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1：10000土地利用现状建库工作之图幅接边方法
<p align="center">资环03级3班 陶舒 1030901407</p>
<p><b>摘要：</b>随着城市化的不断推进，土地利用类型在不断变更，土地资源也不断减少。要及时、准确的掌握土地利用情况，抛弃传统方法的累赘、复杂与低效，建立土地利用空间数据库势在必行。而图幅拼接过程是地理信息系统数据库建库过程中的重要环节，之前栅格图的校准、矢量化过程中的及时校准是拼合成败的关键，方法的选择更是其精度的保证。</p> <p><b>关键字：</b><b> </b><b>土地利用现状建库</b><b> </b><b>图幅接边</b><b> </b><b>拓扑</b><b> </b><b>仿射变化</b></p> <p><b>1 </b><b>前言</b></p> <p>随着城市化的不断推进，土地利用类型在不断变更，土地资源也不断减少。如何及时、准确的掌握土地利用情况，势必要建立土地利用现状库。传统的土地利用类型只能在行片或卫片等影像数据上进行解译，在以人工录入表格的方式建立属性数据库。这种方法缺乏不能进行属性、空间数据互查，查询起来累赘、复杂。那么，建立土地利用空间数据库就势在必行了。尤其是建立一个面向对象的、可进行属性、图形互查的GIS空间数据库，对于土地资源的利用、城市的规划、自然保护乃至政府部门的管理都有着重大的意义。</p> <p>其具体流程如下图：</p> <p><img src="http://greatcourse.cnu.edu.cn/dlxxxt/wlkc/xscg/x/exercise/ts.files/image001.gif" width="445" height="440"/></p> <p><b>2 </b><b>图幅拼接</b></p> <p><b>2.1 </b><b>图幅拼接的重要性</b></p> <p>图幅拼接过程是地理信息系统数据库建库过程中的重要环节，之前栅格图的校准、矢量化过程中的及时校准是拼合<img hspace="0" align="right" src="http://greatcourse.cnu.edu.cn/dlxxxt/wlkc/xscg/x/exercise/ts.files/image002.jpg" width="180" height="153"/></span>成败的关键。然而，由于我们在工作开始之初并未协调好，矢量化前的栅格图的校准并不是很准确，且矢量化过程中存在误差，因此当十个小组将各自进行处理、修正后的矢量图集中时，发现图幅周边的接边处或错开、或重叠，且图中误差程度在几毫米甚至十几毫米以上（如图1所示），图幅接边工作无法继续。</p>这时，我们请教了李老师，老师为我们提供了一种方法，即按照地图的经纬度生成标准的接边框，将每个组的图幅与此边框建立拓扑，设置优先级，保证矢量图以此边框为边界。这为我们提供了一个很好的思路，工作继续开展。 <p></p> <p><b>2.2 </b><b>图幅拼接的步骤</b></p> <p><b>2.2.1</b><b>接边框的生成</b></p> <p>接边框的生成方法是多种多样的，我们是通过在ArcGIS中调用fishinet插件，输入成图范围左下角的经纬度坐标，设置图框数目为三行四列，且计算每个图框的长度、宽度（均以经度、纬度表示），系统自动生成。在这个过程中，须注意的是经纬度的坐标须将分、秒转换到度，因此会存在一些误差，若通过自己编程来实现，可以将其转换到大地坐标系，这样更为准确，但对于我们现阶段来说比较困难，且费时费力，因此这次没有采用。此外，在ArcMap中有生成接边图的工能，结果与使用插件的效果相似。</p> <p><b>2.2.2</b><b> </b><b>图幅与边框的校准</b></p> <p><b>方法（</b><b>1</b><b>）</b>：<b>建立拓扑</b></p> <p>新建一个Geodatabase ，在里面新建要素集，在要素集导入标准图框中的shape 文件坐标属性，将要拼接的两幅图中导入到新建的Geodatabase中。</p> <p>打开ArcMap，加载新建的面层图及标准图框的面层，复制图所在的边框在新建的图层里。在ArcCatalog中为每幅小图及它相应图框建立拓扑关系。设置拓扑容差，把边框优先级设为1，地块优先级为2。添加拓扑规则：边框与地块图层之间：必须覆盖；面块图层：不能重叠（面—面），不能有缝隙（面—线）。将要拼接的两幅图的拓扑添加进来，利用<span style="COLOR: black" lang="EN-US">ArcToolbox中<span style="COLOR: black" lang="EN-US">Data Management toolbox > General > Append，选择其中的“合并图层”，系统自动合并图层。</p> <p>然而结果却相当的不理想，尽管面层图的边框能与接边图完全吻合，但代价就是面层图里面的所有面层全部错位、变形。然后，我们尝试了不同的规则，包括接边线层与面状图层的互相重叠，且面状图层不能重叠或覆盖，并设立了不同的容差范围，依旧效果不佳。</p> <p>由此得出结论：这种方法仅适用于基本重叠、一致的两个面层。