淺析湖南省第二次土地調(diào)查省級掛圖編制方法

劉正敏

（湖南省第三測繪院，湖南 長沙　410004）

淺析湖南省第二次土地調(diào)查省級掛圖編制方法

劉正敏*

（湖南省第三測繪院，湖南 長沙410004）

湖南省第二次土地調(diào)查工作先后歷時3年，積累的數(shù)據(jù)成果能為相應(yīng)專題地圖編制提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。采用人工綜合與計算機自動提取土地利用圖斑，多種計算機自動綜合相結(jié)合縮編基本農(nóng)田要素，GIS空間分析方法進行耕地圖斑坡度分級等關(guān)鍵技術(shù)，在多種專業(yè)制圖軟件相互配合下，將大比例尺的湖南省土地利用數(shù)據(jù)、基本農(nóng)田數(shù)據(jù)、耕地坡度數(shù)據(jù)編繪成1∶80萬湖南省土地利用現(xiàn)狀圖、湖南省基本農(nóng)田分布圖和湖南省耕地坡度分級圖，能宏觀、直觀展示湖南省土地利用情況、基本農(nóng)田分布情況和耕地坡度分級情況，更好為國土部門土地利用規(guī)劃、基本農(nóng)田保護與耕地潛力評價提供決策依據(jù)。

第二次土地調(diào)查；土地利用；制圖綜合；掛圖編制；湖南省

湖南省第二次土地調(diào)查工作歷時3年多，獲得了大量的土地利用數(shù)據(jù)和基本農(nóng)田數(shù)據(jù)。為在一張圖上表達全省二次土地調(diào)查成果，從而為政府部門決策提供支撐，利用湖南省第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)，編制全開的1∶80萬省級土地利用現(xiàn)狀圖、基本農(nóng)田分布圖、耕地坡度分級圖掛圖，可以直觀反映我省土地利用現(xiàn)狀、基本農(nóng)田分布、耕地坡度分級基本情況，對科學(xué)制定我省相關(guān)規(guī)劃和宏觀經(jīng)濟決策，支撐資源管理和社會共享服務(wù)等具有重要的基礎(chǔ)作用。

本文介紹了湖南省土地利用現(xiàn)狀圖、基本農(nóng)田分布圖和耕地坡度分級圖的編制流程，著重闡述了掛圖編制所采用的關(guān)鍵技術(shù)。

1　數(shù)據(jù)準備

各縣（市、區(qū)）基本農(nóng)田分布掛圖編制采用高斯—克呂格投影，但地圖投影參數(shù)不盡相同，如中央經(jīng)線包括105°E、111°E、114°E等。湖南省省級掛圖采用雙標準緯線等角圓錐投影，以26°N和29°N作為標準緯線，以 111°30′ E作為中央經(jīng)線。因此，需要將各縣基本農(nóng)田數(shù)據(jù)投影轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的投影坐標系，以保證數(shù)據(jù)的接邊與吻合。

1.1數(shù)據(jù)來源

湖南省第二次土地調(diào)查工作以縣級行政區(qū)域為基本單位展開實施。普查工作完成后，各縣均編繪了土地利用現(xiàn)狀、基本農(nóng)田分布和耕地坡度分級掛圖。武漢大學(xué)科研團隊利用其自主研發(fā)Domap二調(diào)縮編軟件，將我省土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進行縮編，形成了1∶50萬湖南省第二次土地調(diào)查土地利用縮編數(shù)據(jù)庫?；巨r(nóng)田數(shù)據(jù)和耕地坡度數(shù)據(jù)均來源于縣級掛圖成果。

1.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

2　技術(shù)流程

湖南省第二次土地調(diào)查省級掛圖編制以縣級土地調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依托1∶50萬土地利用縮編數(shù)據(jù)庫，采用GIS軟件進行地圖投影、拓撲編輯、空間分析等技術(shù)對專題要素進行處理，并疊加統(tǒng)一的地理底圖，在地圖編制出版軟件中進行地圖整飾，完成湖南省土地利用現(xiàn)狀圖、湖南省基本農(nóng)田分布圖和湖南省耕地坡度分級圖。其技術(shù)流程如圖1。

