優(yōu)異地理系統(tǒng)技術(shù)的廣泛運(yùn)用范文

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根據(jù)國(guó)家退耕還林有關(guān)政策，積極治理現(xiàn)有坡耕地，對(duì)25度以上的坡耕地實(shí)行有計(jì)劃地退耕還林還草，不但有利于中西部的環(huán)境保護(hù)，而且對(duì)調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高農(nóng)民收入有積極意義。因此能否為各地、市、縣準(zhǔn)確提供轄區(qū)內(nèi)各種坡度的土地分布以及土地坡向情況，是能否客觀制定該區(qū)域農(nóng)業(yè)規(guī)劃和退耕還林還草計(jì)劃的關(guān)鍵；然而傳統(tǒng)的手工圈繪和主觀的''''估計(jì)''''水份太多，實(shí)地丈量不但勞民傷財(cái)而且精度低下。

我區(qū)廣大的測(cè)繪工作者多年來為廣西的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)做了大量前期性、基礎(chǔ)性的工作，他們測(cè)制的1：25萬、1：5萬、1：1萬的基本地形圖為解決這一難題提供了物資基礎(chǔ)；特別是近年來GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)的發(fā)展，使得這些可貴的資料在數(shù)字化處理之后日見增值，為準(zhǔn)確、快速、低成本地獲取地表的各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)提供可靠的依據(jù)。

廣西基礎(chǔ)地理信息中心在為區(qū)黨委、區(qū)政府制作的《廣西綜合區(qū)情地理信息系統(tǒng)（9202工程）》之西部大開發(fā)專題中，使用美國(guó)ESRI公司生產(chǎn)的GIS軟件――ARC/INFO軟件為東蘭、樂業(yè)縣制作了數(shù)字地面模型，進(jìn)行三維地形表面分析和坡度量算統(tǒng)計(jì)，取得了準(zhǔn)確客觀的成果。

1、工作流程

在ARC/INFO中，管理、組織、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)最基本的單位是圖層（coverage），一個(gè)圖層相當(dāng)于一個(gè)專題圖，包含了地物的空間位置信息和屬性信息。利用ARC/INFO進(jìn)行土地坡度坡向高程的分布統(tǒng)計(jì)的工作流程如下：

1、利用國(guó)土資源調(diào)查結(jié)果，提取耕地信息，在ARC/INFO中生成耕地圖層，給不同耕地分類賦予不同的屬性；

2、獲取該地區(qū)的DEM數(shù)據(jù)（DEM即數(shù)字高程模型，就是在一個(gè)地區(qū)范圍內(nèi)，用規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)及其高程描述地貌形態(tài)的數(shù)據(jù)集）；

3、分別生成坡度分布圖層、坡向分布圖層和高程帶分布圖層；

4、將耕地圖層與坡度圖層、坡向圖層、高程帶圖層分別疊加分析，得到耕地的坡度、坡向、高程屬性；

5、進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)，疊加河流、行政區(qū)劃、道路、居民點(diǎn)等基礎(chǔ)地理信息生成專題圖。

2、坡度、坡向和高層帶分布圖生成

坡度、坡向、高程帶圖層利用ARC/INFO的TIN模塊，由DEM（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù)生成。

2.1DEM數(shù)據(jù)獲取：

目前常用的獲取DEM數(shù)據(jù)的方法有兩種：

用航天、航空遙感影像立體像對(duì)提取DEM；

用現(xiàn)有地形圖掃描數(shù)字化等高線，獲取高程數(shù)據(jù)生成DEM。

用航天、航空遙感圖像立體像對(duì)生成DEM，最大的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)更新快，但購(gòu)買影像費(fèi)用高；用高程數(shù)據(jù)生成DEM，精度高于立體像對(duì)生成的DEM，但更新慢，周期長(zhǎng)，僅對(duì)高程變化不大的地區(qū)適用。目前區(qū)測(cè)繪局具有的南寧市1：1000DEM數(shù)據(jù)由航空遙感影像立體像對(duì)生成；全區(qū)1：25萬、1：5萬DEM和部分地區(qū)的1：1萬DEM數(shù)據(jù)則由高程數(shù)據(jù)生成。

