GIS平臺(tái)在國(guó)土資源領(lǐng)域的應(yīng)用

摘要：本文從 “玉林市國(guó)土資源信息中心綜合管理系統(tǒng)”的建立經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，研究探討GIS平臺(tái)在國(guó)土資源調(diào)查的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GIS國(guó)土資源應(yīng)用

中圖分類號(hào): K90文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1.前言

GIS是“3S”技術(shù)之一，其具有高效的空間數(shù)據(jù)管理和靈活的空間綜合分析能力，利用GIS對(duì)國(guó)土資源信息進(jìn)行管理具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，面對(duì)土地利用的嚴(yán)峻形勢(shì)，國(guó)家提出確保18億畝耕地“紅線”方能保證國(guó)家糧食安全的的約束性指標(biāo)，國(guó)土資源部還啟動(dòng)了“金土工程”建設(shè)，并在多個(gè)省區(qū)市進(jìn)行了試點(diǎn)建設(shè)，我市國(guó)土資源信息中心根據(jù)GIS的應(yīng)用特點(diǎn)研究建立了國(guó)土資源信息綜合管理系統(tǒng),本文以此經(jīng)驗(yàn)出發(fā)研究探討GIS平臺(tái)在國(guó)土資源調(diào)查的應(yīng)用。

2.GIS 基本原理

GIS的前身為彩色地圖出版系統(tǒng)，進(jìn)行GIS的建立就是對(duì)各種比例尺的圖幅進(jìn)行數(shù)字化處理并建立數(shù)字圖庫(kù)，以便實(shí)現(xiàn)：在數(shù)據(jù)獲取過(guò)程中，存儲(chǔ)和管理地圖信息；在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，提供資料和存儲(chǔ)處理結(jié)果；在檢索和輸出過(guò)程中，形成繪圖文件或各類地理數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)源。GIS應(yīng)用包含數(shù)據(jù)地圖庫(kù)和專業(yè)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的管理等過(guò)程，其流程概括為GIS框架構(gòu)造影響著系統(tǒng)的高效性及系統(tǒng)分析能力，下面就GIS系統(tǒng)制圖的工作方法和步驟進(jìn)行研究探討。

3. GIS系統(tǒng)制圖

3.1 圖庫(kù)圖層的建立與設(shè)置

在圖層建立之前，首先要建立圖庫(kù)，在進(jìn)行圖庫(kù)參數(shù)設(shè)置時(shí)，應(yīng)根據(jù)圖幅選擇梯形分幅或矩形分幅的分幅方式，即梯形分幅要輸入橫向?qū)挾群涂v向跨度，其值為圖幅的經(jīng)向和緯向差；矩形分幅則要輸入圖幅寬度和高度，并輸入圖幅比例尺分母。值得注意的是，在設(shè)置參數(shù)時(shí)，務(wù)必要確保可對(duì)設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行修改。其次是添加建立圖庫(kù)結(jié)構(gòu)，注意新舊庫(kù)類結(jié)構(gòu)不可重復(fù)。最后就是圖幅的輸入、修改與刪除。圖幅的輸入可以選擇：1、直接在接圖表中選取一個(gè)位置輸入；2、通過(guò)輸入圖幅功能向當(dāng)前圖庫(kù)中輸入，系統(tǒng)根據(jù)輸入圖幅幀的橫向、縱向四分編碼來(lái)確定其在圖庫(kù)中的相對(duì)位置，并在屏幕上動(dòng)態(tài)地顯示出來(lái)。每一圖幅就相當(dāng)于圖庫(kù)的一條記錄，包含著圖幅標(biāo)識(shí)、左下角經(jīng)緯度以及磁偏角等等。

我們知道，在GIS的圖庫(kù)中，以圖幅為單位存放數(shù)據(jù)，圖幅又由點(diǎn)、線面三種文件組成，以圖層來(lái)分類存儲(chǔ)不同的信息，并劃分為若干個(gè)圖層（相同、相近或相關(guān)的屬性放置于同一個(gè)圖層，不分類的地理信息放置于過(guò)渡層）。比如一幅地形圖,可以把圖幅內(nèi)所有的交通設(shè)施及其名稱注釋放在一個(gè)圖層中;把所有的地層分界線如角度不整合界線、平行不整合界線及地層名稱代號(hào)放于地層圖層中等等。同一圖幅的多個(gè)圖素具有不同的屬性結(jié)構(gòu)，同一庫(kù)類中對(duì)應(yīng)圖幅的圖素屬性結(jié)構(gòu)應(yīng)相匹配。這樣的圖層劃分與設(shè)置就為以后查詢、調(diào)用、編制目的性很強(qiáng)的專業(yè)圖件提供了高效率的查詢手段。

