是以文件形式組織存儲(chǔ)管理數(shù)據(jù)，以擴(kuò)展名為點(diǎn)文件（.WT）、線文件（.WL）、面文件（.WP）的形式存儲(chǔ)點(diǎn)、注記、符號(hào)、線、面等規(guī)劃數(shù)據(jù)。文件形式的存儲(chǔ)管理方式往往會(huì)由于文件過多，不便管理。土地利用總體規(guī)劃編制中，大量數(shù)據(jù)需要反復(fù)修改編輯，更新后如若忽略了拓?fù)錂z查，會(huì)造成制圖數(shù)據(jù)有誤。此外，ArcGIS軟件將注記按照要素與比例尺的不同進(jìn)行分層管理，做到了層次清晰、條理分明；而MapGIS一般將各類要素的注記和符號(hào)集中在一起，不便于編輯和管理。

2.2 數(shù)據(jù)編輯

ArcGIS與MapGIS都有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)編輯功能，基本能夠滿足土地利用總體規(guī)劃專題圖編制的要求。ArcGIS具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)編輯功能，通過Arctoolbox工具箱、Editor工具欄、Topology工具欄等來完成。土地利用總體規(guī)劃圖件編制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于1∶1萬“二調(diào)”成果數(shù)據(jù)，而土地利用總體規(guī)劃圖制圖的比例尺一般為1∶5萬—1∶10萬且土地規(guī)劃制圖規(guī)范對(duì)圖件中最小上圖圖斑面積具有明確要求，需要進(jìn)行縮編。ArcMap中的ArcToolbox中集成了取中線、要素融合、要素取舍、線狀要素簡化等制圖綜合功能，可以由比例尺較大的數(shù)據(jù)制圖綜合到比例尺較小的數(shù)據(jù)。地圖縮編過程中，ArcToolbox的制圖綜合功能可以發(fā)揮作用。在土地利用規(guī)劃的編制過程中，相關(guān)數(shù)據(jù)的改動(dòng)與更新比較頻繁，而且會(huì)涉及到面狀要素的編輯操作。對(duì)于ArcGIS而言，一般首先使用ArcCatalog對(duì)Geodatabase中的面狀要素創(chuàng)建拓?fù)?，使具有共享點(diǎn)或邊的要素按照拓?fù)潢P(guān)系共享點(diǎn)或邊；然后利用ArcMap的Topology工具欄檢查與顯示其中的拓?fù)溴e(cuò)誤，并且通過共享要素移動(dòng)、共享邊線編輯、共享多邊形生成等操作直接便捷地對(duì)要素進(jìn)行改正。對(duì)于MapGIS而言，可以先檢查區(qū)拓?fù)溴e(cuò)誤，找出存在拓?fù)溴e(cuò)誤的弧段，然后在修改好弧段的基礎(chǔ)上再拓?fù)渲亟▍^(qū)，通過這一過程來實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)的編輯處理[6]。這一過程存在兩點(diǎn)不足：一方面由于MapGIS沒有自動(dòng)剪斷弧段的功能，不能減少對(duì)有自相交拓?fù)溴e(cuò)誤的弧段進(jìn)行改正的編輯工作量；另一方面MapGIS在刪除多邊形時(shí)其相應(yīng)弧段并未同時(shí)自動(dòng)刪除，若不手工刪除這些弧段則會(huì)在后續(xù)弧段拓?fù)渲亟▍^(qū)時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤。在區(qū)拓?fù)溴e(cuò)誤出現(xiàn)較多的情況下，為了提高編輯效率MapGIS需要經(jīng)過弧段轉(zhuǎn)成線、自動(dòng)剪斷線、線拓?fù)錂z查與修改、線轉(zhuǎn)成弧段、弧段拓?fù)渲亟▍^(qū)、區(qū)與lable點(diǎn)相結(jié)合來賦屬性這些繁雜的步驟才能完成對(duì)區(qū)文件的拓?fù)錂z查與編輯。因此在面狀要素的編輯處理方面，ArcGIS比MapGIS更加方便快捷。此外，MapGIS只能對(duì)同一圖層的數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)溴e(cuò)誤檢查與編輯，而ArcGIS還可以定制不同圖層數(shù)據(jù)之間的拓?fù)湟?guī)則并進(jìn)行拓?fù)溴e(cuò)誤檢查與編輯。

