杜蕾
摘要:為了精確制作我省第三次國土調(diào)查坡度分級圖,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發(fā)技術(shù),以基礎(chǔ)測繪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國土調(diào)查坡度分級圖的快速制作及質(zhì)檢技術(shù)方法。經(jīng)實際項目生產(chǎn)驗證,該套方法能夠快速實現(xiàn)耕地坡度分級成果的生產(chǎn)和質(zhì)檢,在保證成果精度及準確性的基礎(chǔ)上,切實提高生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵字:坡度分級圖; DEM;ArcGIS
一、引言
坡度分級圖(簡稱坡度圖)是表示地面傾斜率的地圖。坡度圖作為第三次全國國土調(diào)查的重要成果,在土地利用、耕地保護等相關(guān)管理中發(fā)揮重要作用。[1]由于任務(wù)時間緊,任務(wù)重,傳統(tǒng)的制作方法已不能滿足相關(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軟件進行坡度計算分析,有效解決了傳統(tǒng)方法中地形圖比例尺、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、空間分析等因素對坡度圖精確度和準確度的影響。并參照《利用DEM確定耕地坡度分級技術(shù)規(guī)定》,通過疊加對比等技術(shù),研制出一套坡度圖的質(zhì)量檢查方法,將質(zhì)量檢查伴隨整個生產(chǎn)過程,保障成果真實和準確。
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)系到耕地保護政策制定、生產(chǎn)能力評價等工作。[2]為進一步保障“三調(diào)”坡度調(diào)查成果的準確性、真實性,國務(wù)院第三次全國國土調(diào)查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室組織對各省級三調(diào)辦提交的耕地坡度調(diào)查成果進行國家級核查。
利用基礎(chǔ)測繪1:10000數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù),采用ArcGIS軟件,通過疊加對比等技術(shù),實現(xiàn)耕地坡度調(diào)查成果的核查。對于“三調(diào)”坡度圖生產(chǎn)中使用1:10000 DEM的,采用同源的1:10000 DEM進行核查;對于“三調(diào)”坡度圖生產(chǎn)中,沿海、省界各縣市沒有足夠的 1:10000 DEM 數(shù)據(jù),不能滿足縣級界線全覆蓋時,采用其他數(shù)據(jù)源的,采用同源的DEM進行核查。
三、坡度圖評價
當縣級坡度分級矢量圖與DEM計算坡度不一致,綜合考慮坡度圖進行了圖斑綜合、以及不同坡度級管理重要性不同等因素,依據(jù)縣級坡度分級矢量圖與DEM計算坡度的相應(yīng)情況進行加權(quán)計算,統(tǒng)計出問題圖斑總面積和面積占比,以面積占比作為差異率。對差異率低于3%的,認定為成果合格,否則認定為不合格。
四、作業(yè)中坡度圖的質(zhì)量檢查過程
生產(chǎn)過程中制定科學(xué)有效的質(zhì)量控制方法,有序開展檢查工作,實行首件產(chǎn)品生產(chǎn)及檢查驗證,及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的質(zhì)量問題,確保高質(zhì)量完成。根據(jù)坡度圖的特點,對坡度分級柵格數(shù)據(jù)、坡度分級矢量數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等成果,采用人工對比檢查、人機交互檢查等方法進行內(nèi)業(yè)檢查。項目嚴格執(zhí)行“二級檢查、一級驗收”的原則,一級檢查是各作業(yè)部門對坡度圖成果進行100%的內(nèi)業(yè)詳查。二級檢查是院級質(zhì)量檢查科對坡度圖成果進行 100%的內(nèi)業(yè)檢查。
1、數(shù)據(jù)預(yù)處理檢查:生產(chǎn)部門在開始生產(chǎn)前要對原始DEM數(shù)據(jù)進行預(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)計要求,執(zhí)行生產(chǎn)時間接近現(xiàn)在的覆蓋生產(chǎn)時間較早的、高精度覆蓋低精度的原則。在開始生產(chǎn)前,作業(yè)部門集中排查,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)的真實性。
