基于ArcGIS提取第三次國(guó)土調(diào)查圖斑未變化的邊線

丁曉莉

(甘肅省測(cè)繪工程院，甘肅 蘭州 730000)

根據(jù)《國(guó)務(wù)院關(guān)于開展第三次全國(guó)土地調(diào)查的通知》要求，第三次國(guó)土調(diào)查(以下簡(jiǎn)稱“三調(diào)”)的主要任務(wù)是在第二次全國(guó)土地調(diào)查(以下簡(jiǎn)稱“二調(diào)”)成果基礎(chǔ)上，按照國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，利用現(xiàn)有資料，以正射影像圖為基礎(chǔ)，實(shí)地調(diào)查土地的地類、面積和權(quán)屬[1-2]。根據(jù)三調(diào)技術(shù)要求，三調(diào)圖斑與二調(diào)圖斑邊界重合的數(shù)量占比不能超過3%。在生產(chǎn)的過程中，如何輔助檢查人員判斷地物邊界采集是否準(zhǔn)確,為管理人員評(píng)估圖斑采集質(zhì)量提供依據(jù),快速準(zhǔn)確地提取出三調(diào)圖斑與二調(diào)圖斑的重合邊界,實(shí)時(shí)計(jì)算重線圖斑數(shù)量的占比情況,是其中一個(gè)重要手段。

鑒于ArcGIS的優(yōu)勢(shì)，本文提出了一種基于ArcGIS平臺(tái)下的Model Builder(模型構(gòu)建器)圖斑重線快速提取的方法。該方法將平臺(tái)已有的一系列基礎(chǔ)地理處理工具串聯(lián)在一起,構(gòu)成一個(gè)工作流，實(shí)現(xiàn)了多步處理流程可在同一操作指令下完成任務(wù)的功能，不僅降低了人工參與操作的強(qiáng)度，也使得作業(yè)員在采集數(shù)據(jù)的同時(shí)，隨時(shí)提取重合圖斑邊界，查看數(shù)據(jù)質(zhì)量情況，提高了任務(wù)處理的效率。

1 模型構(gòu)建器的介紹

功能強(qiáng)大的ArcGIS，作為一種能夠高效處理GIS數(shù)據(jù)的工具[3-4]，已經(jīng)在地理信息產(chǎn)業(yè)的各個(gè)項(xiàng)目中到了廣泛的應(yīng)用。它提供的Model Builder模型是將一系列地理處理工具串聯(lián)在一起的工作流，將其中一個(gè)工具的輸出作為另一個(gè)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[5]。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。不同的地理處理工具對(duì)輸入數(shù)據(jù)有不同的要求，生成的輸出數(shù)據(jù)也不同?？梢酝ㄟ^模型的變量和工具之間建立連接來為地理處理工具指定數(shù)據(jù)或其他參數(shù)設(shè)置以用作輸入，也可以在模型中交互建立連接，或通過打開模型中的工具并將某個(gè)模型變量選為輸入來建立連接，或?yàn)g覽至其他數(shù)據(jù)來建立連接。當(dāng)模型經(jīng)過檢驗(yàn)所有流程均有效后即可運(yùn)行[6]。

2 數(shù)據(jù)情況分析

依據(jù)項(xiàng)目要求，第二次土地調(diào)查影像分辨率不低于2.5 m，第三次國(guó)土調(diào)查影像分辨率不低于1 m[7]。由于前后兩個(gè)項(xiàng)目的采集精度、地物分類和地物采集指標(biāo)不同，使得以二調(diào)圖斑為基礎(chǔ)采集的三調(diào)圖斑的邊界范圍一般應(yīng)與二調(diào)圖斑的不一致，那些與二調(diào)圖斑邊界重線的地方(行政界線除外)有可能是未修改的地方，需要找出來進(jìn)行人工核查。同時(shí)為了達(dá)到重線的要素?cái)?shù)量占比不能超過3%的技術(shù)要求，可以將提取出有重線的圖斑要素的邊界進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，以便達(dá)到技術(shù)要求。

3 過程分析

首先提取各類圖斑的邊界線，如圖1(a)所示，黃色為二調(diào)圖斑邊線，藍(lán)色為三調(diào)圖斑邊線;然后通過疊加分析提取出三調(diào)圖斑邊界線和二調(diào)圖斑的重合部分，如圖1(b)所示的圖中紅線，在提取的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，行政界線引起的重線也會(huì)被提取出來(圖中紅線和綠線重合區(qū)域)；行政界線引起的重線是合理的，應(yīng)當(dāng)被剔除，如圖1(c)所示，最終的結(jié)果為圖中紅線。

圖1 重線提取的流程圖

依據(jù)分析可知，本工具設(shè)計(jì)的界面如圖2所示。需要兩個(gè)輸入變量和一個(gè)輸出變量。輸入變量一個(gè)對(duì)應(yīng)二調(diào)地類圖斑數(shù)據(jù)，另一個(gè)對(duì)應(yīng)三調(diào)地類圖斑數(shù)據(jù)；輸出變量保存提取結(jié)果的路徑。

