簡(jiǎn)述第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查坡度圖的質(zhì)檢

杜蕾

摘要：為了精確制作我省第三次國(guó)土調(diào)查坡度分級(jí)圖，1： 10000 DEM數(shù)據(jù)制作的坡度圖圖斑融合方法尤其重要。本文綜合應(yīng)用ArcGIS軟件的空間分析方法和程序開(kāi)發(fā)技術(shù)，以基礎(chǔ)測(cè)繪1：10000數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究了一套第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查坡度分級(jí)圖的快速制作及質(zhì)檢技術(shù)方法。經(jīng)實(shí)際項(xiàng)目生產(chǎn)驗(yàn)證，該套方法能夠快速實(shí)現(xiàn)耕地坡度分級(jí)成果的生產(chǎn)和質(zhì)檢，在保證成果精度及準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，切實(shí)提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵字：坡度分級(jí)圖; DEM;ArcGIS

一、引言

坡度分級(jí)圖（簡(jiǎn)稱(chēng)坡度圖）是表示地面傾斜率的地圖。坡度圖作為第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查的重要成果，在土地利用、耕地保護(hù)等相關(guān)管理中發(fā)揮重要作用。[1]由于任務(wù)時(shí)間緊，任務(wù)重，傳統(tǒng)的制作方法已不能滿(mǎn)足相關(guān)要求。 因此我院自行研制了一套高效，快速的制作方法，主要利用ArcGIS軟件進(jìn)行坡度計(jì)算分析，有效解決了傳統(tǒng)方法中地形圖比例尺、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、空間分析等因素對(duì)坡度圖精確度和準(zhǔn)確度的影響。并參照《利用DEM確定耕地坡度分級(jí)技術(shù)規(guī)定》，通過(guò)疊加對(duì)比等技術(shù)，研制出一套坡度圖的質(zhì)量檢查方法，將質(zhì)量檢查伴隨整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，保障成果真實(shí)和準(zhǔn)確。

二、核查目的及核查方法

耕地坡度是耕地資源的重要屬性之一，直接關(guān)系到耕地保護(hù)政策制定、生產(chǎn)能力評(píng)價(jià)等工作。[2]為進(jìn)一步保障“三調(diào)”坡度調(diào)查成果的準(zhǔn)確性、真實(shí)性，國(guó)務(wù)院第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室組織對(duì)各省級(jí)三調(diào)辦提交的耕地坡度調(diào)查成果進(jìn)行國(guó)家級(jí)核查。

利用基礎(chǔ)測(cè)繪1：10000數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，采用ArcGIS軟件，通過(guò)疊加對(duì)比等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)耕地坡度調(diào)查成果的核查。對(duì)于“三調(diào)”坡度圖生產(chǎn)中使用1：10000 DEM的，采用同源的1：10000 DEM進(jìn)行核查;對(duì)于“三調(diào)”坡度圖生產(chǎn)中，沿海、省界各縣市沒(méi)有足夠的 1：10000 DEM 數(shù)據(jù)，不能滿(mǎn)足縣級(jí)界線全覆蓋時(shí)，采用其他數(shù)據(jù)源的，采用同源的DEM進(jìn)行核查。

三、坡度圖評(píng)價(jià)

當(dāng)縣級(jí)坡度分級(jí)矢量圖與DEM計(jì)算坡度不一致，綜合考慮坡度圖進(jìn)行了圖斑綜合、以及不同坡度級(jí)管理重要性不同等因素，依據(jù)縣級(jí)坡度分級(jí)矢量圖與DEM計(jì)算坡度的相應(yīng)情況進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，統(tǒng)計(jì)出問(wèn)題圖斑總面積和面積占比，以面積占比作為差異率。對(duì)差異率低于3%的，認(rèn)定為成果合格，否則認(rèn)定為不合格。

