基于GIS技术的耕地坡度分级方法

GEOSPATIAL INFORMATION 收稿日期：2009-07-28
４结语
本文在学习第二次全国土地调查办公室颁布的《利用DEM确定耕地坡度分级技术规定》等技术规定的基础上，通过参与DEM生成坡度分级图的项目实施，总结了大量的生产学习经验。

在此介绍了利用DEM生成坡度分级图的方法及相关处理流程，目的是能够找到更加有效的方法来生成符合规范的耕地坡度分级图。

在项目实施的过程中，遇到很多问题，我们也找到了相应的解决途径。

在精度控制下，我们通过不同的试验来确定最佳的方案以提供最有效的生产流程来完成项目要求。

但是适合的方案并不只有一种，在今后的学习工作中，我们将以更多的努力更大的热情去探求更好的方案，为测绘事业贡献一份力量。

参考文献
[1]TD\T1014--2007第二次全国土地调查技术规程[S].
[2]TD\T1016--2007土地利用数据库标准[S].
[3]TD\T1014--2003国土资源信息核心元数据标准[S].
[4]CH\T1008--2001基础地理信息数字产品1：10000、1：50000
数字高程模型[S].
[5]GB\T13989--92《国家基本比例尺地形图分符合编号》[S].
[6]《1：1万数字高程模型生产技术规定（试行本）》[S].
[7]CH1008--95《测绘产品检查验收规定》[S].
第一作者简介：范巍，助理工程师，主要从事GIS和遥感方面
的工作。

读图斑的坡度，估算图斑的平均坡度；二是外业实地量测的方法。

利用仪器在实地对耕地图斑进行水平距离和高差的量测，利用三角函数计算坡度夹角从而得到坡度分级值。

第二次全国土地调查于2007年7月1日全面启动，计划于2009年10月31日前完成。

在不到两年半的时间内要完成调查区域范围大、地形地貌复杂、土地调查任务重的详细调查，时间非常紧张。

因而，耕地坡度分级采用费时费力、效率低、精度低的传统方法，难以满足第二次全国土地调查的要求。

因此，突破传统方法，寻找新技术、新方法解决第二次土地调查耕地坡度分级问题迫在眉睫。

１基于ＧＩＳ技术的耕地坡度分级方法
随着信息化技术的快速发展，利用GIS技术进行土地利用调查不仅能够提高成果质量，而且相比传统方法更加省时、省力。

第二次全国土地调查使用的基础资料和取得的各项成果一般已经信息化处理，为利用GIS 技术进行坡度量算统计提供了必要条件。

按《第二次全国土地调查技术规程》的原则和要求，基于GIS技术的耕地坡度分级方法的基本内涵概括为以下四个方面：1）在GIS软件中，将1:0000坡度数据与第二次全国土地调查数据库叠加，生成被1:10000坡度数据分割的耕地图斑图形数据。

2）采用耕地图斑分割图形数据进行融合处理，并按照《第二次全国土地调查技术规程》确定的五个坡度级对融合后的耕地图斑进行判定和赋值，制作耕地坡度分级数据。

3）利用软件统计汇总耕地坡度分级数据中各耕地坡度级的面积数据。

4）建立以耕地坡度分级图形、面积等属性为主要内容，与农村土地调查数据相衔接的耕地坡度分级数据库。

本文着重对该方法进行实证应用研究，以探讨该方法在实际应用中存在的技术难题，并提出了在湖北省应用该方法的合理工作流程。

２耕地坡度分级关键技术问题及解决方法
2.1融合指标的确定
虽然《第二次全国土地调查技术规程》为耕地坡地分级指出了基本原则，但其规定条款都比较定性化，难以具体落实和操作。

利用坡度图与图斑图叠加，会将图斑图切割得支离破碎，产生图斑数量可达8～10倍。

因此，耕地图斑被切割后必须进行图斑融合处理，但融合过程需要执行一个定量的指标。

这是耕地坡度分级方法应用存在的关键技术问题之一。

确定融合指标需要从工作量（效率）和面积精度两个方面综合考虑，如果小了，图面负荷量大，也不见得显著提升精度，实际意义不大；如果大了，则不能有效保证分级面积精度，达不到规程规定要求。

融合指标与地形地貌要素显著相关。

平原地区耕地图斑大，坡度变化小；丘陵、山区图斑面积小，坡度变化大。

因此，平原地区融合指标一定大于丘陵、山区融合指标。

按照前面述说的思路，通过对湖北省地形地貌的分析，本文以地形地貌为山区的郧西县店子镇为例确定山区融合指标的思路、方法。

在第二次全国土地调查中，店子镇耕地上图图斑2632个，其中011有127个，123有4个，013有2501个。

将1:10000坡度数据与耕地图斑图叠加，店子镇耕地图斑被切割为11610个新的耕地图斑，是原耕地图斑数的4.4倍，图面负荷量非常大。

因此，耕地图斑被切割后必须进行图斑融合处理。

以图斑量和分级面积为目标前提，通过对比试验，采用2hm2、3hm2两个定量指标得到结果（如表1、2所示）。

表1融合前后各坡度级土地面积统计表
融合前融合指标为2hm2融合指标为3hm2
坡度级面积/m2占耕地面积比例坡度级面积/m2占耕地面积比例坡度级面积/m2占耕地面积比例I16699961.4 4.0%I1854086.5 4.5%I1822315.3 4.5% II616119.9 1.5%II469866.1 1.3%II381365.8 1.0%
III2297511.8 5.5%III1708448.8 4.2%III1523498.6 3.8%
IV17227156.341.0%IV18626631.946.0%IV18784647.346.7% V19214634.646.0%V17918262.544.0%V17704836.344.0%
合计56055384.0100.0%合计56055384.0100.0%合计56055384.0100.0%
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2.2耕地图斑坡度级的判定与赋值
耕地图斑分割图形数据经过图斑融合处理后形成了新的耕地图斑。