圖2 重線提取的界面

4 重線提取的關(guān)鍵點(diǎn)分析

4.1 數(shù)據(jù)坐標(biāo)和范圍一致

二調(diào)數(shù)據(jù)成果采用1980西安坐標(biāo)系，而三調(diào)成果采用高斯克呂格投影的2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，在提取重合圖斑邊界之前，應(yīng)把兩種數(shù)據(jù)成果轉(zhuǎn)換成一致的坐標(biāo)系，即2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。為了保證提取結(jié)果的完整，二調(diào)成果的數(shù)據(jù)范圍應(yīng)不小于三調(diào)成果的。

4.2 Model Builder構(gòu)建工作流

本工作流主要使用到了“面轉(zhuǎn)線”、“融合”和“擦除”三種工具。

(1)面轉(zhuǎn)線

調(diào)用“面轉(zhuǎn)線”工具時(shí)，應(yīng)選中“識(shí)別和存儲(chǔ)面鄰域信息”復(fù)選框，轉(zhuǎn)成的線要素會(huì)分析并記錄面鄰域關(guān)系，以便后續(xù)的疊加分析，如圖3所示。

圖3 面轉(zhuǎn)線

(2)融合

此工具是為了提取村級(jí)行政區(qū)界線。打開工具后，在“融合字段”欄目中須勾選“QSDWDM”(權(quán)屬地物代碼)和“QSDWMC”(權(quán)屬地物名稱)。

(3)擦除

此工具用于提取重線，整個(gè)過程中，共用了三次“擦除”操作。首先用二調(diào)邊線擦除三調(diào)邊線，得到三調(diào)中與二調(diào)不重合的邊線；再用三調(diào)中與二調(diào)不重合的邊線擦除三調(diào)的邊線，得到三調(diào)與二調(diào)重合的邊線，這里的邊線會(huì)包含行政界線；最后用提取的行政界線擦除包含行政界線的三調(diào)與二調(diào)重合的邊線，得到三調(diào)圖斑與二調(diào)圖斑重合的邊線。

在模型構(gòu)建器中整個(gè)操作的處理過程如圖4所示。構(gòu)建完模型后，需要點(diǎn)擊“驗(yàn)證整個(gè)模型”工具按鈕，驗(yàn)證模型是否可以正常運(yùn)行。驗(yàn)證模型運(yùn)行成功之后，可點(diǎn)擊“保存”按鈕，將整個(gè)模型保存到自定義的工具箱中，就可以作為一個(gè)工具重復(fù)使用[8-10]。

圖4 在模型構(gòu)建器中的實(shí)現(xiàn)過程

5 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)選取了某鎮(zhèn)面積約182.17 km2的三調(diào)數(shù)據(jù)作為實(shí)驗(yàn)區(qū)，其圖斑數(shù)量約有10 578個(gè)。處理前如圖5(a)所示(藍(lán)色為三調(diào)圖斑邊線，綠色為二調(diào)圖斑邊線)；處理后，提取的重線如圖5(b)紅線所示。進(jìn)行了“逐步使用ArcGIS提供的工具”和本文提出的方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。這里“逐步使用ArcGIS提供的工具”的方法主要使用了“融合”、“面轉(zhuǎn)線”和“擦除”工具。

圖5 實(shí)驗(yàn)區(qū)數(shù)據(jù)處理前后對(duì)比

通過對(duì)兩種計(jì)算方法所使用的鼠標(biāo)絕對(duì)操作次數(shù)和整合完成時(shí)間進(jìn)行了比較和統(tǒng)計(jì)，得到如表1所示的統(tǒng)計(jì)情況。

表1 兩種方法指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

通過表1可以看出：

(1)逐步使用ArcGIS提供工具的方法，需要手工使用鼠標(biāo)絕對(duì)操作的次數(shù)較多；操作人員每次操作時(shí)，都須準(zhǔn)確的指定輸入數(shù)據(jù)和輸出結(jié)果；上一步操作和下一步操作之間存在時(shí)間間隔，如有耽擱，提取任務(wù)將無法完成；且在整個(gè)處理過程中，操作人員需要高度集中注意力，才能避免出錯(cuò)，消耗體力較大。

(2)本文提出的方法操作簡(jiǎn)單，用時(shí)較短，能夠更好地避免處理過程中可能出現(xiàn)的失誤操作。

6 結(jié) 語

本文詳細(xì)地分析了數(shù)據(jù)情況和技術(shù)要求，利用ArcGIS平臺(tái)的模型構(gòu)建器，通過把在三調(diào)圖斑與二調(diào)圖斑重合邊線提取過程中使用的一系列工具組合成一個(gè)工作流模型，實(shí)現(xiàn)了輸入圖層和輸出路徑即可完成自動(dòng)提取任務(wù)。這種方法有效地避免單步操作產(chǎn)生的各種冗余數(shù)據(jù)，封裝了詳細(xì)復(fù)雜的處理流程和順序，操作簡(jiǎn)單，得到的結(jié)果非常準(zhǔn)確可靠，且對(duì)操作人員的開發(fā)基礎(chǔ)要求低。一個(gè)處理模型經(jīng)過簡(jiǎn)單微調(diào)，就能適用于下一個(gè)生產(chǎn)需求，較大提高了工作效率，具有很大的靈活性和可擴(kuò)展性，可以為項(xiàng)目生產(chǎn)的處理需求提供高性價(jià)比的解決方案。