GIS平臺在國土資源領域的應用

摘要：本文從 “玉林市國土資源信息中心綜合管理系統”的建立經驗出發，研究探討GIS平臺在國土資源調查的應用。

關鍵詞：GIS國土資源應用

中圖分類號: K90文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1.前言

GIS是“3S”技術之一，其具有高效的空間數據管理和靈活的空間綜合分析能力，利用GIS對國土資源信息進行管理具有無可比擬的優點。近年來，我國經濟迅速發展，面對土地利用的嚴峻形勢，國家提出確保18億畝耕地“紅線”方能保證國家糧食安全的的約束性指標，國土資源部還啟動了“金土工程”建設，并在多個省區市進行了試點建設，我市國土資源信息中心根據GIS的應用特點研究建立了國土資源信息綜合管理系統,本文以此經驗出發研究探討GIS平臺在國土資源調查的應用。

2.GIS 基本原理

GIS的前身為彩色地圖出版系統，進行GIS的建立就是對各種比例尺的圖幅進行數字化處理并建立數字圖庫，以便實現：在數據獲取過程中，存儲和管理地圖信息；在數據處理過程中，提供資料和存儲處理結果；在檢索和輸出過程中，形成繪圖文件或各類地理數據文件的數據源。GIS應用包含數據地圖庫和專業屬性數據庫的管理等過程，其流程概括為GIS框架構造影響著系統的高效性及系統分析能力，下面就GIS系統制圖的工作方法和步驟進行研究探討。

3. GIS系統制圖

3.1 圖庫圖層的建立與設置

在圖層建立之前，首先要建立圖庫，在進行圖庫參數設置時，應根據圖幅選擇梯形分幅或矩形分幅的分幅方式，即梯形分幅要輸入橫向寬度和縱向跨度，其值為圖幅的經向和緯向差；矩形分幅則要輸入圖幅寬度和高度，并輸入圖幅比例尺分母。值得注意的是，在設置參數時，務必要確保可對設置好的參數進行修改。其次是添加建立圖庫結構，注意新舊庫類結構不可重復。最后就是圖幅的輸入、修改與刪除。圖幅的輸入可以選擇：1、直接在接圖表中選取一個位置輸入；2、通過輸入圖幅功能向當前圖庫中輸入，系統根據輸入圖幅幀的橫向、縱向四分編碼來確定其在圖庫中的相對位置，并在屏幕上動態地顯示出來。每一圖幅就相當于圖庫的一條記錄，包含著圖幅標識、左下角經緯度以及磁偏角等等。

我們知道，在GIS的圖庫中，以圖幅為單位存放數據，圖幅又由點、線面三種文件組成，以圖層來分類存儲不同的信息，并劃分為若干個圖層（相同、相近或相關的屬性放置于同一個圖層，不分類的地理信息放置于過渡層）。比如一幅地形圖,可以把圖幅內所有的交通設施及其名稱注釋放在一個圖層中;把所有的地層分界線如角度不整合界線、平行不整合界線及地層名稱代號放于地層圖層中等等。同一圖幅的多個圖素具有不同的屬性結構，同一庫類中對應圖幅的圖素屬性結構應相匹配。這樣的圖層劃分與設置就為以后查詢、調用、編制目的性很強的專業圖件提供了高效率的查詢手段。

無關聯的信息則分層存放。不同比例尺標準分幅的圖層設置應嚴格執行有關的標準、規范或結合具體工作的需要進行。比如：交通管理系統的圖層劃分可依據交通設施類別（鐵(公)路、橋梁、港口等）、道路等級等來進行。而在地質管理系統系列圖層劃分則可依據礦種、規模、礦床的成因類型等來進行，也可依據物探、遙感等不同類型的信息源來進行。

總之，圖層的劃分要結合圖素內容、邏輯的信息內容及地理信息系統的特點來進行。

3.2 圖形圖素矢量化

以往的地理信息主要是以圖紙為載體的，限制著地理信息的高效處理和管理，因而要建立完善的“玉林市國土資源信息中心綜合管理系統”，必然要對已有的圖件圖素進行掃描生成光柵文件并進行量化處理，以實現對圖素進行輸入、編輯、修改等功能。GIS調用的光柵文件格式主要為*.tif,而掃描生成的光柵文件有：*.ｐcx、*.png、*.tif、*.jpg等,因而要使掃描的光柵圖像方便GIS調用，常常需要利用photoshop等系列圖像處理軟件進行光柵文件的裁剪及文件類型的轉換,生成*.tif格式文件,方便GIS光柵文件求反功能轉換成*.rmb格式進行矢量化處理。