四、作業(yè)中坡度圖的質(zhì)量檢查過(guò)程

生產(chǎn)過(guò)程中制定科學(xué)有效的質(zhì)量控制方法，有序開(kāi)展檢查工作，實(shí)行首件產(chǎn)品生產(chǎn)及檢查驗(yàn)證，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的質(zhì)量問(wèn)題，確保高質(zhì)量完成。根據(jù)坡度圖的特點(diǎn)，對(duì)坡度分級(jí)柵格數(shù)據(jù)、坡度分級(jí)矢量數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等成果，采用人工對(duì)比檢查、人機(jī)交互檢查等方法進(jìn)行內(nèi)業(yè)檢查。項(xiàng)目嚴(yán)格執(zhí)行“二級(jí)檢查、一級(jí)驗(yàn)收”的原則，一級(jí)檢查是各作業(yè)部門(mén)對(duì)坡度圖成果進(jìn)行100%的內(nèi)業(yè)詳查。二級(jí)檢查是院級(jí)質(zhì)量檢查科對(duì)坡度圖成果進(jìn)行 100%的內(nèi)業(yè)檢查。

1、數(shù)據(jù)預(yù)處理檢查：生產(chǎn)部門(mén)在開(kāi)始生產(chǎn)前要對(duì)原始DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)檢查，主要檢查原始1：10000 DEM圖幅是否接邊、依據(jù)元數(shù)據(jù)劃分生產(chǎn)年代。依據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)要求，執(zhí)行生產(chǎn)時(shí)間接近現(xiàn)在的覆蓋生產(chǎn)時(shí)間較早的、高精度覆蓋低精度的原則。在開(kāi)始生產(chǎn)前，作業(yè)部門(mén)集中排查，以確保在數(shù)據(jù)使用原則正確性的前提下，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

2、DEM拼接檢查：檢查拼接后的圖幅是否滿(mǎn)足單個(gè)縣區(qū)外擴(kuò)1000米需要，如不滿(mǎn)足分兩種情況，一是：能否滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)縣界，如果能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)境界就不需要補(bǔ)充數(shù)據(jù)。二是：不能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)縣界，如海邊和省界，查看是否有其他可代替數(shù)據(jù)，如1：50000 DEM。將1：50000 DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成5米格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)使用。[3]

3、坡度分級(jí)：坡度圖分級(jí)時(shí)，利用ArcGIS運(yùn)行開(kāi)發(fā)的批處理程序自動(dòng)完成，但需要人工配合輸入5個(gè)坡度級(jí)別，并檢查坡度級(jí)別和坡度分級(jí)方法是否正確。

4、坡度分級(jí)矢量化和坡度分級(jí)矢量化數(shù)據(jù)后處理檢查：

（1）矢量坡度綜合檢查

為滿(mǎn)足此次“三調(diào)”數(shù)據(jù)庫(kù)中最小上斑面積的要求，本次坡度分級(jí)矢量數(shù)據(jù)綜合面積參照《利用DEM確定耕地坡度分級(jí)技術(shù)規(guī)定》中1：5000比例尺要求進(jìn)行，最小矢量坡度面積保留為實(shí)地750m2。將小于750m2 的矢量坡度跟相鄰矢量合并，以滿(mǎn)足要求。

坡度分級(jí)圖斑按照“就低不就高”原則逐級(jí)并入臨近圖斑，如果鄰近圖斑等級(jí)沒(méi)有小于本圖斑的，就與鄰近高級(jí)的圖斑逐級(jí)合并，以保證消除小圖斑，同時(shí)將寬度小于1個(gè)格網(wǎng)尺寸的線狀圖斑合并至相臨圖斑中，可以自動(dòng)化合并結(jié)合人為輔助。由于此過(guò)程繁雜，為避免人工操作錯(cuò)誤，提高效率，根據(jù)綜合原則，我院技術(shù)人員自行研發(fā)了一套程序，在ArcGIS下可以實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化代替繁重、重復(fù)的人工操作。