新的耕地图斑中有的可能只有一个坡度级，但有的可能由几个坡度级组成，给耕地图斑坡度级的判定与赋值造成了一定的难度。

可见，耕地图斑级别的判定与赋值也是耕地坡度分级的核心环节和关键技术问题。

按照相关规程规定要求，结合工作实际，通过实证应用对比，本文提出以下几个方面的处理原则：
1）每个耕地图斑确定一个坡度级，原则上不打破调查的耕地图斑线；
2）调查的耕地图斑涉及两个以上坡度级时，面积最大的坡度级为该耕地图斑的坡度级；
3）当耕地图斑面积较大（如从山顶到山底为一个图斑）、含有两个以上坡度时，且各坡度级耕地面积相当时，可参照坡度分级界线，依据调绘底图（DOM ）上明显地物界线，可将该耕地图斑划分为两个以上不同坡度级的图斑；
4）破碎耕地，其整体视为一个图斑，按上述要求确定坡度分级；
5）当地形现状发生重大变化，与分级图明显不符时，应通过其他手段补充、完善，确定耕地图斑坡度级。

３基于ＧＩＳ技术的耕地坡度分级方法实证应用
本文以枝江市董市镇为例分析说明耕地坡度分级
方法的实施流程。

董市镇地势平坦，属于平原区。

在第二次全国土地调查中，全镇共有2594个耕地上图图斑，耕地总面积为59117524.06m 2。

耕地坡度分级的实施流程具体步骤如图1
所示：
图1耕地坡度分级实施流程图
1)将董市镇涉及到的1:10000标准分幅坡度图的shp 格式文件转换成WP 格式文件，然后，将转换格式后的标准分幅坡度图拼成一个文件。

因为下发的1:10000坡度图数据转换成WP 格式文件，共弧段的图斑有两个重叠的弧段，因此要将面文件重新拓扑建区，利用Mapgis6.7软件中的label 点功能保持原有属性完整、正确。

2)将1:10000坡度图数据叠加套合在从土地利用调查数据库中剥离出的耕地图斑层上，将小于融合指标的耕地图斑和大于或等于融合指标的耕地图斑分别挑到两个单独的文件（命名为“小于融合指标文件”和“大于融合指标文件”）中，并统计汇总图斑数和面积，得到结果如表4所示。

表4
坡度分级线分割耕地图斑前情况说明表
董市镇图斑数面积/m 2耕地
259459117524.06面积小于6hm 2耕地236932317145.98面积大于或等于6hm 2耕地
225
26800378.08
3)用坡度分级线分割耕地图斑，并统计汇总“小于融合指标文件”和“大于融合指标文件”两个文件的图斑数和面积情况，得到结果如表5、6所示。

表5
坡度分级线分割小于6hm 2耕地图斑后情况说明表
董市镇图斑数面积/m 2小于6hm 2耕地986532317145.98
大于1hm 2的V 级耕地
00合计
9865
32317145.98
表6坡度分级线分割大于或等于6hm2耕地图斑后情况说明表董市镇图斑数面积/M2小于6hm2耕地450715287188.12
大于或等于6hm2耕地11711513189.96合计462426800378.08
大于1hm2的V级耕地00
图2耕地坡度定级过程图
7)通过实验发现，由于“小于6hm2耕地”和“大于或等于6hm2耕地”是分开赋入坡度级别，所以“小于6hm2耕地”在合并时取占图斑面积最大的坡度级别得出的坡度级别可能会与“大于或等于6hm2耕地”属性相同（同图斑、同地类、同坡度级别）。

因此，需要对这些图斑进行合并。

最后，得到董市镇耕地图斑共2606个，比耕地坡度分级前耕地图斑数多12个。

将被分割成两个或两个以上的耕地图斑编号保留一个号，其他图斑按照权属单位进行续编号。

8)统计汇总各坡度级耕地图斑数和面积。

利用软件功能自动生成各坡度级耕地图斑及其面积数据，具体情况见表9。

表9董市镇耕地坡度分级后各坡度级耕地情况说明表坡度级图斑数面积/m2
I140037284667.05
II81017777811.20
III3343516283.86
IV61535737.32
V13024.62
合计260659117524.04
9)建库及检查。

做完耕地图斑坡度赋值后，在进行建库的过程中会遇到一些问题，需要人工干预解决。

如线状地物或零星地物面积不够扣；根据坡度分级图分割后的耕地图斑界线离线状地物很近，影响美观；分级线与图斑中线状地物平行且相距较近时，需要将分级线调整到该线状地物上与之重合，以线状地物符号表示等。

４结语
采用上述方法流程，不仅有效地控制了耕地图斑的数量，尽可能地减少了工作量，而且确保利用耕地坡度分级数据统计汇总的各耕地坡度级面积数据与真实值基本一致，提高了汇总面积数据的精度。

本文通过不断实验确定的定量融合指标具有一定的地域性，已在湖北省二次土地调查中得到验证，对于全国其他省市地区，其指标能否适用，要看其自然条件和基础资料是否具有相似性。

因此，在不同区域和条件下，融合指标可能有所不同，但其方法原理是相通的。

参考文献
[1]周奎，陈楚.基于DEM量算耕地坡度的误差分析[J].测绘与
空间地理信息，2007，3：60-63
第一作者简介：余海，正高职高级工程师，主要从事土地利用规划的工作。