基于GIS和RS對貴州省平壩縣重點公益林成果圖的編制

陳玉富　何燕　羅曉蔓　舒德遠(yuǎn)

[摘 要] 論述利用GIS、Erdas Imagine 9.2軟件綜合運(yùn)用、優(yōu)勢互補(bǔ)制作林業(yè)圖件的優(yōu)勢。詳述了運(yùn)用GIS和Erdas Imagine 9.2軟件進(jìn)行制圖的流程、步驟和方法。

[關(guān)鍵詞] GIS Erdas Imagine 9.2 林業(yè)專題圖 公益林成果圖

重點公益林是指分布在我國生態(tài)區(qū)位極為重要或生態(tài)狀況極為脆弱的地區(qū)，對國土安全、生物多樣性保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要作用的重點防護(hù)林和特種用途林[1]。隨著林業(yè)建設(shè)的發(fā)展，林業(yè)單位對林業(yè)用圖的要求和對擴(kuò)張圖用途的要求日益緊迫[2]，對重點公益林的分布情況及分布面積等內(nèi)容要有直觀的了解，可通過林相圖查看。

傳統(tǒng)的林業(yè)制圖多以人工繪制為主，存在不少缺陷：不僅制圖過程繁雜，完成時間長，更新緩慢，制圖費用高，又不能確保精度，而且制成的圖很難編輯修改，這給科學(xué)研究和實際生產(chǎn)帶來了諸多不便[3]。但隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使用計算機(jī)制圖已經(jīng)司空見慣，應(yīng)用GIS和RS技術(shù)可以很好解決傳統(tǒng)的林業(yè)制圖的缺陷，并且能夠提高工作效率， 減輕技術(shù)人員的勞動強(qiáng)度，改進(jìn)制圖的精度[4]。

一、研究區(qū)簡介

平壩縣位于貴州省中部，安順市東部，地扼要沖，為滇黔交通要道，地理位置東經(jīng)105°59′24″～106°34′06″，北緯26°15′18″～26°37′45″。東毗貴陽市花溪區(qū)，東南鄰長順縣，南交西秀區(qū)，西接織金縣，北抵清鎮(zhèn)市，東西長57.8km，南北寬41.3km，面積999平方公里。地勢西高東低，海拔多在1300-1400米以上。全年氣候溫和，無霜期長，雨量充沛，但多云寡照，輻射低，年平均日照時數(shù)為1147.7～1296.7小時，年均氣溫為13～14.2℃，年總積溫4737.4～5175.4℃，以常綠闊葉林為主，大部為碳酸巖類。

二、應(yīng)用軟件簡介

1.Erdas Imagine

ERDAS IMAGINE 是一款遙感圖像處理系統(tǒng)軟件。它是美國ERDAS 公司開發(fā)的遙感圖像處理系統(tǒng)。它以其先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，友好、靈活的用戶界面和操作方式，面向廣闊應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品模塊，服務(wù)于不同層次用戶的模型開發(fā)工具以及高度的RS/GIS（遙感圖像處理和地理信息系統(tǒng)）集成功能，為遙感及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的用戶提供了內(nèi)容豐富而功能強(qiáng)大的圖像處理工具，代表了遙感圖像處理系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢。該軟件功能強(qiáng)大，在該行業(yè)中是最好的一款軟件。目前ERDAS IMAGINE軟件已經(jīng)成為世界上占最大市場份額的專業(yè)遙感圖像處理軟件。

2.ArcGIS

ArcGIS 包括ArcMap，ArcCatalog，ArcToolbox等部分。

Arcmap是集空間數(shù)據(jù)顯示、編輯、查詢、統(tǒng)計、分析、制圖和打印等功能。在Arcmap下進(jìn)行林業(yè)專題地圖的編制，能夠提供高質(zhì)量的地圖輸出。

ArcCatalog是一個空間數(shù)據(jù)資源管理器。它以數(shù)據(jù)為核心，用于定位、瀏覽、搜索、組織和管理空間數(shù)據(jù)。還可創(chuàng)建和管理數(shù)據(jù)庫，定制和應(yīng)用元數(shù)據(jù)[5]以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義，數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出，拓?fù)湟?guī)則的定義，檢查。