為保證程序計(jì)算的正確性，需要對(duì)綜合后的坡度分級(jí)矢量成果進(jìn)行人機(jī)交互檢查。在ArcGIS下將綜合后的矢量成果與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)公式制定算法，對(duì)于跨度超過(guò)兩級(jí)、面積綜合過(guò)大等問(wèn)題進(jìn)行人工檢查，對(duì)綜合不合理情況進(jìn)行改正。

（2）小圖斑檢查

對(duì)于一個(gè)完整的縣區(qū)矢量成果，除縣界周?chē)?，其他地方不?yīng)有小于750m2的矢量圖斑。利用ArcGIS軟件的查找功能，在數(shù)據(jù)列表下搜索查找面積小于750m2的矢量圖斑，逐一排查，如果圖內(nèi)有小于750m2的矢量圖斑就視為錯(cuò)誤圖斑，依據(jù)圖斑綜合的原則進(jìn)行改正。檢查小圖斑同時(shí)，也應(yīng)檢查縣界周?chē)D斑是否有復(fù)雜鏈（即多個(gè)小圖斑由于裁剪，粘連到一起），復(fù)雜鏈數(shù)據(jù)不是一個(gè)圖斑，而是多個(gè)圖斑的綜合，如果不被發(fā)現(xiàn)就不能保證縣界周?chē)露燃?jí)的正確性。

（3）差異率

檢查坡度圖矢量成果與原始DEM計(jì)算坡度是否一致，由于制作坡度圖進(jìn)行了大量圖斑綜合，依據(jù)坡度圖坡度與DEM計(jì)算坡度的相應(yīng)情況進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，統(tǒng)計(jì)出問(wèn)題圖斑總面積和總面積占比，以面積占比作為差異率。對(duì)差異率低于3%的，認(rèn)定為成果合格，否則認(rèn)定為不合格。通過(guò)內(nèi)部開(kāi)發(fā)的程序，可以精準(zhǔn)提取差異圖斑計(jì)算出差異率。對(duì)于不合格數(shù)據(jù)應(yīng)查找并分析原因?qū)⑵涓恼?，直到正確。

6、元數(shù)據(jù)檢查：主要檢查元數(shù)據(jù)是否依據(jù)元數(shù)據(jù)生產(chǎn)規(guī)定進(jìn)行填寫(xiě)，元數(shù)據(jù)的內(nèi)容填寫(xiě)是否規(guī)范，元數(shù)據(jù)字段格式是否正確，數(shù)據(jù)使用原則與坡度圖矢量成果是否一致。

7、上交成果檢查：上交成果應(yīng)依據(jù)第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查成果以縣區(qū)為單位，包括矢量數(shù)據(jù)和文本數(shù)據(jù)。對(duì)照上交模板檢查矢量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)照成果清單檢查文檔材料。編筐編簍全在收口，成果的提交無(wú)論從命名，還是到各式都要進(jìn)行依依排查。

結(jié)束語(yǔ)

坡度圖的制作是我單位首次開(kāi)展，雖然生產(chǎn)中遇到了諸多困難，但最終經(jīng)過(guò)不斷實(shí)驗(yàn)、反復(fù)推敲，終于順利完成坡度圖成果驗(yàn)收，并一次性實(shí)現(xiàn)“批合格”。在生產(chǎn)過(guò)程中自行研發(fā)的多套批處理程序，為以后開(kāi)展類(lèi)似項(xiàng)目積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 周春峰.淺談基于ArcGIS軟件的坡度圖制作[J].經(jīng)偉天地，2020.04

[2] 李寶.第三次國(guó)土調(diào)查縣級(jí)坡度圖制作關(guān)鍵技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，（27）

[3] 梁永剛. 第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查高精度坡度圖圖斑融合方法研究[J]. 江西測(cè)繪. 2020，（03）

[4] 陳平; 代進(jìn)文; 李磊.基于ArcGIS Pro的三調(diào)坡度分級(jí)圖制作技術(shù)研究[J]. 地礦測(cè)繪. 2020，36（03）