圖素的矢量化包括（點、線、面）狀圖素的矢量化。首先，點狀圖素的矢量化是從GIS符號庫中選取與點狀像素相同的子圖,并賦予相對應的寬、高、旋轉角度值等。線狀圖素的矢量化則是通過線狀圖素的屬性來確定其存放的圖層,且置為當前通過手動式等方式來進行矢量化。在選擇矢量化方式時，干擾因素大的圖件使用手動式。矢量化所采用的線型及參數設置要依據線型的特點,如線的粗細,Ｘ、Ｙ值。Ｘ表示線段在Ｘ軸方向上的重復頻率,Ｘ值越小,線段重復的頻率越高,反之越低;Ｙ值的大小只影響到某些線型,如平行不整合界線中雙線之間的距離。設置好各參數后,沿著線型像素的中央不斷取值,描繪線狀圖素呈線型，曲線轉彎處加密取點,反之曲線彎曲度不大處少取點,以減少矢量化值的誤差。面狀圖素的矢量化就是在（如：道路、水體、巖體等面圖素）的封閉區域填充不同的顏色及花紋。若系統庫中不存所對應的點、線、面狀圖素要件,則可通過符號編輯框的編輯保存功能來實現。

3.3 圖素圖件誤差校正

圖紙放置時間過程，總會發生變形, 圖件的精度就會降低,為了提高精度,就要對光柵文件矢量化后的圖素予以誤差校正。誤差校正主要是通過坐標平移，依據采集的實際值和理論值比較對比，然后設置好校正控制點依次對點、線、面文件進行校正。

坐標平移就是利用GIS中“整塊移動”功能進行坐標變換,如果圖幅的下邊線不水平,變換的同時,圖幅會自動出現一定角度的偏轉,并使圖幅下邊線上所有點的Ｙ值均為0。而實際值的采集主要是：圖幅變形較小的圖幅校正控制點一般選圖幅的4個角點和圖幅內均勻分布5個點，當圖幅變形較大時,可加密控制點。理論值的采集則是輸入每幅圖左下角的經緯度值, GIS自動生成對應比例所需要的圖框,采用與實際圖幅相同的網間距,采用交點的坐標來校正圖幅。圖幅校正時,畸變了的圖形要運用高精度的數學方法糾正到理論圖形上去,使每幅圖的實際控制點與其理論值對應,理論圖框內部點Ｘ、Ｙ取值時就要與實際控制點相對應。

3.4 圖幅接邊、編輯、整飾、輸出

圖幅接邊的主要目的是將相鄰圖幅間接合處圖元的連接誤差消除。接邊操作時，要注意同一圖幅的圖元不能進行接邊；接邊的圖元接合誤差較大，超出允許接邊容許誤差時，系統提示錯誤，不給予接邊處理操作，這時若要進行接邊處理，那就要調整接邊參數，加大接邊容許誤差等等。將較大比例尺的圖幅拼接成較小比例尺的圖幅時,拼接順序是先上下后左右,比如1:5萬圖幅由4個1:2.5萬的圖幅拼接縮小而成。拼接的具體操作為:取下面圖幅的左上角圖廓點的Ｘ、Ｙ值,作為上面圖幅坐標平移變換的ΔＸ、ΔＹ之值,將上面的圖幅進行坐標變換后,添加到下面圖幅上去,形成一個新的圖幅,這個新的圖幅由上、下兩個1∶2.5萬的圖幅經過上、下拼接而成。同樣,也可以將右側上、下兩個圖幅拼接,最后再左右拼接,縮至一半便成為一個1∶5萬的圖幅。由于1∶2.5萬圖幅為梯形分幅,上、下拼接后形成的圖幅仍為梯形,左右拼接時,在圖幅的中縫部位,出現一個上寬下窄的“Ｖ”形裂隙,此時采用旋轉變換的方法,盡量使“Ｖ”形裂隙的上端口縮小,直至在誤差范圍之內即可。當然,在誤差校正時,也可將1∶2.5萬圖幅直接校正到1∶5萬的圖框中,稍做比例尺變換后,添加到1∶5萬圖幅的圖框中形成1∶5萬的圖幅,這種變換方法可避免圖幅中縫“Ｖ”形裂隙的出現。

由較大比例尺的圖幅拼接成較小比例尺的圖幅后,各種符號、注釋常常會出現疊加、移位的現象,這樣就需要對圖幅內的各種圖素進行編輯、修改等，使之趨于合理、互不影響。具體操作時,主要是將地形圖的圖素文件創建成工程文件并設編輯項,處理不同圖素之間的相互關系。同時對圖框外的內容比如圖切剖面、圖例等, 往往通過輔助圖件突出其在圖幅內的重點現象等,制作方法跟前面介紹的大圖件相同，要注意圖件整體美觀、布局合理。

最后就是輸出圖件，根據對圖件的效果及質量要求借助于繪圖儀選擇光柵文件格式輸出等將圖件以紙質的形式表現出來。

4.結語

GIS具有高效性和靈活性，通過實踐表明： GIS為測量數據共享和利用提供了便利手段，不但提高了管理效率，同時也降低成本，其日后在國土資源數據管理領域也必將變得更加重要。

參考文獻：

[1] 鄭定.利用GIS技術對耕地面積與土地資源匹配的研究[J].中國土地科學,1994（9）

[2] 胡正德等.MAPGIS在國土資源大調查中的應用介紹[J].前寒武紀研究進展，1999（3）

作者簡介：陳榮（1982- ），廣西玉林市人，助理工程師，2006年畢業于河南工業大學