無(wú)關(guān)聯(lián)的信息則分層存放。不同比例尺標(biāo)準(zhǔn)分幅的圖層設(shè)置應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或結(jié)合具體工作的需要進(jìn)行。比如：交通管理系統(tǒng)的圖層劃分可依據(jù)交通設(shè)施類別（鐵(公)路、橋梁、港口等）、道路等級(jí)等來(lái)進(jìn)行。而在地質(zhì)管理系統(tǒng)系列圖層劃分則可依據(jù)礦種、規(guī)模、礦床的成因類型等來(lái)進(jìn)行，也可依據(jù)物探、遙感等不同類型的信息源來(lái)進(jìn)行。

總之，圖層的劃分要結(jié)合圖素內(nèi)容、邏輯的信息內(nèi)容及地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行。

3.2 圖形圖素矢量化

以往的地理信息主要是以圖紙為載體的，限制著地理信息的高效處理和管理，因而要建立完善的“玉林市國(guó)土資源信息中心綜合管理系統(tǒng)”，必然要對(duì)已有的圖件圖素進(jìn)行掃描生成光柵文件并進(jìn)行量化處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖素進(jìn)行輸入、編輯、修改等功能。GIS調(diào)用的光柵文件格式主要為*.tif,而掃描生成的光柵文件有：*.ｐcx、*.png、*.tif、*.jpg等,因而要使掃描的光柵圖像方便GIS調(diào)用，常常需要利用photoshop等系列圖像處理軟件進(jìn)行光柵文件的裁剪及文件類型的轉(zhuǎn)換,生成*.tif格式文件,方便GIS光柵文件求反功能轉(zhuǎn)換成*.rmb格式進(jìn)行矢量化處理。

圖素的矢量化包括（點(diǎn)、線、面）狀圖素的矢量化。首先，點(diǎn)狀圖素的矢量化是從GIS符號(hào)庫(kù)中選取與點(diǎn)狀像素相同的子圖,并賦予相對(duì)應(yīng)的寬、高、旋轉(zhuǎn)角度值等。線狀圖素的矢量化則是通過(guò)線狀圖素的屬性來(lái)確定其存放的圖層,且置為當(dāng)前通過(guò)手動(dòng)式等方式來(lái)進(jìn)行矢量化。在選擇矢量化方式時(shí)，干擾因素大的圖件使用手動(dòng)式。矢量化所采用的線型及參數(shù)設(shè)置要依據(jù)線型的特點(diǎn),如線的粗細(xì),Ｘ、Ｙ值。Ｘ表示線段在Ｘ軸方向上的重復(fù)頻率,Ｘ值越小,線段重復(fù)的頻率越高,反之越低;Ｙ值的大小只影響到某些線型,如平行不整合界線中雙線之間的距離。設(shè)置好各參數(shù)后,沿著線型像素的中央不斷取值,描繪線狀圖素呈線型，曲線轉(zhuǎn)彎處加密取點(diǎn),反之曲線彎曲度不大處少取點(diǎn),以減少矢量化值的誤差。面狀圖素的矢量化就是在（如：道路、水體、巖體等面圖素）的封閉區(qū)域填充不同的顏色及花紋。若系統(tǒng)庫(kù)中不存所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)、線、面狀圖素要件,則可通過(guò)符號(hào)編輯框的編輯保存功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.3 圖素圖件誤差校正

圖紙放置時(shí)間過(guò)程，總會(huì)發(fā)生變形, 圖件的精度就會(huì)降低,為了提高精度,就要對(duì)光柵文件矢量化后的圖素予以誤差校正。誤差校正主要是通過(guò)坐標(biāo)平移，依據(jù)采集的實(shí)際值和理論值比較對(duì)比，然后設(shè)置好校正控制點(diǎn)依次對(duì)點(diǎn)、線、面文件進(jìn)行校正。

坐標(biāo)平移就是利用GIS中“整塊移動(dòng)”功能進(jìn)行坐標(biāo)變換,如果圖幅的下邊線不水平,變換的同時(shí),圖幅會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)一定角度的偏轉(zhuǎn),并使圖幅下邊線上所有點(diǎn)的Ｙ值均為0。而實(shí)際值的采集主要是：圖幅變形較小的圖幅校正控制點(diǎn)一般選圖幅的4個(gè)角點(diǎn)和圖幅內(nèi)均勻分布5個(gè)點(diǎn)，當(dāng)圖幅變形較大時(shí),可加密控制點(diǎn)。理論值的采集則是輸入每幅圖左下角的經(jīng)緯度值, GIS自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)比例所需要的圖框,采用與實(shí)際圖幅相同的網(wǎng)間距,采用交點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)校正圖幅。圖幅校正時(shí),畸變了的圖形要運(yùn)用高精度的數(shù)學(xué)方法糾正到理論圖形上去,使每幅圖的實(shí)際控制點(diǎn)與其理論值對(duì)應(yīng),理論圖框內(nèi)部點(diǎn)Ｘ、Ｙ取值時(shí)就要與實(shí)際控制點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。

