“兩區(qū)”劃定工作底圖在ArcGIS里的編制方法研究

劉家橘 劉家橙 王曉燕 申曉丹 張箏

（1.河南省地質(zhì)調(diào)查院,河南 鄭州 450001；2.河南省城市地質(zhì)工程技術(shù)研究中心,河南 鄭州 450001； 3. 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450001；4.河南省地質(zhì)科學(xué)研究所，河南 鄭州 450001）

1 引言

為認(rèn)真落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院決策部署，統(tǒng)籌推進(jìn)“五位一體”總體布局和“四個(gè)全面”戰(zhàn)略布局，牢固樹(shù)立和貫徹落實(shí)創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享的發(fā)展理念，實(shí)施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略目標(biāo)，確保“谷物基本自給、口糧絕對(duì)安全”，保障重要農(nóng)產(chǎn)品自給自足水平，要科學(xué)合理劃定小麥、玉米生產(chǎn)功能區(qū)和大豆生產(chǎn)保護(hù)區(qū)面積，并落實(shí)到田間地塊。本文以河南省靈寶市“兩區(qū)”劃定項(xiàng)目為例，研究地塊選取應(yīng)用方法并編制出工作底圖，為后續(xù)外業(yè)調(diào)查、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)等提供技術(shù)支撐。

2 “兩區(qū)”劃定要求

靈寶市位于陜西、山西、河南三省交界處，其中部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)地形地貌屬于山區(qū)丘陵，糧食作物分散、田間地塊不集中連片、坡度級(jí)別高等。以永久基本農(nóng)田為基礎(chǔ)，結(jié)合農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記成果、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等情況，選擇相對(duì)集中連片、四至清晰的耕地，確定劃區(qū)范圍和劃定面積。對(duì)于單個(gè)糧食生產(chǎn)功能區(qū)或者單個(gè)重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)保護(hù)區(qū)，平原區(qū)相對(duì)集中連片面積原則上不低于500畝，丘陵區(qū)相對(duì)集中連片面積原則上不低于50畝，耕地坡度原則上不超過(guò)15°，優(yōu)先選擇具有糧棉油糖膠種植傳統(tǒng)、近3年內(nèi)播種面積基本穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境良好的集中連片耕地。結(jié)合永久基本農(nóng)田劃定成果，與主體功能區(qū)、土地利用、城鄉(xiāng)建設(shè)、交通運(yùn)輸、水利等規(guī)劃銜接，確保地塊在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不被其他建設(shè)征占用。

3 綜合數(shù)據(jù)疊加分析生成“兩區(qū)”地塊圖斑

按照規(guī)范要求快速準(zhǔn)確形成“兩區(qū)”劃定范圍以及最終成果圖斑，充分利用農(nóng)業(yè)、國(guó)土、規(guī)劃等部門(mén)提供的數(shù)據(jù)庫(kù)，以及內(nèi)外業(yè)收集成果資料，在ArcGIS里綜合選取、分析，勾繪“兩區(qū)”地塊初始邊界，并賦予“兩區(qū)”地塊圖斑編碼制成工作底圖。

3.1 成果資料收集及編制流程

“兩區(qū)”劃定工作底圖編制的前提是全面收集以往成果資料，減少外業(yè)核查時(shí)間、降低生產(chǎn)成本。這些資料包括：（1）（永久）基本農(nóng)田劃定成果資料；（2）土地利用現(xiàn)狀調(diào)查成果資料；（3）農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記、國(guó)有農(nóng)場(chǎng)土地使用權(quán)確權(quán)登記成果資料；（4）農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力建設(shè)資料，包括各渠道高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)配套服務(wù)設(shè)施等相關(guān)建設(shè)項(xiàng)目的圖件資料及文本說(shuō)明；（5）其他資料，包括國(guó)民經(jīng)濟(jì)“十三五”規(guī)劃、農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、主體功能區(qū)規(guī)劃、新一輪土地利用總體規(guī)劃、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃、土地整治規(guī)劃、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)規(guī)劃、城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃、交通規(guī)劃等規(guī)劃的圖件、數(shù)據(jù)庫(kù)、文本及說(shuō)明，遙感正射圖像資料，測(cè)土配方施肥等耕地質(zhì)量資料，生態(tài)退耕及災(zāi)毀資料等。“兩區(qū)”劃定工作底圖技術(shù)流程如圖1所示。

3.2 多種底圖匹配校正

將收集到的綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、篩選、匹配，提取有效成果數(shù)據(jù)，融入一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)框架中。大部分成果數(shù)據(jù)為矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)，兩種數(shù)據(jù)在ArcGIS里的具體校正步驟如下：

（1）矢量數(shù)據(jù)校正方法：調(diào)出spatial adjustment（空間校正）工具欄，設(shè)置要校正的數(shù)據(jù)，把需要校正的要素類(lèi)（FeatureClass）打鉤。點(diǎn)擊置換連接工具，單擊被糾正要素上的某一個(gè)點(diǎn)，并且在基準(zhǔn)要素上選擇對(duì)應(yīng)點(diǎn)，建立起一個(gè)置換鏈接。注意鏈接點(diǎn)要選在要素特征點(diǎn)上，如拐角處，點(diǎn)位盡量均勻分布。點(diǎn)“空間校正”工具條菜單下的“校正”按鈕，保存校正結(jié)果，完成校正。