2.3 智能標(biāo)注與制圖表達(dá)

在土地利用總體規(guī)劃的制圖過程中，如果由制圖軟件直接按照《市縣鄉(xiāng)級(jí)土地利用總體規(guī)劃制圖規(guī)范》中的要求生成各要素的標(biāo)注，在一些區(qū)域往往會(huì)出現(xiàn)地名、交通、河流水利、重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目等要素的標(biāo)注之間相互覆蓋、重疊的情況。此外，土地規(guī)劃制圖規(guī)范對(duì)交通、河流等線狀地物的標(biāo)注在標(biāo)注走向、標(biāo)注位置等方面都有特殊要求。ArcGIS高級(jí)智能標(biāo)注Maplex工具能省時(shí)、高效地解決這一問題，能極大地提高制圖效率。Maplex工具可以對(duì)以下多個(gè)方面進(jìn)行控制：標(biāo)注如何相對(duì)于要素進(jìn)行放置、當(dāng)可用空間受限時(shí)如何修改或減少標(biāo)注以便放置更多的標(biāo)注，以及如何解決標(biāo)注之間的沖突[7]。同時(shí)，Maplex工具智能自動(dòng)生成的標(biāo)注可以在Geodatabase中轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的注記，并且這些注記的編輯與管理都可以在空間數(shù)據(jù)庫中簡單便捷地實(shí)現(xiàn)。此外，ArcGIS的制圖表達(dá)工具還可以將符號(hào)信息與要素幾何存儲(chǔ)在要素類中，從而允許用戶對(duì)要素的外觀進(jìn)行自定義，改進(jìn)要素的顯示效果，滿足土地規(guī)劃制圖規(guī)范的嚴(yán)格要求。例如，ArcGIS的制圖表達(dá)工具（Representation）可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成橋梁或隧道的表達(dá)、邊線壓蓋、智能填充面狀要素等以往制圖方法難以做到的效果。MapGIS沒有高級(jí)智能標(biāo)注與制圖表達(dá)功能，主要依靠人工修改標(biāo)注等方法處理相關(guān)問題，圖件美觀與制圖高效兩者難以兼得。例如，由MapGIS軟件自動(dòng)生成各要素的標(biāo)注或符號(hào)時(shí)，往往出現(xiàn)疊蓋的情況，且在面狀要素自動(dòng)填充符號(hào)時(shí)，其邊界附近也會(huì)出現(xiàn)地類符號(hào)殘缺不全的問題?？梢?，MapGIS在智能標(biāo)注和制圖表達(dá)方面還有待提升。

2.4 圖幅要素的制作

ArcGIS與MapGIS都能較好地制作完成圖名、比例尺、地理位置示意圖等基本的圖幅要素。按照規(guī)范要求，圖件內(nèi)圖框四角點(diǎn)標(biāo)注經(jīng)緯度，內(nèi)外圖框之間注明一定間隔的方格網(wǎng)公里數(shù)。在圖框制作方面，ArcGIS對(duì)制作符合土地利用規(guī)劃專題圖的圖框、花邊較難控制好，需要借助輔助軟件或編程來完成。而MapGIS本身就可以快速方便地生成符合技術(shù)規(guī)范的圖框與花邊。在圖例制作方面，ArcGIS提供了靈活便捷的圖例編輯功能。ArcGIS可以根據(jù)所使用的空間數(shù)據(jù)來生成圖例。ArcGIS的圖例可以打散也可以合并，打散后可以對(duì)其中某個(gè)圖例進(jìn)行修改，合并后方便整體移動(dòng)。圖例可以單獨(dú)保存。如果其他圖件所用的圖例相同時(shí)，可以將該圖例復(fù)制后直接添加，避免重復(fù)工作，提高制圖效率。MapGIS圖例的創(chuàng)建與編輯修改不太方便，在制作和復(fù)用時(shí)相對(duì)麻煩。

