ＤＥＭ分析法在土地整理項(xiàng)目中應(yīng)用

摘要：本文以江西省上饒縣皂頭等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地整理項(xiàng)目為例，探討了數(shù)字高程模型在土地整理規(guī)劃中的應(yīng)用。通過(guò)項(xiàng)目區(qū)數(shù)字高程模型的建立，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目區(qū)地形的三維可視化地形分析，判斷項(xiàng)目區(qū)地形現(xiàn)狀，輔助土地整理規(guī)劃輔助設(shè)計(jì)，為該類地區(qū)整理項(xiàng)目中總體規(guī)劃方案確定、工程項(xiàng)目規(guī)劃以及工程量測(cè)算等方面提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：土地整理 地理信息系統(tǒng) 規(guī)劃設(shè)計(jì) 空間分析

Application ofDigitalElevation model technology

in Land Consolidation Programming

Abstract: This paper introduces the establishing method of the Digital Elevation Model(DEM) based on MapInfo and probe on its application in Land Consolidation Programming. In China， land consolidation has contributed a lot to the realization of the rational disposition of land resource and to the improvement of the land use efficiency and the ecological environment.With the Geographic Information System (abbreviate GIS) development and land consolidation overall development， arrangement of work of technology， how be in an all-round way， a effective one apply GIS technology to the land consolidation， the work quality of improving the land consolidation programming has become the problem that relevant professionals care about and hope to solve gradually.TakingShangrao county of Jiangxi province as an example， the application of GIS technique in land consolidation programming has been discussed in the paper. Though setting-up of the digitized map of project district， is it carry on introduction， manage， operate， analysis， show to geographical spatial datum to realize， can obtain land resource relevant information fast， can realize goal automation statistical and quantity charge to space， make a large amount of a abstract one， isolated data vivid， easy to observe and analysis.

Key words:land consolidation programming； GIS；planning and designing；spatial analysis

本文以江西省上饒縣皂頭等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地整理項(xiàng)目作為研究區(qū)，建立了基于GIS數(shù)字高程模型及相關(guān)專題圖，并將它應(yīng)用于該項(xiàng)目區(qū)的現(xiàn)狀分析和規(guī)劃設(shè)計(jì)中，旨在為GIS技術(shù)特別是其數(shù)字高程模型技術(shù)在土地整理專項(xiàng)規(guī)劃中的應(yīng)用做一些有益的探索和嘗試[1][2][3] ][4][5]。

1. 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和研究方法

本文試驗(yàn)項(xiàng)目區(qū)位于江西省上饒縣尊橋鄉(xiāng)、皂頭鎮(zhèn)和鄭坊鎮(zhèn)，分為皂頭片、尊橋片、鄭坊片三片。皂頭片位于上饒縣中部，涉及6個(gè)行政村；尊橋片位于上饒縣中部，涉及3個(gè)行政村；鄭坊片位于上饒縣北部，涉及5個(gè)行政村。項(xiàng)目區(qū)附近水利、交通、林網(wǎng)、電力、生態(tài)保護(hù)等基礎(chǔ)設(shè)施較為優(yōu)越。

根據(jù)土地整理規(guī)劃編制需要和論文研究需要收集了項(xiàng)目區(qū)2004土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查資料（EXCEL格式臺(tái)帳數(shù)據(jù)）、上饒縣土地利用總體規(guī)劃圖（1997-2010年）、項(xiàng)目區(qū)涉及地區(qū)1：10000地籍圖掃描文件和1：10000地形圖掃描文件、上饒縣近年來(lái)的統(tǒng)計(jì)年鑒。利用MapInfo軟件配準(zhǔn)和數(shù)字化項(xiàng)目區(qū)涉及地區(qū)1：10000地籍分幅圖并利用GIS技術(shù)從圖中自動(dòng)提取部分資料，再將項(xiàng)目區(qū)土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查資料（EXCEL格式）導(dǎo)入MapInfo處理，使空間數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)相互對(duì)應(yīng)。利用MapInfo軟件配準(zhǔn)和數(shù)字化項(xiàng)目區(qū)涉及地區(qū)1：10000地形圖，從中提取地形信息（高程點(diǎn)、等高線），運(yùn)用MapInfo軟件制作項(xiàng)目區(qū)數(shù)字高程模型，并以此進(jìn)行分析和輔助規(guī)劃。

