基于ArcGIS的廣州市三調(diào)耕地坡度分級(jí)技術(shù)研究

常德娥，張 婷

（1.廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510510；2.廣東省國(guó)土資源信息中心，廣東 廣州 510075）

0 引言

隨著第三次全國(guó)土地調(diào)查的開(kāi)展，為了保證我國(guó)的土地資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用，增加土地利用率，提高耕地面積，將GIS技術(shù)引入土地整理規(guī)劃中已是一種必然的趨勢(shì)。

本次研究采用1∶1萬(wàn)比例尺DEM數(shù)據(jù)制作坡度分級(jí)圖，詳盡地反映每一圖斑的坡度情況，并根據(jù)土地調(diào)查數(shù)據(jù)，制作出耕地坡度分級(jí)圖［4-5］。

1 概述

1.1 坡度及耕地坡度

坡度是表示地表面該點(diǎn)在特定區(qū)域內(nèi)傾斜程度的一個(gè)量，定義為水平面與局部地表面之間的夾角。坡度是地表單元陡緩的程度，通常把坡面的垂直高度和水平距離的比值稱(chēng)為坡度。地面中坡度是比較重要的地形定量指標(biāo)，它可以衡量水土流失、江河泥沙等。

耕地坡度分級(jí)是依耕地所處地勢(shì)的坡面坡度，按對(duì)耕地利用的影響限制程度而劃分的級(jí)別。

1.2 耕地坡度分級(jí)方法

本文基于DEM模型和土地調(diào)查數(shù)據(jù)生成耕地坡度圖，人工干預(yù)少，受客觀因素影響也較少，現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)，并基于ArcGIS軟件搭建處理模型，提高了數(shù)據(jù)處理的工作效率和準(zhǔn)確度［6］。

1.3 耕地坡度分級(jí)要求

參照《第二次全國(guó)土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程》［7］中規(guī)定的坡度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，按照《第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查技術(shù)規(guī)程》［8］中規(guī)定的耕地坡度分級(jí)要求進(jìn)行分級(jí)，如表1所示。耕地坡度分級(jí)要求原則上不打破調(diào)查的耕地圖斑界線，每個(gè)耕地圖斑確定一個(gè)坡度級(jí)，當(dāng)調(diào)查的耕地圖斑涉及兩個(gè)以上坡度級(jí)時(shí)，面積最大的坡度級(jí)為該耕地圖斑的坡度級(jí)。

表1 耕地坡度分級(jí)

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 研究區(qū)介紹

本文以廣州市為例說(shuō)明耕地坡度分級(jí)方法的實(shí)施流程。廣州屬于丘陵地帶，地勢(shì)東北高、西南低，背山面海，最高海拔為1 210 m。

廣州市轄11區(qū)，總面積7 434.4 km2，2019年末耕地總資源92 396 hm2，常用耕地面積90 696 hm2［水（旱）田72 617 hm2，旱地18 079 hm2］（數(shù)據(jù)來(lái)源于《廣州市統(tǒng)計(jì)年鑒2020年》）。

1.3 設(shè)備匹配 由于等離子電切手術(shù)需要在導(dǎo)電溶液中進(jìn)行組織切割，漏電可能威脅患者及術(shù)者安全[1]；高溫及強(qiáng)電流可能導(dǎo)致電切環(huán)熔斷及刀頭脫落。因此，等離子發(fā)生器及電切環(huán)應(yīng)選用合格的設(shè)備。

2.2 技術(shù)路線

本研究的技術(shù)路線如圖1所示，主要流程包括坡度分級(jí)及耕地坡度分級(jí)兩個(gè)流程。

圖1 技術(shù)路線

2.3 耕地坡度分級(jí)具體過(guò)程

2.3.1 坡度分級(jí)

