基于空间分析技术的低丘缓坡调查

李颀

摘要本文概述了空间分析技术在国土资源普查中应用。结合某省区的国土资源普查工作，针对低丘缓坡地貌的具体特例，重点阐述采用ARCGIS空间分析技术在该项调查中的应用及主要特点。

关键词国土资源普查；低丘缓坡；ARCGIS空间分析

中图分类号：P285文献标识码： A

引言

随着社会经济的不断可持续发展，城镇城市化过程的不断推进，对土地资源的需求和土地资源功能的开发将日益紧迫。开发利用低丘缓坡对合理利用该地貌区的土地资源，优化土地资源配置，科学制定长期发展规划，促进该区的社会经济发展具有重要意义。基于上述需求，进行区域低丘缓坡土地资源调查，给出相关的定量化指标及评价，是低丘缓坡土地资源利用和开发的必不可少的先行和基础性工作。本文结合某省区域内的低丘缓坡土地调查项目的实施，重点阐述ARCGIS空间分析技术在该项目的应用和主要特点。

1 任务主要内容及技术要求

1.1 任务内容

任务来源于国土部门，主要任务是对全省范围内，海拔高度以各个县区为独立起算点，对高差在300米以内、图斑面积2公顷以上，地面坡度为6°～25°之间的可利用土地进行全面普查。

1.2 技术要求

数学基础：平面坐标系为1980西安坐标系。高程基准为1985国家高程基准。地图投影 采用高斯-克吕格投影，按3°分带。

DEM采用地形图扫描矢量化，以县区为单位，外扩100米进行裁切；数据文件格式为国家空间数据交换格式。

坡度分为两级，分别为6°～15°、15°～25°。

高程点，等高线采集精度满足1:10000地形图图式标准，DRG数据图像分辨率不低于300dpi，平面精度偏差不大于1.0米，点要素的位置采集偏差不大于图上0.1mm，线要素的采集偏差不大于图上0.15mm，DEM按5*5米网格大小内插，要求满足格网点高程中误差平地1.0 m，丘陵地2.5 m，山地5.0 m。

2 技术路线与工作流程

2.1 技术路线

本次低丘缓坡调查主要运用1：10000DEM数据为数据源，应用ArcGIS软件，对地面坡度为6°～ 25°低丘缓坡地进行空间分析，应用先进的算法进行坡度分析，再与二调数据库叠加，建立全省坡度数据和坡度级别数据库，最后生成分类面积统计表，为全省土地更新调查数据库提供统一格式的空间坡度数据和低丘缓坡分类面积汇总表。

2.2 技术流程

低丘缓坡调查的主要步骤有高程数据提取、DEM数据制作、DEM数据检查、坡度空间分析、坡度分级及计算、栅格矢量化、入库汇总、成果提交等。

3 主要工作内容

3.1 DEM生成

（1）利用ArcGIS软件对高程数据构TIN，并将构成的TIN与等高线以不同颜色叠合显示，检查三角网与等高线之间关系的合理性。

（2）构TIN前期，在保证高程数据准确性的前提下，对同一条等高线上采样间距过大的高程点进行内插加密处理，避免出现三角形跨越等高线。

（3）构TIN后应检查其合理性，并作优化处理。将TIN与等高线用不同颜色叠合显示作屏幕检查，对不合理的平三角形进行加高程点编辑，然后再重新构TIN。对跨越中间等高线而构成的非等坡三角形进行检查和加点处理。

（4）检查DEM生成反生等高线与原始数据的套合精度，如出现不符值，应进行检查，合格后，重新生成DEM。

3.2坡度分析

（1）坡度定义：表示地表面该点在特定区域内倾斜程度的一个量, 定义为水平面与局部地表面之间的夹角。

图1

（2）采用方法：国际通用算法——Horn算法。

（3）算法解析：该算法采用计算时采用3×3窗口（见图2），利用坡度计算模型（见表1），使用八个邻接单元，并且对四个直接邻接单元的权重值取2，而四个角落单元的权重值取1，用下式计算图1中e的坡度θ：

坡度计算公式：

式中、分别表示x，y方向的偏导数，P为坡度。

图2中G表示格网尺寸。ei（i=1，2，…，8）分别表示中心点e 周围格网点的高程。

图2计算格网示意图

表1坡度计算模型

(e1-e3)/2G (e4-e2)/2G

(e8-e7+2(e1-e3)+e5-e6)/8G e7-e6+2(e4-e2)+e8-e5)/8G

(e8-e7+e1-e3+e5-e6)/8G (e7-e6+e4-e2+e8-e5)/8G

（4）计算步骤：

①用ArcToolBox中3D Analyst Tools–>Raster Surface–>slope工具，计算坡度值。

②分类用ArcToolBox中3D Analyst Tools–>Raster Reclass工具进行坡度分级，分为1°～6°、6°～15°、15°～25°、25°以上四级。

③滤波法去除分布明显的不自然条带和三角形。使用ArcToolBox中3D Analyst Tools–>Spatial Analyst Tools–>Neighborhood–>Focal Statistics工具进行处理。经过滤波处理后，形成最终的Grid坡度分级数据。

④将Grid转化为多边形。

⑤将Arc数据文件转成shape格式文件。

3.3 入库汇总及质量检查

（1）入库汇总：将形成的各类shape格式文件导入二调数据库，并与所调查区域相关信息数据相融合，并输出相应的面积统计报表。

（2）质量检查：主要包括①矢量数据的质量检查，②DEM质量检查，③DEM的质量控制，④坡度计算的质量控制，⑤成果数据检查等，以确保成果的精度及可靠性。

4 结语

综上所述，应用ArcGIS空间分析技术可有效的进行低丘缓坡的调查及管理工作。与传统的手作业相比，采用 ArcGIS空间分析技术能快速、成批量的进行生产作业，具有工期短、成图快，效率高的特点。可有效的对低丘缓坡进行分级，形成的数据产品精度高，并能满足不同的业务需求。

参考文献：

[1]辽宁省国土资源厅．辽宁省低丘缓坡调查技术设计书.2010.

[2] 廖光斌，陈元增．基于矢量TIN模型区域地表坡度分析程序的实现[J].测绘通报,2007年12期.

[3] 滕利强，王亮．AreGIS空间分析功能在流域坡度分析中的应用[J].中国水土保持, 007年4期.