2. 項(xiàng)目區(qū)DEM建立

數(shù)字高程模型(digital elevation model，簡(jiǎn)稱DEM)是采用規(guī)則或不規(guī)則多邊形擬合面狀空間對(duì)象的表面，主要是對(duì)數(shù)字高程表面的描述[11]。根據(jù)多邊形的形狀，可以把DEM分為兩種，即格網(wǎng)模型和TIN模型，其中又以TIN模型運(yùn)用的居多。DEM的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠方便地進(jìn)行空間分析和計(jì)算。DEM的方法主要有地面測(cè)量、攝影測(cè)量、立體遙感、地形圖數(shù)字化、GPS、激光掃描、干涉雷達(dá)等多種方法[8]。建立DEM 的方法有多種，但根據(jù)已有等高線地形圖獲取高程數(shù)據(jù)則比較簡(jiǎn)單、快速和可靠，是目前采用的主要方法[10]，而且其精度也能達(dá)劍用戶的要求，性價(jià)比高。

2.1 項(xiàng)目區(qū)圖件掃描與配準(zhǔn)

掃描后的柵格圖需要進(jìn)行糾正，以消除紙張變形所帶來(lái)的誤差。一般情況下，采用仿射變換的方式來(lái)糾正。配準(zhǔn)地籍圖是土地整理圖件制作的第一步。土地整理中首先需要配準(zhǔn)的柵格圖件是項(xiàng)目區(qū)的1：1萬(wàn)地籍分幅圖的掃描件，配準(zhǔn)時(shí)通常采用平面直角坐標(biāo)系(non-earth投影) ，控制點(diǎn)選擇公里網(wǎng)格的交點(diǎn)。土地整理圖件制作所需的一部分信息都是從地籍圖上提取的。

2.2地形圖數(shù)字化

等高線矢量化處理。主要包括對(duì)等高線進(jìn)行屏幕跟蹤矢量化、對(duì)等高線標(biāo)賦高程值、對(duì)離散高程點(diǎn)進(jìn)行屏幕矢量化、對(duì)高程點(diǎn)標(biāo)賦高程以及對(duì)這些矢量化產(chǎn)品進(jìn)行編輯、檢查、拼接，并最終生成完整的矢量圖。MapInfo系統(tǒng)提供了比較強(qiáng)大的圖層管理功能，可以按照用戶要求顯示、編輯、選擇、標(biāo)注和保存圖層，圖層的疊加順序信息以工作空間的方式保存。MapInfo是按圖層組織計(jì)算機(jī)地圖的；矢量圖中每個(gè)圖層分別包含了地圖信息的不同方面，多個(gè)圖層按照一定的順序重疊便形成了一幅具有完整信息和空間含義矢量地圖[7]。

2.3空間數(shù)據(jù)內(nèi)插生成DEM

DEM 的內(nèi)插是根據(jù)所采集規(guī)則排列的原始數(shù)據(jù)高程求出待定點(diǎn)的高程。DEM 的建立主要有兩種方法，基于規(guī)則格網(wǎng)的建模方法（GRID）和基于不規(guī)則三角網(wǎng)的建模方法（TIN）[8]。本文以項(xiàng)目區(qū)尊橋片為例說(shuō)明MapInfo系統(tǒng)下DEM建立的過(guò)程。首先，從尊橋片涉及的1：10000地形圖中矢量化等高線和高程點(diǎn)（在現(xiàn)狀圖制作過(guò)程中已經(jīng)完成），應(yīng)用MapInfo專裝題圖制作工具中的格網(wǎng)生成器，采取IDW（倒數(shù)距離權(quán)重插值器）插值的方法內(nèi)插生成格網(wǎng)專題圖。選擇需要顯示的圖層疊加在格網(wǎng)專題圖上，然后用“創(chuàng)建3D地圖”命令創(chuàng)建基于此格網(wǎng)數(shù)據(jù)的3D地圖，如圖（1）。