</p> <p><b>方法（2</b><b>）：仿射变化<br/></b>调用Spacial Ajustment工具，对矢量线层图开始编辑，打开捕捉（snapping），Set Ajust Data中All features in these 选择矢量图，打开Adjustment Properties中Source Layer > 矢量线层图，target Layer>接边条，然后分别对应四个角点进行对准（如图2、图3所示），最后Adjust，结果如图4。<br/><br/> <img hspace="12" alt="文本框: " src="http://greatcourse.cnu.edu.cn/dlxxxt/wlkc/xscg/x/exercise/ts.files/image003.gif" width="234" height="162"/> <b><img src="http://greatcourse.cnu.edu.cn/dlxxxt/wlkc/xscg/x/exercise/ts.files/image004.jpg" width="246" height="155"/></b><br/> <b> <img src="http://greatcourse.cnu.edu.cn/dlxxxt/wlkc/xscg/x/exercise/ts.files/image005.jpg" width="554" height="376"/></b> </p><br/> 图4 校正结果<b> </b> <p></p><br clear="all"/> <p></p> <p></p> <p>但这样的变化依然不会严丝合缝的对准接边图，仍需再对其进行拓扑、查错，将原矢量图的边框删除，用接边图代替，对其建立拓扑，人工对照地图底图对其进行纠正，保证图内没有断点。</p> <p><b>2.2.3</b><b>接边点匹配</b></p> <p>将10幅单图按此方法进行校准，并利用拓扑、设立规则保证其没有错误，以此保证错误尽量在单图幅作业中纠正，再将其集合在一起。此时，尽管10幅单图已解决了图幅重叠的问题，但依然会存在接边线处权属界限、道路等要素的错位，因此得对其进行手工匹配。</p> <p>根据《土地利用现状调查规程》，线状地物图幅接边误差应限制在1.5mm以内，因此在拼接过程中，应根据底图接边，尤其是控制区（行政村）的接边、权属界线的接边和图斑界线的接边。</p> <p>通过查阅一些参考资料，并根据实际情况对其进行匹配，其方式包括趋势接边、非趋势接边、直接接边。</p> <p><img hspace="12" alt="文本框: " align="right" src="http://greatcourse.cnu.edu.cn/dlxxxt/wlkc/xscg/x/exercise/ts.files/image006.gif" width="318" height="162"/>（1） 趋势接边</p> <p></p> <p>如图5，这种方法可将误差分配给街边点的毗邻点，保持对象的大体趋势不变。</p> <p>（2）非趋势接边</p> <p><img hspace="12" alt="文本框: " align="right" src="http://greatcourse.cnu.edu.cn/dlxxxt/wlkc/xscg/x/exercise/ts.files/image007.gif" width="292" height="117"/>如图6，这是一种传统的匹配方式，只是改变接边点的首点或末点坐标值，</p> <p></p><br clear="all"/> <p>（3）直接接边</p> <p><img hspace="12" align="right" src="http://greatcourse.cnu.edu.cn/dlxxxt/wlkc/xscg/x/exercise/ts.files/image008.jpg" width="235" height="150"/></p> <p>如图7，当接边处的物体时建筑物时，不能存在拐点，则可直接相连。</p> <p></p><br clear="all"/><b>3 </b><b>注意问题：</b> <p></p> <p><b>3.1</b><b><span style="FONT-FAMILY: 宋体; COLOR: black">图幅接边时的注意事项</b></p> <p>1 <span style="FONT-FAMILY: 宋体; COLOR: black">拼合前应保证各个图幅中不存在拓扑错误，以此将其错误尽量在单图幅作业中纠正；</p> <p>2 在使用Extent/Trend时，必须把图放大到一定范围，否则不会有理想的效果；</p> <p>3 必须保证各图幅接边处的线是连接的，否则将有图斑丢失；且各图幅的边框要一致、重合，否则在将属性相同的地块合并时，中间的边框无法消除。</p> <p><b>3.2 </b><b>整个建库工作的心得、体会</b></p> <p>1 地图显示问题 边框显示的错位</p> <p>2 TIFE图与矢量图的配准 用Georeferencing 对其校准后，再次打开时依旧错位</p> <p>3 在土地利用建库之前，要有瞻前顾后的眼界，有一个宏观的整体思路，这样才能保证在工作中少走弯路，不要在校准前单为生成土地利用类型而提取出面层，例如，我们组在进行矢量化之后并未着急提取图中的道路、各种土地利用类型的斑块边界，而是将整个图层进行拓扑，逐个进行修改，在保证矢量图没有边线错误时再进行下一步操作。