用ARC/INFO生成DEM的方法是：數(shù)字化地形圖，獲取高程數(shù)據(jù)，包括高程點(diǎn)、等高線、軟斷線（如邊界線等）、硬斷線（如河流、山脊、陡崖線等），生成TIN（不規(guī)則空間三角網(wǎng)，一種描述地形表面的方法），再由TIN內(nèi)插成DEM。ARC/INFO軟件生成的TIN對(duì)點(diǎn)、軟斷線、硬斷線有不同的插值處理方法。根據(jù)筆者對(duì)ARC/INFO和國(guó)產(chǎn)軟件GEOTIN的對(duì)比試驗(yàn)，ARC/INFO軟件生成的TIN在更大程度上擬合實(shí)際的地型，不足之處是加特征點(diǎn)的過程較為繁雜，生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。

2.2坡度圖、坡向圖、高層帶圖生成：

在ARC/INFO中，坡度、坡向是這樣計(jì)算的：DEM上每個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)的坡度由相鄰8個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)計(jì)算而成（圖1）。高程的最大變化率即為該部分表面的坡度。坡向?yàn)橛糜谟?jì)算坡度的那條線的方向。

運(yùn)用TIN模塊的分析功能可計(jì)算坡度、坡向和高程帶，使用命令的關(guān)鍵是建立好坡度、坡向、高程帶的分級(jí)定義查找表（LOOKUP-br）。以坡度查找表為例，根據(jù)坡度分類的要求定義如下：

DEGREE-SLOPESLOPE-CODE2162153254905對(duì)應(yīng)的坡度分類：(0°~2°)（2°~6°）（6°~15°）（15°~25°）（25°以上）

3、圖層疊加：

GIS強(qiáng)大的分析任務(wù)之一是將獨(dú)立的特征類型合為一個(gè)新的特種類，代表了兩個(gè)輸入要素類的合并后的情況。圖層疊加，是將土地利用圖與坡度圖、坡向圖、高層分帶圖依次疊加，可研究它們之間的共同區(qū)域。運(yùn)用OVERLAYEVENTS命令可進(jìn)行疊加分析。

4、面積統(tǒng)計(jì)：

圖層疊加后，根據(jù)各種分類條件提取耕地，可得到耕地按坡度、坡向、高程帶的分布圖，利用ARC/INFO的面積計(jì)算功能進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)。

精度情況：據(jù)清華大學(xué)人居環(huán)境研究中心黨安容等人研究，經(jīng)國(guó)家測(cè)繪局驗(yàn)收的1：25萬的數(shù)字地圖（高程精度為25米），在用于分縣土地坡度分級(jí)計(jì)算時(shí)，最小誤差是0.9%，最大誤差為4.9%[1]，適合省級(jí)農(nóng)業(yè)部門制定宏觀規(guī)劃。如果利用即將完成的全區(qū)1：5萬DEM和已經(jīng)完成的1：1萬DEM（西江流域），將得到更高的精度，適合縣一級(jí)及縣以下農(nóng)業(yè)部門制定本縣、本鄉(xiāng)的部門農(nóng)業(yè)規(guī)劃。

值得注意的是，在坡度較大的地區(qū)，平面面積與三維地形表面積相差較大，筆者利用1：25萬高程數(shù)據(jù)生成的DEM計(jì)算東蘭縣平面面積為2438平方公里（國(guó)土部門公布的數(shù)據(jù)：2434平方公里[2]），曲面面積為3437平方公里，平面面積與曲面面積相差較大。東蘭地處大石山區(qū)，山嶺綿延，河谷深切，地形起伏較大，利用ARC/INFO的表面積計(jì)算功能統(tǒng)計(jì)面積應(yīng)該更為合理。

5、輸出專題圖：

對(duì)生成的各種分布圖按照需要疊加河流、行政區(qū)劃、道路、居民點(diǎn)等基礎(chǔ)地理信息生成專題圖輸出。筆者在《廣西綜合區(qū)情地理信息系統(tǒng)（9202工程）》之子系統(tǒng)建設(shè)中，利用WebGIS將退耕還林試點(diǎn)縣東蘭縣、樂業(yè)縣的坡度圖制成網(wǎng)絡(luò)電子地圖，可供局域網(wǎng)上瀏覽和查詢。