3 結(jié)論

本文結(jié)合土地利用總體規(guī)劃制圖的生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)ArcGIS與MapGIS在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理與制圖功能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：

（1）ArcGIS以空間數(shù)據(jù)庫的形式統(tǒng)一存儲(chǔ)管理土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)具有顯著優(yōu)勢(shì)。ArcGIS的高級(jí)智能標(biāo)注、制圖表達(dá)等功能提高制圖效率，減少了人力工作量。但其購置成本高，且在土地利用總體規(guī)劃的符號(hào)庫支持，圖框制作等方面有待加強(qiáng)。

（2）MapGIS以文件形式存儲(chǔ)管理土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)組織管理不夠清晰，而且在數(shù)據(jù)的安全性與質(zhì)量控制方面略顯不足；在符號(hào)、注記等制圖工作方面工作量相對(duì)較大。同時(shí)，MapGIS的符號(hào)庫和圖框花邊制作對(duì)土地利用總體規(guī)劃專題圖制圖的支持比較好，而且MapGIS成本較低，數(shù)據(jù)分層存放便于修改，圖件色彩豐富、輸出樣式多樣。

ArcGIS與MapGIS都能夠按照相關(guān)規(guī)范要求獨(dú)立完成土地利用總體規(guī)劃制圖任務(wù)。在選擇土地規(guī)劃制圖軟件時(shí)，既要考慮制圖效果、工作效率與成本，又要兼顧其對(duì)土地規(guī)劃制圖規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的支持和國土資源部門后續(xù)土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的建設(shè)問題?，F(xiàn)階段在土地利用規(guī)劃編制過程中，全國各個(gè)直轄市、省份、自治區(qū)所選用的制圖軟件不盡相同。實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，針對(duì)ArcGIS軟件在符號(hào)庫支持、圖框制作方面的不足，可以通過適當(dāng)?shù)亩伍_發(fā)，預(yù)制一些符號(hào)、地圖模板等，以此來提高制圖質(zhì)量和工作效率；針對(duì)MapGIS軟件在數(shù)據(jù)編輯、智能標(biāo)注方面的瑕疵，可以將部分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)到ArcGIS軟件中進(jìn)行處理，完成處理后再轉(zhuǎn)換回MapGIS支持的數(shù)據(jù)進(jìn)行制圖，以此提高工作效率?？傊?，在土地利用總體規(guī)劃專題圖制作中，應(yīng)靈活應(yīng)用制圖軟件，發(fā)揮制圖軟件功能模塊特色，凸顯各自優(yōu)勢(shì)，在滿足土地規(guī)劃制圖規(guī)范的要求下，盡量減少工作量，提高制圖效率。

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）:

［1］ 劉偉.市級(jí)土地利用總體規(guī)劃圖編制方法探討［D］.北京：中國地質(zhì)大學(xué)碩士論文，2010：4-5.

［2］ 宋榕潮，楊木壯，謝鴻宇.基于MapGIS的土地利用總體規(guī)劃圖編制技術(shù)與方法——以廣寧縣為例［J］.測繪與空間地理信息，2009，32（2）：33-34.

［3］ 何梅，陳龍乾，宋莉.基于ArcGIS的縣級(jí)土地利用總體規(guī)劃圖編制方法研究——以連云港市海州區(qū)為例［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，16（23）：167-169.

［4］ 廣西土地利用總體規(guī)劃文件匯編［M］.廣西國土資源廳規(guī)劃科技處，2009.

［5］ 市縣鄉(xiāng)級(jí)土地利用總體規(guī)劃制圖規(guī)范［S］.國土資源部，2009.

［6］ 吳信才.MAPGIS地理信息系統(tǒng)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004：60-68.

［7］ ESRI 公司.ArcGIS Resource Center Desktop 10 幫助［EB/OL］.http://help.ArcGIS.com/zh-cn/ArcGISdesktop/10.0/help/#/na/003s00000001000000/.