地理信息系統（gis）在林權資料管理中的應用

李誠　廖洪標

摘要：2007年，作者通過學習和摸索，引入Arcgis軟件，并且成功實現了將“林權附圖打印系統”的數據轉換為Arcgis數據格式。許多縣后來也使用了Arcgis，但數據方面采用的是重新矢量化的方法，浪費了較多的人力物力。未重新矢量化數據的縣，可以參考文章做法實現林改數據轉換，通過Arcgis軟件，實現林改宗地圖的高效管理和綜合利用。受到江西省、市、縣等領導的高度評價，值得在林業系統中推廣應用。

關鍵詞：地理信息系統（gis）；應用

一、林改宗地NZD及LQZ文件轉換成shp文件

打開“林權證附圖打印系統”，點擊工具菜單下的”數據處理”子菜單，彈出“林權證文件處理器窗口”（如果沒看到，可能是該窗口縮小到了任務欄，需要在任務欄上點出來）。

在“林權證文件處理器”窗口，點擊“文件處理”菜單項下的“導出”子菜單，彈出“聯戶檢查”窗口，在“數據路徑”行通過“瀏覽”按鈕找到林權宗地文件所在的文件夾，確定后再點擊下方的“導入shp文件”，選擇文件夾后點擊保存。

Shp文件由多個文件組成，可以在Arcgis桌面軟件中的Arcmap可直接加載使用，但一些功能受限制，所以需要作下一步轉換。為管理方便，一個shp文件最好單獨放在一個文件夾中。

二、高斯投影分帶與坐標系

（一）坐標系簡介

林業系統目前所使用的坐標系統有1954年北京坐標系（英文簡稱Beijing 1954），1980西安坐標系（Xian 1980）、2000國家大地坐標系。其中2000國家大地坐標系是我國當前最新的國家大地坐標系，英文名稱為China Geodetic Coordinate System 2000，英文縮寫為CGCS2000。印刷地圖的右下角或左下角一般都標有坐標系說明。

（二）高斯投影帶劃分

我國采用6度分帶和3度分帶，1∶2.5萬及1∶5萬的地形圖采用6度分帶投影，1∶1萬的地形圖采用3度分帶，從東經1.5度的經線開始，每隔3度為一帶，用1，2，3，……表示，全球共劃分120個投影帶，即東經1.5～4.5度為第1帶，其中央經線的經度為東經3度，東經4.5～7.5度為第2帶，其中央經線的經度為東經6度，依此類推。江西省位于東經113.5度-東經118.5度之間，跨第38、39共2個帶，其中東經115.5度以西為第38帶，其中央經線為東經114度；東經115.5以東為39帶，其中央經線為東經117度。地形圖上公里網橫坐標前2位就是帶號，例如：1∶1萬地形圖上的橫坐標為39345486，其中39即為帶號，345486為橫坐標值。

三、Shp文件轉換成MDB文件

MDB文檔是Arcgis使用的地理數據庫格式之一，也是Access2003（微軟Office組件）使用的數據庫格式，能夠很方便的與Excel實現數據的導入導出和轉換。

（一）使用ArcCatalog創建個人地理數據庫

ESRI的本地存放的數據庫格式有File Geodatabase和Personal Geodatabase兩種，如果數據量比較大的話可以選擇File Geodatabase，對于一些小型的項目數據可以放在個人地理數據庫（即MDB文件）里面。以下介紹的是ArcGIS Desktop如何創建個人數據庫的方法與步驟。

創鍵地理數據庫：啟動ArcCatalog，在既定目錄下點擊鼠標右鍵，新建個人地理數據庫，輸入數據庫名完成創鍵個人數據庫。

（二）創建要素數據集

鼠標移到創建的數據庫上點擊右鍵→新建→要素數據集，為要素集選擇一個名稱，例如BeiJing54_39

接下來是選擇坐標系。利用前面介紹的知識選擇一個坐標系。林業工作的底圖主要是1：1萬的地形圖， 以下根據該比例尺地形圖的坐標系進行選擇。在“地理坐標系”和“投影坐標系”兩項中選擇“投影坐標系”，“投影坐標系”下選擇Gauss Kruger（高斯克呂格）投影。

