基于GIS的土壤質(zhì)地自動(dòng)分類系統(tǒng)

劉 彥

（沈陽市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)服務(wù)中心（沈陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院），遼寧沈陽 110034）

1 系統(tǒng)原理與方法

該方法的基本原理很簡單，以美國農(nóng)部制土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)提供的質(zhì)地坐標(biāo)三角圖為基礎(chǔ)，利用地理信息系統(tǒng)中“點(diǎn)”與“面”的空間關(guān)系，根據(jù)質(zhì)地類型點(diǎn)落入的區(qū)域，來判斷土壤質(zhì)地類型。

1.1 美國農(nóng)部制土壤質(zhì)地三角坐標(biāo)圖

如圖1，土壤質(zhì)地三角坐標(biāo)圖有X、Y、Z三個(gè)軸，刻度范圍都是0～100，首尾相連且滿足X+Y+Z=100。三角形的三條邊分別代表三種不同粒級(jí)的百分含量，即砂粒（2～0.05 mm）、粉（砂）粒（0.05～0.002 mm）和粘粒（<0.002 mm）。三角形內(nèi)部任意一點(diǎn)的三種粒級(jí)百分含量之和為100，對應(yīng)于一個(gè)各粒級(jí)含量不同的混合體。

圖1 美國農(nóng)部制土壤質(zhì)地三角坐標(biāo)圖（GB7845-87）

Silt=100-Clay-Sand （1）

1.2 系統(tǒng)坐標(biāo)圖的繪制

在地理信息系統(tǒng)（GIS）中繪制土壤質(zhì)地三角坐標(biāo)圖需要有圖中各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，因此，需要解析各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

圖2中標(biāo)示出A-Z共26個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。以B點(diǎn)為例來解析質(zhì)地坐標(biāo)三角圖上各關(guān)鍵點(diǎn)粘粒（Clay）、砂粒（Sand）坐標(biāo)與平面坐標(biāo)系統(tǒng)X、Y的關(guān)系（見公式2）。

根據(jù)上式，可以計(jì)算出三角坐標(biāo)圖上26個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的平面坐標(biāo)（表1）。

表1 關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)

計(jì)算平面直角坐標(biāo)的目的是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中個(gè)，利用X，Y坐標(biāo)點(diǎn)繪制12個(gè)代表不同土壤質(zhì)地的面域。在GIS中繪制坐標(biāo)圖，必須將投影設(shè)置為“NonEarth”，即非地球投影，避免坐標(biāo)圖在球面上的變形（見源代碼中地圖參數(shù)設(shè)置部分）。

1.3 土壤質(zhì)地自動(dòng)判別原理

本文所介紹的方法原理如圖3所示：土壤質(zhì)地三角圖在GIS系統(tǒng)中，是平面坐標(biāo)系中一個(gè)圖層，當(dāng)輸入樣點(diǎn)土壤的粘粒（Clay）、砂粒（Sand）值后，系統(tǒng)首先判斷二者的和是否大于100，如果大于100提示錯(cuò)誤，否則按照公式（2）計(jì)算對應(yīng)的x，y坐標(biāo)，并在裝飾圖層中展點(diǎn)P，接下來系統(tǒng)利用GIS中對象關(guān)系法則判定“點(diǎn)”與“面”的關(guān)系，即點(diǎn)P的投影P’落入到質(zhì)地三角圖的哪個(gè)面域內(nèi)，如果確定落入的面域后，根據(jù)面域的質(zhì)地屬性，將土壤質(zhì)地名稱反饋給用戶。

圖3 土壤質(zhì)地自動(dòng)判別原理示意圖

系統(tǒng)可以對導(dǎo)入的EXCEL表文件進(jìn)行批量數(shù)據(jù)處理，方便在系統(tǒng)中直接將采樣點(diǎn)的質(zhì)地類型寫入數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)字段中。

2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境

系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境如下：MapX作為GIS開發(fā)控件、.NET下C#語言編程、ACCESS 2000數(shù)據(jù)庫、用友CELL表格組建。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行效果

MapX系統(tǒng)屬于Mapinfo家族比較小的一款開發(fā)控件，集成了Mapinfo絕大部分的性能，圖形展示效果絢麗。因此，系統(tǒng)運(yùn)行非常流暢（圖4）。

圖4 系統(tǒng)運(yùn)行界面