（2）柵格數(shù)據(jù)校正方法 ：在工具欄工具框中選擇“地理配準(zhǔn)”，在需要校正的圖件數(shù)據(jù)邊界上尋找明顯的標(biāo)志點(diǎn)，并在已知坐標(biāo)信息的矢量數(shù)據(jù)中找出相應(yīng)的點(diǎn)拉線點(diǎn)擊，重復(fù)上述操作尋找足夠點(diǎn)，一般采點(diǎn)不少于四個(gè)[2]。點(diǎn)擊鏈接表，查看各個(gè)點(diǎn)的校正誤差以及總誤差，如果滿足精度要求，點(diǎn)擊地理配準(zhǔn)進(jìn)行校正，設(shè)置好路徑，確定保存。

圖1 工作底圖技術(shù)流程

3.3 數(shù)據(jù)疊加分析

“兩區(qū)”劃定任務(wù)的重點(diǎn)在于“兩區(qū)”地塊和片塊的圈定，需充分利用高分辨率遙感正射影像及地理信息技術(shù)[3]。（1）在ArcGIS里對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，選出保護(hù)區(qū)和功能區(qū)域，然后在區(qū)域范圍內(nèi)圈定“兩區(qū)”地塊和片塊。（2）根據(jù)數(shù)據(jù)屬性剔除坡度級(jí)別大于15°的基本農(nóng)田或承包經(jīng)營(yíng)確權(quán)地塊數(shù)據(jù)，如無(wú)此項(xiàng)數(shù)據(jù)屬性需利用遙感影像在GIS軟件里做數(shù)字高程模型處理，使用變點(diǎn)分析法進(jìn)行坡度分析，得到不同坡度的分類(lèi)圖，進(jìn)行重分類(lèi)、類(lèi)別篩選和扣除[4]。涉及交通規(guī)劃、黃河濕地生態(tài)紅線規(guī)劃邊界等數(shù)據(jù)壓蓋圖斑的一并扣除。（3）數(shù)據(jù)分析完成得到兩類(lèi)或多類(lèi)有效圖斑后，利用ArcGIS軟件添加圖層，按位置選擇后進(jìn)行相交分析，優(yōu)先選取近3年播種面積基本穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境良好的集中連片耕地疊加部分，如出現(xiàn)離散地塊需重新合并到鄰近圖斑上。基本農(nóng)田與經(jīng)營(yíng)權(quán)數(shù)據(jù)相交分析如圖2所示。

圖2 基本農(nóng)田與經(jīng)營(yíng)權(quán)數(shù)據(jù)相交分析

在集中連片的地塊范圍上進(jìn)一步勾繪“兩區(qū)”片塊邊界，利用ArcGIS的聚合面工具設(shè)置參數(shù)中的最小面積、最小孔洞，減少聚合距離范圍系數(shù)產(chǎn)生空洞。建議選取鄉(xiāng)級(jí)界線數(shù)據(jù)為“障礙要素”，以滿足單個(gè)“兩區(qū)”片塊不得跨越鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)域界線的原則。從實(shí)際效果來(lái)看，已圈選出坡度不超過(guò)15°、生態(tài)環(huán)境良好、不與城市規(guī)劃沖突的集中連片耕地。根據(jù)聚合面生成的“兩區(qū)”片塊如圖3所示。

圖3 根據(jù)聚合面生成“兩區(qū)”片塊

3.4 “兩區(qū)”編碼

賦予“兩區(qū)”工作底圖編碼就是對(duì)優(yōu)選后的地塊、片塊、“兩區(qū)”屬性賦值。編碼規(guī)則如下：“兩區(qū)”編號(hào)為9位鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)代碼+3位順序碼，“兩區(qū)”片塊編號(hào)為12位兩區(qū)代碼+3位片塊順序碼，“兩區(qū)”地塊編號(hào)為12位村級(jí)行政區(qū)代碼+4位地塊順序碼。鄉(xiāng)級(jí)行政區(qū)代碼是固定數(shù)值，一般參考國(guó)家統(tǒng)計(jì)局下發(fā)的文件，將文件下載后直接使用。

4 編制底圖

根據(jù)外業(yè)調(diào)查或資料收集，按實(shí)際情況分別把對(duì)應(yīng)的地塊、片塊賦予種植屬性，并引用規(guī)范圖式圖例表示。靈寶市以小麥種植區(qū)、小麥玉米復(fù)種區(qū)、大豆種植區(qū)為主，充分利用遙感技術(shù)，結(jié)合土地規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性賦值后編制整理“兩區(qū)”工作底圖，在ArcGIS里進(jìn)入布局編輯視圖界面，插入標(biāo)題文本、圖例進(jìn)行圖面整飾后輸出，主要體現(xiàn)圖廓內(nèi)外整飾要素、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、行政區(qū)劃要素、“兩區(qū)”要素等信息。“兩區(qū)”工作底圖如圖4所示。

圖4 “兩區(qū)”工作底圖

5 結(jié)論

“兩區(qū)”劃定的核心是“兩區(qū)”地塊、片塊的選取。收集已有成果資料及正射遙感影像、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田圖斑、經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)地塊圖斑，利用ArcGIS高效選取連片封閉、空間連續(xù)的地塊圖斑，劃定有效地塊、片塊編制工作底圖，極大提升了“兩區(qū)”劃定的效率和精準(zhǔn)度。