基于ArcGIS的矢量數(shù)據(jù)單元提取柵格值的方法實(shí)現(xiàn)

陳明明　何方　楊媛

摘 要：矢量和柵格是地理信息系統(tǒng)中2種基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，在處理過程中2種形式之間可以相互轉(zhuǎn)換。該文基于ArcGIS軟件，提出了以特定的矢量數(shù)據(jù)單元來提取柵格數(shù)據(jù)值的方法實(shí)現(xiàn)，間接達(dá)到柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的目的。該方法為耕地地力評價工作中利用采樣點(diǎn)空間插值得到的柵格數(shù)據(jù)向耕地資源管理單元圖賦養(yǎng)分值提供了有價值的參考。

關(guān)鍵詞：柵格；矢量；分區(qū)統(tǒng)計(jì)；空間連接

中圖分類號 S159 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）03-04-125-02

Abstract：Raster and vector are the two basic forms of data structure of geographic information system， and the two forms can be converted to each other in the process. In this paper， based on the ArcGIS software，the method of extraction of raster data value by vector data units is put forward，indirectly achieving raster data conversion to vector. The method provides a valuable reference in farmland fertility evaluation.It can be used to extract raster data nutrient contents by farmland management units.

Key words：Raster；Vector；Zonal statistics；Spatial join

1 前言

地理信息系統(tǒng)的核心部分是數(shù)據(jù)，矢量和柵格是2種基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面及其組合體來表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式[1]。矢量數(shù)據(jù)對象的空間特征可以和屬性特征一起存儲，根據(jù)屬性特征的不同，不同對象可以用不同符號來表示，如圖1所示。柵格數(shù)據(jù)是指將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個網(wǎng)格上給出相應(yīng)的值來表示空間實(shí)體的一種數(shù)據(jù)組織形式[2]。這里的每個網(wǎng)格是一個像元，每個像元有一個值，記錄了不同的屬性，如圖2所示。

在ArcGIS平臺下，矢量和柵格2種數(shù)據(jù)格式在處理過程中可以相互轉(zhuǎn)換[3-4]。2種數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換可以節(jié)約時間和經(jīng)費(fèi)投入，同時保證了數(shù)據(jù)的一致性[5]。但是，直接的格式轉(zhuǎn)換，有時并不能得到所需要的數(shù)據(jù)。例如，在耕地地力評價過程中，利用采樣點(diǎn)做空間插值得到了柵格數(shù)據(jù)，通過轉(zhuǎn)換可以生成矢量數(shù)據(jù)，但得到的數(shù)據(jù)與已經(jīng)存在的耕地評價單元不吻合，即無法將插值得到的柵格數(shù)據(jù)值提取到需要的耕地評價單元中。因此，本文提出了2種方法，分別直接和間接地實(shí)現(xiàn)了通過特定矢量數(shù)據(jù)單元來提取柵格數(shù)據(jù)值。

2 2種方法的實(shí)現(xiàn)

2.1 分區(qū)統(tǒng)計(jì)法 分區(qū)統(tǒng)計(jì)法（Zonal Statistics），就是運(yùn)用分區(qū)統(tǒng)計(jì)函數(shù)，用一個數(shù)據(jù)集的分類區(qū)作為統(tǒng)計(jì)單元，對另一個數(shù)據(jù)集中相應(yīng)位置的單元值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，輸出為分類區(qū)數(shù)據(jù)集的每個分區(qū)對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)值的表格數(shù)據(jù)和圖表[6]。這一方法應(yīng)用到地力評價中，即可將矢量耕地評價單元圖與插值得到的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加（如圖3），通過數(shù)學(xué)運(yùn)算，分別計(jì)算每個矢量單元所覆蓋范圍內(nèi)的柵格數(shù)據(jù)的值的綜合。運(yùn)算中，有些單元面積可能比較小，不能得到賦值，因此需要適當(dāng)增加?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的精度。但高精度又會增加運(yùn)算成本和存儲空間，因此需要適當(dāng)?shù)仄胶獠逯禃r的柵格數(shù)據(jù)的表達(dá)精度和工作效率兩者之間的關(guān)系[7]。

2.2 空間連接法 空間連接（Spatial Join）是在2個圖層之間根據(jù)要素的相對位置關(guān)系創(chuàng)建表格連接，連接的結(jié)果是將一個圖層（連接圖層）的屬性追加到另一個圖層（目標(biāo)圖層）上[8]。這一方法要求是矢量與矢量之間疊加，所以插值得到的柵格數(shù)據(jù)要先轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)。通過矢量單元與單元之間位置的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出每個耕地管理單元對應(yīng)位置的數(shù)據(jù)值。

2.3 2種實(shí)現(xiàn)方法的比較 這2種方法都可以實(shí)現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)單元對柵格數(shù)據(jù)值的提取，但結(jié)果是有區(qū)別的?？臻g連接法要求柵格先轉(zhuǎn)成矢量，但這種轉(zhuǎn)換需要先經(jīng)過重分類，即柵格數(shù)據(jù)值根據(jù)某一范圍被分成了幾類并被重新賦值。這一轉(zhuǎn)換過程會造成面積和精度的損失[9]，這種方法適用于對耕地養(yǎng)分等級的提取。而分區(qū)統(tǒng)計(jì)法可以準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)到矢量單元覆蓋范圍內(nèi)的柵格像元值的綜合，適用于對耕地具體養(yǎng)分值的提取。

3 結(jié)語

隨著GIS技術(shù)的發(fā)展，對空間數(shù)據(jù)處理的要求也越來越高。柵格和矢量作為GIS中的2種基本數(shù)據(jù)類型，它們的快速轉(zhuǎn)換有著重要意義[10]。本文提出的2種用矢量數(shù)據(jù)單元來提取柵格數(shù)據(jù)值的方法，是間接的柵格轉(zhuǎn)矢量的方法，對于耕地地力評價過程中提取養(yǎng)分值或養(yǎng)分等級有著重要的參考。

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