（1）DEM拼接、裁剪。在ArcGIS軟件中，加載分幅DEM數(shù)據(jù)，按行政區(qū)進(jìn)行鑲嵌操作，生成各區(qū)鑲嵌DEM數(shù)據(jù)，然后對(duì)廣州市各行政區(qū)劃邊界進(jìn)行外擴(kuò)，使用各行政區(qū)劃外擴(kuò)數(shù)據(jù)對(duì)鑲嵌的各區(qū)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪，生成各區(qū)DEM數(shù)據(jù)。DEM拼接、裁剪模型如圖2所示。

圖2 DEM拼接、裁剪模型

（2）計(jì)算坡度。根據(jù)各區(qū)DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行各區(qū)坡度計(jì)算，并按坡度分級(jí)要求對(duì)坡度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行坡度重分類(lèi)，生成各區(qū)坡度分級(jí)柵格圖；使用柵格轉(zhuǎn)矢量工具，將各區(qū)坡度分級(jí)柵格轉(zhuǎn)為各區(qū)坡度分級(jí)矢量數(shù)據(jù)，使用字段“坡度級(jí)別”表示坡度分級(jí)，別名為PDJB，字段類(lèi)型為T(mén)EXT，長(zhǎng)度為2，最后對(duì)各區(qū)坡度分級(jí)矢量數(shù)據(jù)根據(jù)字段“坡度級(jí)別”進(jìn)行圖斑融合，如圖3所示。

圖3 生成各區(qū)坡度分級(jí)矢量數(shù)據(jù)模型

（3）制作坡度分級(jí)圖。首先使用消除工具對(duì)融合后的結(jié)果圖斑進(jìn)行細(xì)小圖斑合并，并對(duì)合并后的結(jié)果反復(fù)進(jìn)行消除操作，直至所有細(xì)小圖斑均完成合并為止，如圖4所示。

圖4 細(xì)小圖斑合并模型

然后對(duì)坡度圖斑界線進(jìn)行平滑處理，如圖5所示。

圖5 圖斑面界線平滑

最后對(duì)坡度圖斑界線平滑結(jié)果進(jìn)行拓?fù)錂z查、裁剪等處理，生成各區(qū)坡度分級(jí)圖數(shù)據(jù)PDT。

2.3.2 耕地坡度分級(jí)

（1）地類(lèi)圖斑數(shù)據(jù)提取耕地圖斑。首先在地類(lèi)圖斑數(shù)據(jù)DLTB中添加“一級(jí)地類(lèi)編碼”字段，字段類(lèi)型為T(mén)EXT，然后使用計(jì)算字段工具計(jì)算“一級(jí)地類(lèi)編碼”字段的值，取字段“地類(lèi)編碼”的前兩位生成一級(jí)地類(lèi)編碼，表達(dá)式為L(zhǎng)eft（［地類(lèi)編碼］，2）；然后提取“一級(jí)地類(lèi)編碼”值為“01”的地類(lèi)圖斑，即為耕地圖斑，表達(dá)式為一級(jí)地類(lèi)編碼=‘01’；最后為生成的耕地圖斑添加“標(biāo)識(shí)碼”字段，字段別名為BSM，字段類(lèi)型為Int，并為“標(biāo)識(shí)碼”賦唯一值。“標(biāo)識(shí)碼”字段用于識(shí)別每一個(gè)耕地圖斑，最終生成的耕地圖斑數(shù)據(jù)為GDTB，如圖6所示。

圖6 地類(lèi)圖斑提取耕地圖斑

（2）對(duì)耕地圖斑數(shù)據(jù)GDTB進(jìn)行分區(qū)裁剪，生成各區(qū)耕地圖斑，如圖7所示。

圖7 提取各區(qū)耕地圖斑

（3）各區(qū)坡度數(shù)據(jù)與耕地圖斑數(shù)據(jù)進(jìn)行交集制表，篩選生成耕地坡度級(jí)匯總表，最后通過(guò)連接字段確定每一耕地圖斑的坡度分級(jí)，如圖8所示。