3.DEM的建立及其在土地整理項(xiàng)目中的應(yīng)用

DEM作為地形表面的數(shù)字表達(dá)形式，與傳統(tǒng)地形圖相比，它具有可實(shí)現(xiàn)地形信息多形式顯示；保持地形精度；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化等特點(diǎn) ，已成為空間數(shù)據(jù)分析的重要工具，并被應(yīng)用在數(shù)字流域模擬、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域，取得了良好效果[8] 。

對(duì)于丘陵山區(qū)類型的土地整理項(xiàng)目，項(xiàng)目區(qū)地形地貌的分析往往對(duì)規(guī)劃方案的各個(gè)方面都產(chǎn)生一定的影響，而單一依靠對(duì)項(xiàng)目區(qū)地形圖紙圖的判讀難以滿足地形分析的需要。針對(duì)丘陵山區(qū)地貌條件復(fù)雜、直觀性差等難點(diǎn)，利用DEM在空間數(shù)據(jù)分析處理方面的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行地形分析，則能達(dá)到比較理想的效果，并且可以為該類地區(qū)整理項(xiàng)目中總體規(guī)劃方案確定、工程項(xiàng)目規(guī)劃以及工程量測(cè)算等方面提供輔助決策[9]。

江西上饒縣皂頭等3個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地整理項(xiàng)目屬于丘陵山區(qū)土地整理項(xiàng)目，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地形比較復(fù)雜，以尊橋片為例，區(qū)內(nèi)分布了很多山丘，總體屬于階地河漫灘地貌，從一般地形資料中無(wú)法對(duì)其形成有效地分析，故本文嘗試為該片建立DEM模型進(jìn)行分析。

通過(guò)對(duì)項(xiàng)目區(qū)土地整理項(xiàng)目尊橋片三維空間地圖的觀察，可以看出，該項(xiàng)目區(qū)整體成“幾”字形，地勢(shì)起伏不平，中部地區(qū)地勢(shì)最高。為了更好的進(jìn)行土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)，本文依據(jù)地形走勢(shì)將該片區(qū)大致分為A、B、C三個(gè)區(qū)域，如圖（2）所示，分別進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。

從尊橋片土地整理現(xiàn)狀圖和三維地形圖上可以看出，A區(qū)呈南北方向狹條狀，沿西側(cè)有一條級(jí)別較高的尊橋公路，中部有較密集的居民點(diǎn)分布。A片的灌溉水源較為豐富，南部和北部有許多山澗溪流，中部有上譚水庫(kù)北支渠穿過(guò)，灌溉只要依靠自流和引水，渠道設(shè)施比較簡(jiǎn)陋，灌溉質(zhì)量較低。通過(guò)仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)A區(qū)東側(cè)比西側(cè)地勢(shì)略高，因而考慮沿東側(cè)修建斗渠，沿西側(cè)公路修建斗溝，再修建一定數(shù)量的灌排兩用農(nóng)渠，形成完整的灌排網(wǎng)絡(luò)，以保證灌溉質(zhì)量和排水通暢。同時(shí)修建和改造連接各居民點(diǎn)的道路，修建田間道、生產(chǎn)路形成道路體系，并且在田間道兩側(cè)修建防護(hù)林。

B區(qū)的北部較為平坦，南部呈山丘地形。考慮北部設(shè)計(jì)為畈田，南部設(shè)計(jì)為梯田，以中間的公路為界。南部的灌溉可以設(shè)計(jì)多條灌排兩用渠直接從上譚水庫(kù)北支渠引水，再在兩側(cè)設(shè)計(jì)斗溝以便排水通暢。北部山丘地勢(shì)較高，引水灌溉比較困難，故考慮在山丘上修建蓄水池，儲(chǔ)蓄山澗水源和降水，并沿等高線設(shè)置渠道，以保證梯田的灌溉。

C區(qū)和A區(qū)較為類似，也呈現(xiàn)狹條狀。區(qū)內(nèi)有一些地勢(shì)較低的洼地，在雨季極易造成積水，影響作物生長(zhǎng)，可以通過(guò)局部土地平整改和修筑排水渠道善這一情況。C區(qū)的灌溉水源主要來(lái)自上譚水庫(kù)北支渠，在東北部也有一些山澗水源，考慮修建灌排兩用渠直接從支渠中引水并向兩側(cè)灌溉，對(duì)于山澗水源則通過(guò)修整原有渠道，提高引水質(zhì)量。