ArcToolbox能在GIS數(shù)據(jù)庫中建立并集成多種數(shù)據(jù)格式，進(jìn)行分析，處理GIS數(shù)據(jù)，用于空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、疊加處理、緩沖區(qū)生成、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等。

三、數(shù)據(jù)來源與操作方法、步驟

1.數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于2008年11月8日的ALOS數(shù)據(jù)（分辨率2.5m），平壩縣1：10000比例尺地形圖，數(shù)據(jù)采用高斯-克呂格投影3°分帶，北京1954坐標(biāo)系。

2.制圖流程（如圖1）

圖1 制圖工作流程

2.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

主要收集2008年11月8日的ALOS遙感圖（分辨率2.5m），以國家標(biāo)準(zhǔn)平壩縣1：10000比例尺地形圖，野外區(qū)劃調(diào)查資料。

2.2使用Erdas Imagine9.2對遙感圖幾何精校正和監(jiān)督分類

利用平壩縣地形圖，通過Erdas Imagine9.2軟件對ALOS數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何精校正，選取8-10個控制點使遙感圖和地形圖完全重合，便于下一步和空間矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行套合、疊加。然后對校正好的遙感圖進(jìn)行監(jiān)督分類，解譯出不同的地類：水體、有林地、灌木林、坡耕地、建設(shè)用地等。

2.3用ArcCatalog組織管理空間數(shù)據(jù)

ArcCatalog在此用于創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、定義坐標(biāo)系、創(chuàng)建數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)要素（點、線、面）、維護(hù)圖層字段。

2.4Arcmap進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集

Arcmap具有數(shù)據(jù)顯示、編輯、查詢、統(tǒng)計、分析、制圖等功能，在重點公益林制圖工作中，空間數(shù)據(jù)來自外業(yè)勾繪手圖，屬性數(shù)據(jù)來自外業(yè)調(diào)查小班因子數(shù)據(jù)。

2.4.1 空間數(shù)據(jù)地理校正

對來自各種地圖和外業(yè)勾繪手圖進(jìn)行掃描得出jpg格式的圖片。利用Arcmap對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行地理校正，使手繪圖圖片與地形圖和遙感圖完全重合。

2.4.2 空間數(shù)據(jù)矢量化

通過創(chuàng)建的數(shù)據(jù)要素（點、線、面），把空間數(shù)據(jù)分別矢量化輸入。

2.4.2.1點圖層包括鄉(xiāng)、村注記點。

2.4.2.2線圖層包括用水系線、公路線、鐵路線。

2.4.2.3面圖層包括縣面、鄉(xiāng)面、村面、水系面、細(xì)班面、小 班面。在矢量化小班面的時候，還必須與監(jiān)督分類的類型相符合。

2.4.3對已經(jīng)矢量化的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理

在矢量化過程中，由于地理校正不準(zhǔn)確、視差、粗心等種種原因，使矢量化的結(jié)果出現(xiàn)一定的錯誤，必須進(jìn)行矢量編輯，消除錯誤。常使用的工具為：

圖2 獨立小班勾繪

圖3 小班破班

圖4 小班修邊

2.4.4 對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)錂z查

當(dāng)完成了全縣的空間數(shù)據(jù)矢量化后，需要檢查小班面與小班面之間是否有重疊、是否有碎班、是否有間隔，線與線之間是否相交、是否重疊、是否存在偽節(jié)點。在ArcCatalog中對點圖層、線圖層和面圖層必須形成拓?fù)潢P(guān)系，根據(jù)拓?fù)鋱D層和Arcedit功能消除已數(shù)字化的Shapefile文件中的錯誤。

2.4.5 用Arcmap建立關(guān)鍵字。

在Arcmap中編輯和操作的圖形，除求出矢量化小班面積外，還需要與屬性數(shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)，可在圖形操作模塊中加入關(guān)鍵字。按一定的順序給一序號作為關(guān)鍵字，區(qū)劃小班的關(guān)鍵字由鄉(xiāng)代碼、村代碼2部分組合而成，如某小班在數(shù)據(jù)庫中村代碼為012，村代碼為017，在屬性表中點擊add field創(chuàng)建新的字段，點擊Field Calculator編輯器中鍵入命令（[鄉(xiāng)代碼]&[村代碼]），則得出該小班的關(guān)鍵字為012017。