圖8 提取各區(qū)耕地圖斑

①交集制表。

使用交集制表工具，對(duì)各區(qū)坡度圖數(shù)據(jù)和耕地圖斑數(shù)據(jù)進(jìn)行交集制表，并匯總每一耕地圖斑內(nèi)各坡度級(jí)的面積。在交集制表工具中輸入?yún)^(qū)域要素為各區(qū)耕地圖斑，區(qū)域字段為標(biāo)識(shí)碼（BSM）；輸入類(lèi)要素為各區(qū)PDT，類(lèi)字段為坡度級(jí)別（PDJB）；求和字段為坡度圖斑面積（PDTBMJ）。

因?yàn)樵谖募乩頂?shù)據(jù)庫(kù)中，集合函數(shù)AVG、COUNT、MIN、MAX和SUM只能用在標(biāo)量子查詢(xún)內(nèi)，而不能使用IN謂詞。接下來(lái)在使用表篩選工具生成耕地坡度級(jí)時(shí)需要使用IN謂詞，因此需要將交集制表結(jié)果保存在個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)中。交集制表結(jié)果示例如表2所示。

②表篩選。

使用表篩選工具，對(duì)交集制表結(jié)果進(jìn)行篩選。每一耕地圖斑篩選面積最大的坡度級(jí)，即為該耕地圖斑的坡度級(jí)，如表2中耕地標(biāo)識(shí)碼為1的耕地圖斑的坡度級(jí)別為最大面積18所對(duì)應(yīng)的坡度級(jí)2。表篩選工具的篩選表達(dá)式如下：

表2 交集制表結(jié)果示例

［坡度圖斑面積］IN（SELECTMAX（［坡度圖斑面積］）FROMGDPDJ_HZGROUPBY［標(biāo)識(shí)碼］）

③連接字段。

通過(guò)使用連接字段工具將耕地坡度匯總表與耕地圖斑進(jìn)行連接，追加每一耕地圖斑的坡度級(jí)別信息。

在連接字段工具中，設(shè)置輸入表為各區(qū)耕地圖斑，輸入連接字段為標(biāo)識(shí)碼（BSM），輸出連接字段為標(biāo)識(shí)碼（BSM），連接字段為坡度級(jí)別（PDJB），將坡度級(jí)別追加在輸入表（各區(qū)耕地圖斑數(shù)據(jù)屬性表）中，最后通過(guò)計(jì)算運(yùn)算的方法將PDJB字段值賦值給耕地坡度級(jí)別字段（GDPDJB）。

（4）數(shù)據(jù)接邊，制作耕地坡度分級(jí)圖。將各區(qū)耕地坡度級(jí)別圖斑進(jìn)行接邊，生成廣州市耕地坡度分級(jí)圖斑數(shù)據(jù)，并制作耕地坡度分級(jí)圖。

3 結(jié)語(yǔ)

本文基于ArcGIS10.2軟件，采用1∶1萬(wàn)DEM數(shù)據(jù)，對(duì)廣州市各區(qū)土地坡度進(jìn)行分級(jí)并依據(jù)土地調(diào)查數(shù)據(jù)提取耕地，在不改變耕地圖斑的情況下，確定了耕地的坡度級(jí)別，制作了耕地坡度分級(jí)圖。同時(shí)，在研究過(guò)程中，使用ArcGIS中的模型構(gòu)建器構(gòu)建了數(shù)據(jù)處理模型，讓數(shù)據(jù)處理過(guò)程流程化、數(shù)據(jù)處理步驟清晰化。

在處理過(guò)程中特別需要注意的是表篩選工具的使用，需要關(guān)注不同地理數(shù)據(jù)庫(kù)集合函數(shù)的使用，在文件地理數(shù)據(jù)庫(kù)中，集合函數(shù)AVG，COUNT，MIN，MAX和SUM只能用在標(biāo)量子查詢(xún)內(nèi)，而不能使用IN謂詞，如果需要使用IN謂詞，則需要將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)中。