圖1　湖南省第二次土地調(diào)查省級掛圖編制技術(shù)流程Fig.1　Technique flow chart of compilation of wall maps of the second land survey of Hunan province

3　關(guān)鍵技術(shù)

3.1地類圖斑綜合

該過程采用人工綜合與計算機處理相結(jié)合的方法。人工綜合是按照《第二次全國土地調(diào)查成果數(shù)據(jù)縮編技術(shù)指標規(guī)范》表1中相應(yīng)綜合指標，在經(jīng)驗指導(dǎo)下作業(yè)完成的，過程不再贅述。計算機處理主要包括地類界線自動矢量化和地類圖斑屬性賦值兩個關(guān)鍵技術(shù)。

a.地類界線自動矢量化

在ArcGIS中將1∶50萬地類圖斑按地類進行分類配色，輸出打印編繪稿，待人工綜合完成后進行掃描得到掃描件。在Photoshop中進行圖像處理，使地類界線凸顯。在ArcGIS中將掃描件進行配準，二值化，將地類界線柵格與其他柵格賦值0和1，采用ArcScan功能，進行自動矢量化地類界線，然后進行拓撲驗證、拓撲編輯，最后得到綜合后的地類圖斑多邊形要素。

b.地類圖斑屬性賦值

自動將綜合前的圖斑屬性傳遞給綜合后的圖斑可以節(jié)約大量的時間。在MapGIS中生成綜合前的圖斑Label點，人工刪除被綜合掉的部分圖斑的Label點，再與綜合后的圖斑進行合并，即可自動完成屬性的傳遞。

表1　湖南省1∶80萬土地利用現(xiàn)狀圖地類圖斑上圖標準Table 1　The standard of land use patch that can be displayed in the 1∶800000 scale map

b. 圖斑平滑

將圖斑進行平滑處理，通過設(shè)置合適的平滑容差，剔除“細枝末節(jié)”。平滑算法包括PEAK和BEZIER_INTERPOLATION，一般采用前者將基本農(nóng)田圖斑進行平滑。

c.圖斑聚合

該技術(shù)能聚合多個相近的離散圖斑，設(shè)定聚合距離、最小面積和最小孔洞面積等參數(shù)，實現(xiàn)基本農(nóng)田圖斑的聚合。

d.圖斑去島

該技術(shù)能消除基本農(nóng)田圖斑內(nèi)部的孤島。

上述平滑圖斑和圖斑聚合技術(shù)需反復(fù)試驗多次，確定合適的參數(shù)，才能保證自動綜合的質(zhì)量?；巨r(nóng)田要素自動綜合前后總面積守恒原則是可作為評價自動綜合質(zhì)量的最直接標準。

3.2基本農(nóng)田圖斑綜合

根據(jù)《第二次全國土地調(diào)查成果數(shù)據(jù)縮編技術(shù)指標規(guī)范》，基本農(nóng)田要素的綜合按照耕地指標進行，采用計算機自動綜合完成，主要包括以下技術(shù)：

a.圖斑融合

將相鄰圖斑按某一相同屬性進行融合成一個圖斑，既能防止圖斑描邊出現(xiàn)“裂隙”，又可以將合并的圖斑拆分為多個整體的離散圖斑?？紤]到二調(diào)工作是以縣為基本單位進行的，省級掛圖應(yīng)該將不同縣級行政區(qū)相鄰的基本農(nóng)田圖斑融合。

圖2　基本農(nóng)田圖斑處理技術(shù)示意圖Fig.2　Demonstration of the processing technology of basic farm land patch

3.3耕地圖斑坡度分級

綜合后耕地圖斑的坡度計算有兩種方式。

a.柵格法：采用制圖區(qū)域DEM數(shù)據(jù)生成坡度柵格，疊加綜合后耕地圖斑，計算每個耕地圖斑范圍內(nèi)所有耕地坡度柵格的平均值，即為該耕地圖斑的坡度值。公示如下：