2.4.6 用Execl表變傳遞小班因子屬性

Arcmap支持Excel數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)存儲的dbf格式。在重點公益林區(qū)劃界定工作中，由于調(diào)查因子類別多導(dǎo)致調(diào)查數(shù)據(jù)龐大。因此，為了便于數(shù)據(jù)修改并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，故采用Excel表建立國家重點公益林小班95項因子一覽表，傳遞小班因子屬性。

根據(jù)《國家重點公益林小班95項因子一覽表》中的調(diào)查因子，在Excel表中添加相關(guān)的調(diào)查因子字段屬性，如縣、鄉(xiāng)、村、林班、小班、地類、面積、權(quán)屬、森林類別、林種、工程類別、保護(hù)等級、生態(tài)區(qū)位、地形地貌、管護(hù)人員等。然后完成小班因子屬性數(shù)據(jù)的輸入，檢查確保數(shù)據(jù)庫正確后，創(chuàng)建與空間矢量數(shù)據(jù)庫唯一對應(yīng)的小班編碼，小班編碼也應(yīng)包括鄉(xiāng)代碼、村代碼。

2.4.7 進(jìn)行空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)庫的連接

在Arcmap中，打開矢量化的空間數(shù)據(jù)，在空間數(shù)據(jù)庫中添加一個關(guān)鍵字字段使之與excel數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的一個關(guān)鍵字相吻合，且是唯一值的。通過Join and Relates→Join data，通過Shapefile空間數(shù)據(jù)文件的關(guān)鍵字段與屬性數(shù)據(jù)庫的唯一值，完成圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)庫的連接，從而得到帶有空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的林業(yè)信息數(shù)據(jù)。

2.4.8 數(shù)據(jù)和圖層的分類及標(biāo)注顯示

由于成圖要素的顯示包括大量的線條、符號、文字，因此需要將點、線、面根據(jù)一定的要素進(jìn)行分類。根據(jù)制圖要求，對不同的行政界線賦予相應(yīng)的線型、顏色、符號、大小，然后進(jìn)行鄉(xiāng)名、村名、河流、小班文字的注記，使其完全符合林業(yè)行業(yè)制圖標(biāo)準(zhǔn)。在Properties的Labels中來選取字段注記。

2.4.9 利用Arcmap進(jìn)行圖幅整飾

Arcmap軟件能夠提供豐富的圖幅整飾模板，整飾圖面包括邊框、圖例、指南針、格網(wǎng)、比例尺等。設(shè)置制圖要求的比例尺及對應(yīng)紙張大小，View→layout →Properties→frame選取相應(yīng)的圖框；在Insert菜單中點擊Title、Legend、Northarrow、Scalebar插入圖名、圖例、指北針、比例尺等地圖要素，完成圖版設(shè)計效果。

2.4.10 圖層輸出

由于一個縣面積大，小班分布廣，必須看見標(biāo)注，所以比例尺的設(shè)置為1：10000，就必須按各鄉(xiāng)鎮(zhèn)制圖。Arcmap完成圖幅整飾的國家重點公益林圖層導(dǎo)出，存儲為平壩縣*鎮(zhèn)公益林小班圖.tiff格式。

圖4 平壩縣高峰鎮(zhèn)小班圖

四、 結(jié)論

根據(jù)上述描述的方法步驟，利用erdas imagine9.2和gis軟件完成了貴州省安順市平壩縣重點公益林林相分布圖，通過改圖制成的成果說明利用erdas imagine9.2和gis軟件制作林業(yè)地圖與傳統(tǒng)手工制圖相比具有很多優(yōu)勢：準(zhǔn)確性高、成圖周期短、可操作性強(qiáng)，減輕勞動強(qiáng)度，提高工作效率，大大節(jié)約了人力、物力及時間，實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)動態(tài)連接，能夠?qū)α謽I(yè)現(xiàn)有資源進(jìn)行直觀展示。但是由于缺乏制圖經(jīng)驗，在制圖的綜合自動化、地圖注記的自動配置、顏色搭配等問題處理上還有待加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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