高斯克呂格投影下，林業1：1萬地形圖的三種坐標系都有顯示，選擇與實際使用的地形圖對應的一項，比如與數據集名稱相同的一項BeiJing 1954（北京54）。

1：1萬地形圖選擇3度分帶的坐標系，為了與地形圖上對應，以有帶號的坐標系為宜。根據所在地域，無帶號的，選擇114或117；有帶號的，選擇38或39。

接下來的垂直坐標系可以不作選擇，直接點下一步。容差可不作選擇，直接點下一步，創建要素數據集完成。

（三）導入shp數據到個人地理數據庫

打開ArcCatalog，通過左邊的目錄樹窗口定位到前面建立的要素數據集（BeiJing54_39），選中后單擊右鍵，→導入→要素類（單個），

輸出位置已經按照前面選擇定的位置導入。

通過輸入要素右方的文件夾按鈕選定要導入的shp文件，點擊添加。shp文件按前文介紹由附圖打印系統的導入工具得到，在輸出要素類文本框中填入名稱。

導入時間預計需要幾秒到幾十秒鐘，導出完成后右下角出現提示窗，并且ArcCatalog左邊的目錄樹窗口可以看到導入后的要素集。

按前述方法定位到要素數據集（BeiJing54_39），選中后單擊右鍵，→新建→要素類，可以新建空的要素類，分點線面等類別。

要素類是很多單個要素圖形的組合，比如一個鄉或一個縣的林改宗地可以放在同一個要素類中。

在同一個要素集中的要素類都具有相同的地理參考（坐標系相同）。

（四）修復幾何

寧都林改宗地數據處理過程，在對導入的要素類進行處理時，發現無法進行拓撲查錯。在Arcmap中加載要素類，作進一步檢查，發現要素類的系統字段Shape_Area值（面積，單位m2）為負值（經核對其絕對值沒問題），說明轉換環節存在問題。

通過“修復幾何”工具可以解決此問題，步驟如下：

在ArcCatalog或 Arcmap中，選擇工具箱ArcToolbox（工具欄中的紅色小箱子），→數據管理工具 →要素→ 修復幾何，選擇要修復的要素類，點擊確定，若干秒鐘后彈出完成窗口。出現綠色對勾號時表示修復成功。如果出現感嘆號說明修復過程出現問題，重做一遍或幾遍可修復成功。

四、拓撲查錯

林改宗地的拓撲查錯，首先會想到的是宗地不能重疊以及不能有縫隙。與一般的軟件操作相比，拓撲似乎有些復雜，但經過一定時間的實踐，也是可以掌握的。

（一）建立拓撲

建立拓撲的工作在ArcCatalog中完成。通過左邊目錄窗口選定要素數據集，單擊右鍵，→新建→拓撲，點下一步后出現輸入拓撲名稱和拓撲容差窗口，窗口下方有一個拓撲容差的說明。設置拓撲容差的大小，對工作量和數據精度有較大影響。林改宗地設置的精度在1-7米之間。

點下一步，選擇要參與到拓撲中的要素類（一個要素類只能參與到一個拓撲中）。

再下一步，等級數取默認值。再下一步，出現指定“拓撲規則”窗口，添加“不能重疊”與“不能有縫隙”兩項規則，點完成后“已創建新拓撲，是否要立即驗證”窗口。點是，將在ArcCatalog中完成一次拓撲驗證。點否，不驗證，需要在Arcmap中加載拓撲時進行一次初始驗證。選擇一項，完成拓撲的建立。

（二）拓撲錯誤瀏覽、分析及處理

在ArcMap中加載拓撲，默認狀態對應的要素類也會被加載。如果拓撲進行了驗證，拓撲錯誤會用紅色顯示，根據紅色線及塊的多少，可直觀看出數據錯誤的多少。

建立單個要素類的拓撲，可以分析處理宗地與宗地間的重疊和遺漏情況。建立要素類與要素類之間的拓撲，可以分析行政區域（縣鄉村等）之間的重疊和遺漏情況。

拓撲錯誤的分析和處理在Ardmap中進行。對于大面積的拓撲錯誤，先進行前期工作，對錯勾漏勾山進行調查糾正，對糾紛山進行調處。在Arcmap中利用創建要素、整形要素、裁剪面工具對宗地進行補充和修改。