式中： p為某圖斑的坡度值，單位為度； m為該圖斑包含的坡度柵格個數(shù)；ip為該圖斑包含的坡度柵格的值，單位為度。

b.矢量法：對于任意一個綜合后圖斑，將與其相交的綜合前耕地圖斑坡度按面積加權(quán)后，計算綜合后耕地圖斑坡度，忽略綜合面積變化。公式如下：

式中： p為某圖斑的坡度值，單位為度； m為該圖斑相交的綜合前圖斑個數(shù)；ip為該圖斑相交的綜合前圖斑坡度的值，單位為度；is為該圖斑相交的綜合前圖斑坡度的面積，單位為m2。

相對于b方法，a方法更為直觀且容易實現(xiàn)，本文采用a方法進行綜合后耕地圖斑坡度值計算，并按表2的分級指標進行坡度值分級。

3.4線狀水系要素寬度表達

水系要素主要包括面狀水系和線狀水系。面狀水系指湖泊、坑塘、水庫以及需要用真形表示的大型河流，無需寬度分級。線狀水系指小型的河流或無需用真形表示的大型河流。線狀水系要素沿路徑分布的寬度并非處處均等，而是按某種規(guī)律存在粗細變化的，如從上游到下游逐漸變寬，支流比干流窄。用單一寬度設(shè)計水系的符號樣式，難以科學(xué)、直觀表現(xiàn)水系的地理特征。針對該問題，有四種水系表示方法（圖3）。

表2　耕地坡度分級指標表Table 2　Standards of　slope classification of cultivated land

a.水系相同寬度

b.水系分級設(shè)寬度

該方法將水系劃分幾個等級，如干流等級最高，支流次之，每個等級采用相應(yīng)的跨度進行描述。

c.水系分段設(shè)寬度

在b方法的基礎(chǔ)上，考慮到干流一般較長，用同個寬度表示欠妥，所以對干流進行分段寬度設(shè)置。

d.水系寬度連續(xù)漸變

上述四種方法均無法最大限度表現(xiàn)出真實自然的水系要素，但采用水系寬度連續(xù)漸變的方法，整個流域干支等級清晰且各級水系漸變自然、流向更加直觀。綜合考慮，本文采用水系寬度連續(xù)漸變的方法，不僅可以體現(xiàn)全省水網(wǎng)密布的特征，也可體現(xiàn)出湖南省水系及干流、支流的關(guān)系。

圖3　水系寬度表達的四種方法示意圖Fig.3　Four different ways to demonstrate the w idth of water system

4　結(jié)論

湖南省第二次土地調(diào)查掛圖編制采用自動矢量化、自動縮編及河流寬度漸變等多項關(guān)鍵技術(shù)，引入綜合前后面積守恒原則評價自動綜合質(zhì)量，采用統(tǒng)一地理底圖套合相應(yīng)的土地利用、基本農(nóng)田、耕地坡度等專題要素，編制完成了1∶80萬湖南省土地利用現(xiàn)狀圖，湖南省基本農(nóng)田分布圖和湖南省耕地坡度分級圖。作為湖南省第二次土地調(diào)查的圖件成果，豐富了我省第二次土地調(diào)查成果，可為全省的土地利用規(guī)劃提供宏觀圖件參考。

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The Analysis of Compilation ofWall Maps of the Second Land Survey ofHunan

Liu Zhengm in
（The Third Surveying and Mapping Institute of Hunan， Changsha Hunan410004）

The second land survey in Hunan had lasted for three years， the accumulated data can provide data basis for the preparation of the corresponding thematic maps. Land use patch is obtained through artificial cartographic generalization and the computer automatically extraction methods， a variety of computer automatic methods are combined to realize the cartographic generalization of basic farm land elements，and GIS spatial analysis methods are applied to classify the slope of farmland patch， w ith the help ofmultip le key technologies and professional cartographic software， the large-scale land use data， basic farm land data， farm land gradient data of Hunan are compiled into 1∶800000 scale land use map， distribution map of basic farm land， and slope classification map of cultivated landofHunan， thus the information behind those data can be shown in a macroscopic and direct way， and can provide land department a better decision-making basis for the land use planning， protection of basic farm land and the potential evaluation of farm land.

the second land survey； land use； cartographic generalization； compilation of wall maps；Hunan

F301.2

A

1672-5603（2016）03-042-4

*第一作者簡介劉正敏，女，1964年生，工程師，主要從事地圖制圖研究。E-mail: 392700132@qq.com

2016-6-21；改回日期：2016-7-25。