这看似有些繁冗和多余，却为你的后续工作提供了不尽的便利，正可谓磨刀不误砍柴工。通过建立Datebase将这幅矢量图生成面层（利用拓扑检查，只需保证线层图无错，面层图基本上不会出现任何问题），根据栅格图依次进行属性的输入（包括土地利用类型和隶属行政区），到此时，你的工作也完成了八成，因为，以这幅图为基础，只需对其属性进行选择和地物融合，便可生成满足任意要求的文件，包括行政图、土地利用图、甚至于某个县或村的土地利用分布图，及其报表。</p> <p>4 在每一步中，都必须注意到容差这一问题，因为不论是从面到线还是由线生成面，都有拼接不上的可能性发生。而且，要时刻对自己每一步的进程进行存储整理，保证在后续工作中一旦操作失误，仍能及时进行补救。</p> <p>5 当分组完成任务时，一定要注意组与组之间的协调与配合，切忌埋头苦干，直到最后一步——图幅接边拼合时才互相交流，这样必然会问题重重。</p> <p style="TEXT-ALIGN: left; TEXT-AUTOSPACE: " align="left">6 应当尽量使用简便易行的方法：例如，可以在建立网格时需将控制点的经纬度装成平面的坐标。为此根据地图的投影带号用<span style="FONT-FAMILY: TimesNewRoman" lang="EN-US">Microsoft VC++6.0编制了地理坐标到平面直角坐标转换的程序。在属性输入时，</p> <p style="TEXT-ALIGN: left; TEXT-AUTOSPACE: " align="left">7 空间处理向导是<span style="COLOR: black" lang="EN-US">ArcMap 8.x 提供的一个工具，它提供了两个图层的融合（<span style="COLOR: black" lang="EN-US">Dissolve）、合并<span style="COLOR: black" lang="EN-US">(Merge)、裁剪<span style="COLOR: black" lang="EN-US">(Clip)、联合<span style="COLOR: black" lang="EN-US">(Union)以及相交<span style="COLOR: black" lang="EN-US">(Intersect)等操作。<span style="COLOR: black" lang="EN-US">ArcMap 9.0中不再提供这个工具，而已经被<span style="COLOR: black" lang="EN-US">ArcToolbox中的独立的工具取代。在<span style="COLOR: black" lang="EN-US">ArcToolbox中，这些新的工具位于：<span style="COLOR: black"> </p> <p style="TEXT-ALIGN: left; TEXT-AUTOSPACE: " align="left"> <span style="COLOR: black"> 融合（<span style="COLOR: black" lang="EN-US">Dissolve）<span style="COLOR: black" lang="EN-US">: Data Management toolbox > Generalization > Dissolve</p> <p style="TEXT-ALIGN: left; TEXT-AUTOSPACE: " align="left"> <span style="COLOR: black"> 合并<span style="COLOR: black" lang="EN-US">(Merge): Data Management toolbox > General > Append </p> <p style="TEXT-ALIGN: left; TEXT-AUTOSPACE: " align="left"> <span style="COLOR: black"> 裁剪<span style="COLOR: black" lang="EN-US">(Clip): Analysis toolbox > Extract > Clip </p> <p style="TEXT-ALIGN: left; TEXT-AUTOSPACE: " align="left">相交<span style="COLOR: black" lang="EN-US">(Intersect): Analysis toolbox > Overlay > Intersect</p> <p style="TEXT-ALIGN: left; TEXT-AUTOSPACE: " align="left"> <span style="COLOR: black"> 联合<span style="COLOR: black" lang="EN-US">(Union): Analysis toolbox > Overlay > Union</p> <p><b>参考资料：</b></p> <p>《地理信息系统中多图幅接边的设计与实现》 赵江洪</p></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span> |
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