Arcmap中有專門的拓撲工具，用于修正經過前期處理的數據以及矢量化質量不好的數據。在工具欄空白處，右鍵→拓撲工具。拓撲工具必須在進入編輯狀態方可使用，點擊編輯器右邊的小三角箭頭，進入編輯狀態。

（三）拓撲錯誤的幾種處理方式

剛開始使用拓撲時，可以新建一個空要素類，新建一些簡單的要素，模擬拓撲的各種處理方式，熟練后再對正式數據進行處理。

1. 刪除重復要素

選擇“修復拓撲錯誤工具”（工具欄右邊第2個），點擊面錯誤區域，右鍵→選擇要素，再點擊編輯器工具欄中的屬性，屬性欄中會將該區域重復的要素全部顯示出來，點擊其中的任意一個，相應圖形會閃爍。選擇其中一個或多個，右鍵→刪除。

2. 合并重復要素

選擇“修復拓撲錯誤工具”，點擊面錯誤區域，右鍵→合并，彈出對話窗，顯示相關重復要素，點擊其中的一個作為目標要素，重復要素會合并到目標要素中變成不再重復。

兩個要素只交叉重復部分，選擇“修復拓撲錯誤工具”，點擊面錯誤區域，右鍵→創建要素，重疊部分會變成獨立的要素。右鍵→合并，也可以將重復部分合并到其中一個要素中。

3. 四面包圍的空隙處理

選擇“修復在空隙處將生成一個獨立的要素。選擇相關要素，點在空隙處將生成一個獨立的要素。選擇相關要素，點“編輯器”右邊小三角形下方的“合并”，可以將該要素與對應目標要素合并。

4. 半島形及分離形空隙的處理

可以通過“創建要素”中的“自動完成面”工具在空隙中創建要素。對半島形空隙，點擊“自動完成面”工具后，在缺口處畫一條線，按F2鍵，要素和線包圍部分的空隙變成要素。對分離形空隙，點擊“自動完成面” 工具后，先在缺口的一邊畫一條線，右鍵→完成部件，再在缺口的另一邊畫一條線，右鍵→F2完成要素，要素和線包圍部分的空隙變成要素。

對于前文所述四面包圍的空隙，點擊“自動完成面”工具后，在空隙處隨便畫一條線，右鍵→F2，也能把空隙變成獨立要素。

五、使用融合工具由林改宗地生成行政區域邊界

在Arcmap中，通過“地理處理”菜單中的融合工具，可以將屬性字段值相同的要素融合成一個要素。

融合_字段可以選擇一個字段，也可以選擇多個字段。由“林權證附圖打印系統”轉換過來的林改宗地要素類屬性中包含鄉村代碼字段，如果是一個鄉鎮的要素類，可以根據村字段一次性生成全鄉鎮的村界。如果是一個縣的要素類，可以根據鄉和村兩個字段一次性生成全縣的村界，根據鄉字段一次性生成全縣的鄉村界。

使用融合工具由林改宗地生成鄉村界需要做兩步工作：一是消除全部的拓撲錯誤，二是使用創建要素工具把非林地也變成含鄉村代碼的宗地（事先要調查清楚非林地中的鄉村邊界）。

六、后續應用及其它

林改宗地經轉換為.mdb格式并進行拓撲修正后，與公益林數據疊加可以進行資金發放的權屬依據并相互驗證，可以作為二類調查及營造林作業設計及驗收的各項基礎資料。

參考文獻：

吳秀芹，張洪巖，李瑞改，張正祥，董貴華.地理信息系統應用與實踐（上下冊） [M].清華大學出版社，2009.

（作者單位：李誠，江西省寧都縣林業局；廖洪標，江西省新干縣林業局）