基于ArcGIS實現地類圖斑凈面積的計算

劉洪江，曹玉香

(1.杭州市勘測設計研究院，浙江杭州 310012;2.浙江工商大學，浙江杭州 310018)

1 引言

第二次全國土地調查(以下簡稱二調)作為一項重大的國情國力調查，目的是全面查清全國土地利用狀況，掌握真實的土地數據，并對調查成果實行信息化、網絡化管理，建立和完善土地調查、統計和登記制度，實現土地資源信息的社會化服務，滿足經濟社會發展、土地宏觀調控及國土資源管理的需要。進行土地利用規劃時，必須算出地類圖斑層中每個地類圖斑的凈面積。凈面積是地類圖斑的必備字段，是地類圖斑的重要屬性。凈面積計算的思路簡單，過程復雜，方法多樣，但基于不同的GIS軟件平臺，凈面積計算的實現途徑又有差異。浙江省大部分縣市在二調及土地數據建庫采用的都是ArcGIS平臺，本文針對該平臺對地類圖斑凈面積的計算方法進行了分析與探討，在寧波市江北區土地利用數據庫建設及土地利用規劃工作中得到了應用。

2 凈面積計算思路

地類圖斑凈面積的計算公式如下:

其中:

此處的“田坎系數”是田坎面積與耕地圖斑面積的比例，在土地測量與數據建庫時已經確定。

如果線狀地物同時也是地類圖斑的邊界則半扣，即:

若線狀地物位于地類圖斑之內則全扣。如圖1所示，粗線為圖斑邊界，標注“全扣”是指該線狀地物完全位于圖斑內部，標注“半扣”是指該線狀地物疊加在圖斑邊界之上。

圖1 線狀地物面積扣除示意圖

零星地物面積的扣除較簡單，依據其空間關系判斷，位于圖斑內的則扣除。

凈面積計算步驟如下:

第一步，線狀地物數據處理。建立線狀地物的拓撲結構，線狀地物跨越地類圖斑邊界時，都要在與圖斑邊界的交點處斷開;確定該線狀地物面積是全扣還是半扣。

第二步，各類扣除面積的計算。計算地類圖斑的三種扣除面積:零星地物扣除面積、線狀地物扣除面積、田坎面積。零星地物扣除面積的確定方法是判斷零星地物與地類圖斑的空間關系，位于圖斑內，則扣除。

第三步，逐一計算圖斑的凈面積。遍歷“地類圖斑”圖層的每一個要素(圖斑)，根據式(1)計算凈面積。

3 數據準備與處理

3.1 數據組織

土地數據標準庫采用ArcGIS Geodatabase格式，地類圖斑凈面積計算涉及3個圖層:XZLW(零星地物數據圖層)、XZXW(線狀地物數據圖層)和XZTB(地類圖斑數據圖層)。凈面積計算實際上是針對XZTB圖層進行的。XZXW圖層中與凈面積計算有關的幾個字段是:“XWSC(線狀地物的長度)”、“XWKD(線狀地物的寬度)”、“XWSM(線狀地物面積)”和“KCXS(扣除系數)”。XZTB圖層與凈面積計算有關的3個字段是:“KSXM(扣除的線狀地物的面積)”、“KLWM(扣除的零星地物的面積)”和“KKSM(田坎面積)”。

3.2 線狀地物數據處理

線狀地物要素在圖斑凈面積計算前要進行處理，處理內容有:拓撲結構建立;線狀地物面積計算;扣除系數的確定等。

拓撲結構是指線狀地物與地類圖斑的空間關系，線狀地物跨越地類圖斑邊界時，要斷開，如圖2所示，粗線是圖斑邊界，其上疊加的細線(如果有)為線狀地物，圓表示的是線狀地物需要斷開的位置。拓撲關系的生成可以用ArcGIS Workstation的命令或ArcToolbox實現。

圖2 線狀地物拓撲關系示意圖

線狀地物面積的計算較簡單，公式如下:

扣除系數的確定原則是:線狀地物位于地類圖斑之內，則扣除系數為1.0，若位于地類圖斑邊界，則為0.5，可以根據線狀地物與地類邊界的空間關系來判斷。

基本思路為:取線狀地物的幾何中心點，以該點為中心，微小值為半徑(如0.001 m)，生成矩形(或圓)。取該矩形與地類圖斑要素層(XZTB)的交集，若得到一個地類圖斑，則扣除系數賦“1.0”，若得到兩個地類圖斑，則扣除系數賦“0.5”，實現的算法如圖3所示。

圖3 線狀地物扣除系數的確定算法

4 地類圖斑凈面積計算

地類圖斑凈面積按式1計算。要算基本農田凈面積，需要3層數據:地類圖斑、線狀地物和零星地物。

零星地物面積計算思路是:判斷零星地物點是否落入地類圖斑內，如是則將該零星地物面積賦給對應的地類圖斑，實現的算法如圖4所示。

圖4 零星地物面積計算算法

線狀地物面積的計算思路是:判斷線狀地物與地類圖斑的空間關系，如相交(含搭界)，則該線狀地物面積要作為對應的地類圖斑的扣除面積，否則不作為扣除面積，實現算法如圖5所示。

圖5 線狀地物面積計算算法

地類圖斑凈面積的計算步驟分四步:第一步計算地類圖斑包含的零星地物的面積，并存放到字段“KLWM”中;第二步是計算地類圖斑內線狀地物的面積，包括位于地類圖斑邊界的線狀地物，將計算結果存放到字段“KSXM”中;第三步是結合零星地物面積、線狀地物面積，田坎面積計算公式，將計算結果放到字段“KKSM”中;第四步是按照凈面積計算公式計算每一個地類圖斑的凈面積。對每一個地類圖斑而言，計算的方法都是一樣的，直接用該地類圖斑的毛面積減去零星地物面積，再減去線狀地物面積和田坎面積，可以在ArcMap屬性表中用“Field Calculator”工具實現。

5 結語

二調和土地利用規劃，都要對地類圖斑凈面積進行計算。盡管凈面積計算的公式并不復雜，但因為土地數據是空間數據，計算時要進行空間關系的判斷和空間查詢，實際工作中地類圖斑凈面積的計算也有一定的技術要求。本文針對ArcGIS平臺對凈面積計算的方法和步驟進行了詳細介紹，并設計了關鍵步驟的實現算法，在寧波市江北區土地數據建庫中得到了應用，取得了預期的效果。但本文實現的算法是基于ArcMap的VBA環境，采用VB語言，軟件工具的執行效率和穩定性上可能弱于ArcEngine環境。下一步的工作將基于本文實現的算法和思路，開發基于ArcEngine環境的軟件工具，以提高凈面積計算的運行效率和速度。

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