基于ArcGIS的第三次國土調(diào)查地類流量分析模型的設(shè)計與應(yīng)用

游芳

摘 要：地類流量分析是第三次全國國土調(diào)查過程中的一項(xiàng)重要工作。本文基于ArcGIS的模型構(gòu)建器設(shè)計了地類流量分析模型，并以安徽省某縣的三調(diào)初始庫為例驗(yàn)證了其實(shí)用性。結(jié)果表明，該模型方便、高效，在一定程度上提高了三調(diào)作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：三調(diào);流量分析;模型構(gòu)建器

Abstract： The analysis of ground-like flow is an important work in the process of the third national land survey. This paper designed the model of ground-like flow analysis based on arcgis， and took the three-tune initial library of a county in anhui province as an example to verify its practicability. The results show that the model is convenient and efficient， and to a certain extent， it improves the efficiency of the third adjustment.

Keywords： the third land survey;flow analysis;model builder

國土是生產(chǎn)之要、生存之本、生態(tài)之源、自然之基。國土調(diào)查是我國法定的一項(xiàng)重要制度，是全面查實(shí)查清土地資源的重要手段。為了全面細(xì)化和完善全省土地利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，掌握翔實(shí)準(zhǔn)確的國土利用現(xiàn)狀和自然資源變化情況，進(jìn)一步完善國土調(diào)查、監(jiān)測和統(tǒng)計制度[1-2]，自2018年11月起，安徽省開展了第三次國土調(diào)查工作（以下簡稱“三調(diào)”）。當(dāng)前三調(diào)初始成果已定，為了掌握數(shù)據(jù)的變化，需要與第二次全國土地調(diào)查（以下簡稱“二調(diào)”）數(shù)據(jù)做地類流量分析，市場上的專業(yè)三調(diào)建庫可以實(shí)現(xiàn)流量分析，但需要建立完整的數(shù)據(jù)庫，步驟煩瑣，速度慢。本文基于ArcGIS的模型構(gòu)建器（ModelBuilder）應(yīng)用程序搭建地類流量分析模型，并以安徽省某縣三調(diào)初始成果庫為例開展了測試。結(jié)果表明，模型分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠，速度較快，可應(yīng)用于三調(diào)初始庫的流量分析。

1 模型構(gòu)建器（ModelBuilder）介紹

模型構(gòu)建器（ModelBuilder）是一個用來創(chuàng)建、編輯和管理模型的應(yīng)用程序。模型是將一系列地理處理工具串聯(lián)在一起的工作流，其將其中一個工具的輸出作為另一個工具的輸入，也可以將模型構(gòu)建器看成是用于構(gòu)建工作流的可視化編程語言。ModelBuilder除了有助于構(gòu)造和執(zhí)行簡單工作流外，還能通過創(chuàng)建模型并將其共享為工具來提供擴(kuò)展ArcGIS功能的高級方法。ModelBuilder還可將ArcGIS與其他應(yīng)用程序進(jìn)行集成。

ArcGIS的模型構(gòu)建器最初出現(xiàn)在ArcView3的空間分析模塊中，是進(jìn)行空間處理（Geoprocessing）工作流程和腳本圖形化的建模工具。ArcGIS9以及更新的版本中同樣提供了建模器技術(shù)。這種工具主要用來構(gòu)造地理處理工作流程和腳本的圖形化建模，可以加速復(fù)雜地理處理模型的設(shè)計和實(shí)施。與傳統(tǒng)的基于菜單和單獨(dú)處理工具的模式相比，ModelBuilder具有自動處理流程、共享模型、數(shù)據(jù)處理以及模型文檔化等優(yōu)點(diǎn)[3]。

ModelBuilder基本由3部分組成：輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和地理處理工具。其中，輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的類型多樣，包括要素類、要素圖層、柵格數(shù)據(jù)集和工作空間;地理處理工具包括工具箱中所有的工具、自定義模型及腳本工具。構(gòu)建模型時，將自動驗(yàn)證所添加和連接的數(shù)據(jù)、工具，以確保數(shù)據(jù)存在且數(shù)據(jù)有效，可用于工具，并且所有工具參數(shù)設(shè)置均已正確指定。當(dāng)模型經(jīng)過檢驗(yàn)所有流程均有效后即可運(yùn)行[4]。