土地整理規(guī)劃前后項(xiàng)目區(qū)灌溉體系對(duì)比圖和道路體系對(duì)比圖，見(jiàn)圖（3）圖（4）。

4. 結(jié)語(yǔ)

隨著GIS應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和土地整理工作的廣泛開(kāi)展，如何更全面、更有效的利用GIS技術(shù)輔助土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)，提高土地整理工作質(zhì)量逐漸成為了相關(guān)從業(yè)者關(guān)心和希望解決的問(wèn)題。本文以江西省上饒縣皂頭等3個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）土地整理項(xiàng)目為例，通過(guò)分析和研究，探討了GIS技術(shù)在土地整理規(guī)劃中的應(yīng)用思路和方法，取得了一些啟發(fā)。

基于GIS技術(shù)的土地整理圖件制作能為規(guī)劃編制工作帶來(lái)極大的便利，主要體現(xiàn)在：。

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)土地整理相關(guān)數(shù)據(jù)的有效管理。通過(guò)GIS技術(shù)支持下的土地整理相關(guān)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合，有利于更好的儲(chǔ)存、查詢、分析、顯示，改變了單一屬性數(shù)據(jù)分析的缺陷，便于生成相關(guān)專題圖件，使決策方案更加合理。

（2）應(yīng)用GIS空間技術(shù)為項(xiàng)目區(qū)土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。DEM分析方法實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目區(qū)地形的可視化分析。從項(xiàng)目區(qū)高程數(shù)據(jù)中插值生成DEM數(shù)據(jù)，利用DEM在空間數(shù)據(jù)分析處理方面的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行可視化地形分析，并以此輔助決策則能很好地實(shí)現(xiàn)這些要求，并且可以為該類地區(qū)整理項(xiàng)目中總體規(guī)劃方案確定、工程項(xiàng)目規(guī)劃以及工程量測(cè)算等方面提供輔助決策。

綜上所述，本文對(duì)GIS技術(shù)在土地整理規(guī)劃中的應(yīng)用做了一些有益的探索和嘗試。GIS對(duì)信息的表達(dá)形式具有直觀、形象的特點(diǎn)。圖形化的結(jié)果輸出表現(xiàn)方式，比起傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件和報(bào)表形式，更便于決策人員所應(yīng)用，從而也使得規(guī)劃更容易被公眾所接受。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)土資源部土地整理中心。土地開(kāi)發(fā)整理項(xiàng)目操作規(guī)范[M]。北京地質(zhì)出版社，2002。

[2]吳次芳、程美球。鄉(xiāng)村土地整理的若干技術(shù)問(wèn)提探討[J]。中國(guó)土地科學(xué)，1997，（4）。

[3]鄒路等。GIS技術(shù)在福建省土地開(kāi)發(fā)整理規(guī)劃中的應(yīng)用與研究[J]。福建水土保持，2004，16(3)。

[4]魯成樹等.GIS技術(shù)在農(nóng)田平整工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J]。西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)比版)，2004，16(3)。

[5]方學(xué)蜜等。基于地理信息系統(tǒng)的芝罘區(qū)土地整理與分析[J]。山東省農(nóng)業(yè)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)， 2004，20(1)。

[6]陳述彭等。地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論[M]. 北京：科學(xué)出版社，2002。

[7]鄔倫等。地理信息系統(tǒng)——原理、方法和應(yīng)用[M]。北京：科學(xué)出版社，2002。

[8]李志林等。數(shù)字高程模型[M]。武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社， 2000。

[9]毛泓、王秀蘭。數(shù)字地形模型在土地整理中的應(yīng)用[J]。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2002， (4)。

[10] 余鵬等。利用地形圖生產(chǎn)DEM數(shù)據(jù)的研究[J] ，測(cè)繪通報(bào)，l998， (10)：l6一l8。

[11] 王家耀。空間信息系統(tǒng)原理[M]．北京：科學(xué)出版社，2001。