淺談第三次全國國土調查坡度圖制作

杜蕾

（遼寧省基礎測繪院，遼寧錦州 121003）

根據《國務院第三次全國國土調查領導小組辦公室關于進一步核實第三次全國國土調查坡度數據的通知》，和遼寧省第三次全國國土調查領導小組辦公室（省三調辦)下達的通知，由遼寧省基礎測繪院承擔本次遼寧省第三次全國國土調查坡度圖制作工作。

此次任務按照統一的技術標準，參照《利用DEM確定耕地坡度分級技術規定》，以縣級區劃為單位，制作全省坡度圖，坡度圖成果一定要保障真實性和準確性。

一、數據來源和使用原則

1.數據主要來源

經省級檢查合格的5米格網1:1萬數字高程模型（DEM），DEM產品生年代分布在2012-2017年之間。為了保證現勢性，本次共收集了兩種類型DEM數據成果。第一部分是1:1萬數字航空攝影測量制作的DEM數據，第二部分是機載機光雷達制作的DEM數據。

2.數據使用原則

由于時間年度跨度大，并且存在兩種類型DEM數據，個別區域的接邊不是完全吻合。為了保證坡度圖的準確性和真實性，DEM圖幅接邊處按照現勢性強的覆蓋現勢性差的數據，雷達數據覆蓋航測數據的原則進行。

二、基于ArcGIS制作坡度圖及注意事項

坡度圖制作就是將DEM柵格數據轉換成坡度柵格數據，然后按照坡度分級標準進行坡度分級，最后形成坡度分級矢量數據的過程。由于此次坡度圖制作時間緊任務重，因此完全用人工方式制作坡度圖已經不能滿足現階段任務要求，這就需要通過對數據源與成果的分析，編制算法，對部分工序實現計算機自動化，來代替繁重、重復的人工操作。

ArcGIS軟件是地理信息系統中應用較為廣泛的一種軟件，它有強大的運算能力和分析功能，可高速、成熟地處理各種數據，因此倍受青睞。本次坡度圖制作過程中用的自動化算法，就是基于ArcGIS平臺實現的。

坡度圖制作可以分為以下幾個階段：資料收集整理、數據預處理、DEM拼接、坡度計算、坡度分級、坡度分級矢量化、坡度分級矢量化數據后處理、元數據制作、質檢、成果匯交。

本文主要介紹從DEM單幅數據拼到縣區坡度分級矢量化數據后處理的過程。

1.DEM拼接

由于三調數據是以縣區為單位，1：10000DEM數字高程模型是分幅數據，這里就必須對DEM進行拼接處理。拼接DEM圖幅時，以國家下發的縣級行政區范圍為準。為了保證縣區邊緣處的坡度圖精度，將縣區界線外擴1000米緩沖區，做為單個縣區坡度圖范圍。如涉及省界、國界處，不能滿足縣區外擴1000米要求時，則只需保證縣區內部數據的完整。

拼接時利用ArcGIS軟件下的鑲嵌功能，保證成果在2000坐標系統下，按現勢性強的覆蓋現勢性差的數據，雷達數據覆蓋航測數據的原則進行。

此次作業范圍根據高斯投影劃分，共涉及三個投影帶，所涉及跨帶的縣區，將DEM成果利用ArcGIS軟件下的投影轉換功能，將其轉換到與第三次全國國土調查成果數據庫一致的投影帶。

2.坡度計算

坡度是反映地形的重要因子，是地形描述中常用的參數，是一個具有方向與大小的矢量。坡度圖計算模型有二階差分、三階不帶權差分、三階反距離平方權差分等。我們將拼好的以縣區為單位的DEM成果，利用ArcGIS工 具“坡度”，Spatial Analyst→表面分析→坡度，進行坡度計算，計算模型選擇三階反距離平方權差分horn算法。

3.坡度分級矢量化

按照耕地坡度分級的要求，對耕地坡度分為五個級別，從1級至5級分別 為≤2°，2°~ 6°， 6°~ 15°，15°~ 25°，＞25°。

利用ArcGIS工具“坡度”，3D Analyst工具→柵格重分類→重分類，進行手動分類，生成1至5類坡度級別。

4.坡度分級矢量化和坡度分級矢量化數據后處理

利用ArcGIS下“柵格轉面”工具，將坡度數據轉為矢量數據，然后進入到坡度分級矢量化數據后處理階段，這個時間較長，需要進行圖斑綜合、拓撲構建、裁切、接邊等處理。

(1)矢量坡度綜合

為滿足第三次國土調查數據庫中最小上斑面積的要求，本次坡度分級矢量數據綜合面積參照《利用DEM確定耕地坡度分級技術規定》中1:5000比例尺要求進行，最小矢量坡度面積保留為實地750平方米。利用融合工具，將小于750 m2的矢量坡度跟相鄰矢量合并，以滿足要求。

坡度分級圖斑按就低不就高的原則逐級并入臨近圖斑，如果鄰近圖斑等級沒有小于本圖斑的，就與鄰近高級的圖斑逐級合并，以保證消除小圖斑，同時將寬度小于1個格網尺寸的線狀圖斑合并至相臨圖斑中。

綜合矢量坡度過程較為復雜，工作量巨大，依靠人工操作，不僅時間長，而且主觀干預較多，真實性與準確性無法保證。為避免人工操作出現錯誤，提高生產效率，根據綜合原理，技術人員自行研發了一套程序，實現計算機自動化，用來代替繁重、重復的人工操作。與人工操作對比，效率可提高幾十倍。為檢驗自動綜合的準確性，又編制算法，通過人機交互，將綜合后的成果與原始數據進行對比，對于跨度超過兩級、面積綜合過大、差異率較高或超差等問題進行改正，并對綜合成果進行拓撲檢查。

(2)裁切

綜合后的成果除境界周圍，其他地方不應有小于750m2的矢量圖斑。最后將綜合后的矢量成果，按1000米外擴緩沖區進行裁圖。

注意坡度矢量圖裁切時一定要在融合后的基礎上進行。裁切后要通過ArcGIS工具進行數據分解處理，“數據管理工具要素多部件至單部件”，分解的原因是防止境界周圍的矢量有復雜鏈，影響坡度圖的使用。

(3)縣區接邊

為了保證各縣區之間坡度圖矢量成果的連續性，各縣區坡度矢量成果必須進行接邊處理，接邊包括圖形接邊和屬性接邊，即要保證圖形一致，又要保證坡度等級接邊。接邊限差不超過2個格網，不能出現尖角，保持過渡合理，不能出現小于750 m2的矢量。特別注意換帶處縣區間接邊，分別要在兩個投影帶上進行接邊，以保證接邊精度。

三、結束語

本次生產過程中經過我們不懈努力，解決了很多實際生產中遇到的問題、難題，利用ArcGIS軟件、技術人員程序的研發、通過人機交互的合作方式完成了坡度圖的制作，我們的成果推動了遼寧省三調坡度圖工作的順利進行，并得到了好評，坡度圖成果的制作使我們各方面能力得到提升，同時也為以后相似的工作提供參考。