ModelBuilder中一個重要的工具就是迭代器。迭代是指以一定的自動化程度多次重復(fù)某個過程，通常又稱為循環(huán)。迭代較為重要，因?yàn)樽詣又貜?fù)任務(wù)會節(jié)省執(zhí)行這項(xiàng)任務(wù)所需的時間和精力。在模型構(gòu)建器中進(jìn)行迭代時，可以在每次迭代中使用不同的設(shè)置和數(shù)據(jù)來反復(fù)執(zhí)行同一個過程。模型構(gòu)建器中的迭代操作還具有靈活性，用戶可以迭代整個模型，或只是重復(fù)執(zhí)行單個工具或過程。

ArcGIS的模型構(gòu)造器能批量實(shí)現(xiàn)一些分析處理功能，還可以將ArcToolbox中的相關(guān)工具集合、關(guān)聯(lián)起來，減少作業(yè)過程中重復(fù)調(diào)用ArcToolbox工具。這不僅可以大大提高工作效率，還可以減少出錯率，避免重復(fù)操作[5]。

2 地類流量分析模型設(shè)計

二調(diào)工作分類以《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010—2007）為基礎(chǔ)，采用二級分類，其中一級地類8個，具體為：耕地（01）、種植園地（02）、林地（03）、草地（04）、交通運(yùn)輸用地（10）、水域及水利設(shè)施用地（11）、其他土地（12）、城鎮(zhèn)村級工礦用地（20X）。其中城鎮(zhèn)村級工礦用地（20X）一級類是由《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010—2007）中的05、06、07、08、09一級類和102、121二級類歸并得到的。

三調(diào)工作分類以《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010—2017）為基礎(chǔ)，采用二級分類，其中一級地類13個，具體為：濕地（00）、耕地（01）、種植園地（02）、林地（03）、草地（04）、商業(yè)服務(wù)業(yè)用地（05）、工礦用地（06）、住宅用地（07）、公共管理與公共服務(wù)用地（08）、特殊用地（09）、交通運(yùn)輸用地（10）、水域及水利設(shè)施用地（11）、其他土地（12）。

地類流量分析要求分析每一種一級地類的流入和流出情況。為了方便統(tǒng)計，在二調(diào)一級地類中增加濕地（00）（對應(yīng)二級類為115、116、125），將三調(diào)的05、06、07、08、09五個一級地類合并為一個一級地類。一級地類流量分析表如表1所示。

表1（a）中，第一行表示各一級地類的二調(diào)面積;第二行表示各一級地類的三調(diào)面積;第三行表示各一級地類的流入面積，例如，耕地流入面積是指二調(diào)中所有非耕地轉(zhuǎn)換為三調(diào)耕地的面積之和;第四行表示各一級地類的流出面積，例如，耕地流出面積是指二調(diào)耕地轉(zhuǎn)換為三調(diào)非耕地的面積之和;第五行流入流出變化量是指流入面積與流出面積之差值。表1（b）的橫向地類為三調(diào)的一級地類，縱向地類為二調(diào)的一級地類。表示各一級地類的具體變化量，例如，第2行第1列表示二調(diào)耕地轉(zhuǎn)為三調(diào)濕地的流量，第5行第7列表示二調(diào)草地轉(zhuǎn)為三調(diào)交通運(yùn)輸用地的流量。

為了得到上述流量分析表，首先需要得到每一個二調(diào)一級地類的變化面積，或者每一個三調(diào)一級地類的變化面積，然后再根據(jù)這些變化面積計算統(tǒng)計得到表中的各一級地類的二調(diào)面積、三調(diào)面積、流入面積、流出面積、流入流出變化量。

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

第一，安徽省某縣2018年二調(diào)變更數(shù)據(jù)庫中的地類圖斑（2018年二調(diào)DLTB）;第二，第三次國土調(diào)查初始數(shù)據(jù)庫中的地類圖斑（三調(diào)DLTB）