3.4 圖幅接邊、編輯、整飾、輸出

圖幅接邊的主要目的是將相鄰圖幅間接合處圖元的連接誤差消除。接邊操作時(shí)，要注意同一圖幅的圖元不能進(jìn)行接邊；接邊的圖元接合誤差較大，超出允許接邊容許誤差時(shí)，系統(tǒng)提示錯(cuò)誤，不給予接邊處理操作，這時(shí)若要進(jìn)行接邊處理，那就要調(diào)整接邊參數(shù)，加大接邊容許誤差等等。將較大比例尺的圖幅拼接成較小比例尺的圖幅時(shí),拼接順序是先上下后左右,比如1:5萬(wàn)圖幅由4個(gè)1:2.5萬(wàn)的圖幅拼接縮小而成。拼接的具體操作為:取下面圖幅的左上角圖廓點(diǎn)的Ｘ、Ｙ值,作為上面圖幅坐標(biāo)平移變換的ΔＸ、ΔＹ之值,將上面的圖幅進(jìn)行坐標(biāo)變換后,添加到下面圖幅上去,形成一個(gè)新的圖幅,這個(gè)新的圖幅由上、下兩個(gè)1∶2.5萬(wàn)的圖幅經(jīng)過(guò)上、下拼接而成。同樣,也可以將右側(cè)上、下兩個(gè)圖幅拼接,最后再左右拼接,縮至一半便成為一個(gè)1∶5萬(wàn)的圖幅。由于1∶2.5萬(wàn)圖幅為梯形分幅,上、下拼接后形成的圖幅仍為梯形,左右拼接時(shí),在圖幅的中縫部位,出現(xiàn)一個(gè)上寬下窄的“Ｖ”形裂隙,此時(shí)采用旋轉(zhuǎn)變換的方法,盡量使“Ｖ”形裂隙的上端口縮小,直至在誤差范圍之內(nèi)即可。當(dāng)然,在誤差校正時(shí),也可將1∶2.5萬(wàn)圖幅直接校正到1∶5萬(wàn)的圖框中,稍做比例尺變換后,添加到1∶5萬(wàn)圖幅的圖框中形成1∶5萬(wàn)的圖幅,這種變換方法可避免圖幅中縫“Ｖ”形裂隙的出現(xiàn)。

由較大比例尺的圖幅拼接成較小比例尺的圖幅后,各種符號(hào)、注釋常常會(huì)出現(xiàn)疊加、移位的現(xiàn)象,這樣就需要對(duì)圖幅內(nèi)的各種圖素進(jìn)行編輯、修改等，使之趨于合理、互不影響。具體操作時(shí),主要是將地形圖的圖素文件創(chuàng)建成工程文件并設(shè)編輯項(xiàng),處理不同圖素之間的相互關(guān)系。同時(shí)對(duì)圖框外的內(nèi)容比如圖切剖面、圖例等, 往往通過(guò)輔助圖件突出其在圖幅內(nèi)的重點(diǎn)現(xiàn)象等,制作方法跟前面介紹的大圖件相同，要注意圖件整體美觀、布局合理。

最后就是輸出圖件，根據(jù)對(duì)圖件的效果及質(zhì)量要求借助于繪圖儀選擇光柵文件格式輸出等將圖件以紙質(zhì)的形式表現(xiàn)出來(lái)。

4.結(jié)語(yǔ)

GIS具有高效性和靈活性，通過(guò)實(shí)踐表明： GIS為測(cè)量數(shù)據(jù)共享和利用提供了便利手段，不但提高了管理效率，同時(shí)也降低成本，其日后在國(guó)土資源數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域也必將變得更加重要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄭定.利用GIS技術(shù)對(duì)耕地面積與土地資源匹配的研究[J].中國(guó)土地科學(xué),1994（9）

[2] 胡正德等.MAPGIS在國(guó)土資源大調(diào)查中的應(yīng)用介紹[J].前寒武紀(jì)研究進(jìn)展，1999（3）

作者簡(jiǎn)介：陳榮（1982- ），廣西玉林市人，助理工程師，2006年畢業(yè)于河南工業(yè)大學(xué)