2、DEM拼接檢查:檢查拼接后的圖幅是否滿足單個縣區(qū)外擴1000米需要,如不滿足分兩種情況,一是:能否滿足標準縣界,如果能滿足標準境界就不需要補充數(shù)據(jù)。二是:不能滿足標準縣界,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:坡度圖分級時,利用ArcGIS運行開發(fā)的批處理程序自動完成,但需要人工配合輸入5個坡度級別,并檢查坡度級別和坡度分級方法是否正確。
4、坡度分級矢量化和坡度分級矢量化數(shù)據(jù)后處理檢查:
(1)矢量坡度綜合檢查
為滿足此次“三調(diào)”數(shù)據(jù)庫中最小上斑面積的要求,本次坡度分級矢量數(shù)據(jù)綜合面積參照《利用DEM確定耕地坡度分級技術(shù)規(guī)定》中1:5000比例尺要求進行,最小矢量坡度面積保留為實地750m2。將小于750m2 的矢量坡度跟相鄰矢量合并,以滿足要求。
坡度分級圖斑按照“就低不就高”原則逐級并入臨近圖斑,如果鄰近圖斑等級沒有小于本圖斑的,就與鄰近高級的圖斑逐級合并,以保證消除小圖斑,同時將寬度小于1個格網(wǎng)尺寸的線狀圖斑合并至相臨圖斑中,可以自動化合并結(jié)合人為輔助。由于此過程繁雜,為避免人工操作錯誤,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下可以實現(xiàn)用計算機自動化代替繁重、重復(fù)的人工操作。
為保證程序計算的正確性,需要對綜合后的坡度分級矢量成果進行人機交互檢查。在ArcGIS下將綜合后的矢量成果與原始數(shù)據(jù)進行對比,通過公式制定算法,對于跨度超過兩級、面積綜合過大等問題進行人工檢查,對綜合不合理情況進行改正。
(2)小圖斑檢查
對于一個完整的縣區(qū)矢量成果,除縣界周圍,其他地方不應(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誤圖斑,依據(jù)圖斑綜合的原則進行改正。檢查小圖斑同時,也應(yīng)檢查縣界周圍小圖斑是否有復(fù)雜鏈(即多個小圖斑由于裁剪,粘連到一起),復(fù)雜鏈數(shù)據(jù)不是一個圖斑,而是多個圖斑的綜合,如果不被發(fā)現(xiàn)就不能保證縣界周圍坡度級的正確性。
(3)差異率
檢查坡度圖矢量成果與原始DEM計算坡度是否一致,由于制作坡度圖進行了大量圖斑綜合,依據(jù)坡度圖坡度與DEM計算坡度的相應(yīng)情況進行加權(quán)計算,統(tǒng)計出問題圖斑總面積和總面積占比,以面積占比作為差異率。對差異率低于3%的,認定為成果合格,否則認定為不合格。通過內(nèi)部開發(fā)的程序,可以精準提取差異圖斑計算出差異率。對于不合格數(shù)據(jù)應(yīng)查找并分析原因?qū)⑵涓恼钡秸_。
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)定進行填寫,元數(shù)據(jù)的內(nèi)容填寫是否規(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)第三次全國國土調(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,成果的提交無論從命名,還是到各式都要進行依依排查。
結(jié)束語
坡度圖的制作是我單位首次開展,雖然生產(chǎn)中遇到了諸多困難,但最終經(jīng)過不斷實驗、反復(fù)推敲,終于順利完成坡度圖成果驗收,并一次性實現(xiàn)“批合格”。在生產(chǎn)過程中自行研發(fā)的多套批處理程序,為以后開展類似項目積累了寶貴的經(jīng)驗。
參考文獻
[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.第三次國土調(diào)查縣級坡度圖制作關(guān)鍵技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2019,(27)
[3] 梁永剛. 第三次全國國土調(diào)查高精度坡度圖圖斑融合方法研究[J]. 江西測繪. 2020,(03)
[4] 陳平; 代進文; 李磊.基于ArcGIS Pro的三調(diào)坡度分級圖制作技術(shù)研究[J]. 地礦測繪. 2020,36(03)