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

2.2.1 添加字段。由于二調(diào)地類圖斑與三調(diào)地類圖斑都沒有一級類編碼的字段，因此，需要在ArcGIS軟件中對2018年二調(diào)DLTB、三調(diào)DLTB兩個要素類添加字段：一級類地類編碼（YJLBM），并通過字段計算器給字段賦予屬性值，取地類編碼的前兩位，但要注意濕地（00）的特殊情況。一級地類濕地（00）對應(yīng)以下二級地類：紅樹林地（0303）、森林沼澤（0304）、灌叢沼澤（0306）、沼澤草地（0402）、鹽田（0603）、沿海灘涂（1105）、內(nèi)陸灘涂（1106）和沼澤地（1108）。

2.2.2 數(shù)據(jù)融合。在幾何類型為線、面的數(shù)據(jù)層中，一個圖層數(shù)據(jù)中相鄰的兩個或多個幾何要素表達(dá)同一客觀實(shí)體時，可將這兩個或多個獨(dú)立幾何要素融合為一個幾何要素[6]。運(yùn)用ArcToolBox中的Dissolve（按字段融合）工具，如圖1所示，對上述兩個要素類按YJLBM字段做數(shù)據(jù)融合，將一級地類編碼相同的圖斑合并，得到兩個新要素類：二調(diào)一級類融合、三調(diào)一級類融合。為了便于統(tǒng)計面積，在數(shù)據(jù)融合時一定要選擇“創(chuàng)建多部件要素”，即每一個地類對應(yīng)一個要素。需要注意的是，對于三調(diào)一級類，根據(jù)流量分析表的要求，將05、06、07、08、09五個一級地類融合為一個要素。

2.3 模型設(shè)計

第一，啟動ArcGIS軟件，打開ModelBuilder工具，插入按要素選擇的迭代器，選中迭代器添加按字段分組;第二，添加一個shapefile變量，命名為裁剪要素，添加連接，將此要素設(shè)置為迭代器的輸入?yún)?shù);第三，將ArcToolBox中的Clip工具拖入模型中，添加連接，將迭代器的輸出參數(shù)設(shè)置為Clip工具的裁剪參數(shù);第四，再添加一個shapefile變量，命名為輸入要素，添加連接，設(shè)置為Clip工具的輸入?yún)?shù);第五，最后添加一個工作空間變量，設(shè)置裁切工具的輸出變量的存儲位置，將迭代器獲取的值作為輸出要素的命名;第六，驗(yàn)證模型并保存至ArctoolBox工具箱中。模型圖如圖1所示。

2.4 模型應(yīng)用

在ArctoolBox中添加上述模型，運(yùn)行模型，將二調(diào)一級類融合、三調(diào)一級類融合兩個要素類分別作為模型的裁剪要素與輸入要素，按字段分組選項(xiàng)設(shè)置為YJLBM字段，設(shè)置好模型結(jié)果的保存路徑。

模型運(yùn)行后得到每個二調(diào)一級地類的流出量，統(tǒng)計到表中后即可得到每個三調(diào)一級地類的流入量，匯總統(tǒng)計后便可得到一級類流量分析表。根據(jù)流量分析表可以掌握各地類的變化流量，對于變化較大的返回檢查，以保證作業(yè)質(zhì)量。

該試驗(yàn)區(qū)面積為380 km2，模型運(yùn)行耗時66 s，模型運(yùn)行高效。

3 結(jié)語

本文研究利用ArcGIS的模型構(gòu)造器可以方便高效地對三調(diào)初始數(shù)據(jù)做地類流量分析，便于生產(chǎn)人員在三調(diào)初始庫形成后即可分析并掌握各地類的變化量，控制調(diào)查作業(yè)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。使用ModelBuilder構(gòu)建的模型可以自動執(zhí)行所定義的操作功能，且模型報存之后，可實(shí)現(xiàn)多用戶的共享[2]。

參考文獻(xiàn)：

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