基于ArcGIS的广州市三调耕地坡度分级技术研究

常德娥，张 婷

（1.广东工贸职业技术学院，广东 广州 510510；2.广东省国土资源信息中心，广东 广州 510075）

0 引言

随着第三次全国土地调查的开展，为了保证我国的土地资源实现可持续利用，增加土地利用率，提高耕地面积，将GIS技术引入土地整理规划中已是一种必然的趋势。

本次研究采用1∶1万比例尺DEM数据制作坡度分级图，详尽地反映每一图斑的坡度情况，并根据土地调查数据，制作出耕地坡度分级图［4-5］。

1 概述

1.1 坡度及耕地坡度

坡度是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。坡度是地表单元陡缓的程度，通常把坡面的垂直高度和水平距离的比值称为坡度。地面中坡度是比较重要的地形定量指标，它可以衡量水土流失、江河泥沙等。

耕地坡度分级是依耕地所处地势的坡面坡度，按对耕地利用的影响限制程度而划分的级别。

1.2 耕地坡度分级方法

本文基于DEM模型和土地调查数据生成耕地坡度图，人工干预少，受客观因素影响也较少，现势性强，并基于ArcGIS软件搭建处理模型，提高了数据处理的工作效率和准确度［6］。

1.3 耕地坡度分级要求

参照《第二次全国土地调查技术规程》［7］中规定的坡度分级标准，按照《第三次全国国土调查技术规程》［8］中规定的耕地坡度分级要求进行分级，如表1所示。耕地坡度分级要求原则上不打破调查的耕地图斑界线，每个耕地图斑确定一个坡度级，当调查的耕地图斑涉及两个以上坡度级时，面积最大的坡度级为该耕地图斑的坡度级。

表1 耕地坡度分级

2 数据分析

2.1 研究区介绍

本文以广州市为例说明耕地坡度分级方法的实施流程。广州属于丘陵地带，地势东北高、西南低，背山面海，最高海拔为1 210 m。

广州市辖11区，总面积7 434.4 km2，2019年末耕地总资源92 396 hm2，常用耕地面积90 696 hm2［水（旱）田72 617 hm2，旱地18 079 hm2］（数据来源于《广州市统计年鉴2020年》）。

1.3 设备匹配 由于等离子电切手术需要在导电溶液中进行组织切割，漏电可能威胁患者及术者安全[1]；高温及强电流可能导致电切环熔断及刀头脱落。因此，等离子发生器及电切环应选用合格的设备。

2.2 技术路线

本研究的技术路线如图1所示，主要流程包括坡度分级及耕地坡度分级两个流程。

图1 技术路线

2.3 耕地坡度分级具体过程

2.3.1 坡度分级

（1）DEM拼接、裁剪。在ArcGIS软件中，加载分幅DEM数据，按行政区进行镶嵌操作，生成各区镶嵌DEM数据，然后对广州市各行政区划边界进行外扩，使用各行政区划外扩数据对镶嵌的各区DEM数据进行裁剪，生成各区DEM数据。DEM拼接、裁剪模型如图2所示。

图2 DEM拼接、裁剪模型

（2）计算坡度。根据各区DEM数据，进行各区坡度计算，并按坡度分级要求对坡度计算结果进行坡度重分类，生成各区坡度分级栅格图；使用栅格转矢量工具，将各区坡度分级栅格转为各区坡度分级矢量数据，使用字段“坡度级别”表示坡度分级，别名为PDJB，字段类型为TEXT，长度为2，最后对各区坡度分级矢量数据根据字段“坡度级别”进行图斑融合，如图3所示。

图3 生成各区坡度分级矢量数据模型

（3）制作坡度分级图。首先使用消除工具对融合后的结果图斑进行细小图斑合并，并对合并后的结果反复进行消除操作，直至所有细小图斑均完成合并为止，如图4所示。

图4 细小图斑合并模型

然后对坡度图斑界线进行平滑处理，如图5所示。

图5 图斑面界线平滑

最后对坡度图斑界线平滑结果进行拓扑检查、裁剪等处理，生成各区坡度分级图数据PDT。

2.3.2 耕地坡度分级

（1）地类图斑数据提取耕地图斑。首先在地类图斑数据DLTB中添加“一级地类编码”字段，字段类型为TEXT，然后使用计算字段工具计算“一级地类编码”字段的值，取字段“地类编码”的前两位生成一级地类编码，表达式为Left（［地类编码］，2）；然后提取“一级地类编码”值为“01”的地类图斑，即为耕地图斑，表达式为一级地类编码=‘01’；最后为生成的耕地图斑添加“标识码”字段，字段别名为BSM，字段类型为Int，并为“标识码”赋唯一值。“标识码”字段用于识别每一个耕地图斑，最终生成的耕地图斑数据为GDTB，如图6所示。

图6 地类图斑提取耕地图斑

（2）对耕地图斑数据GDTB进行分区裁剪，生成各区耕地图斑，如图7所示。

图7 提取各区耕地图斑

（3）各区坡度数据与耕地图斑数据进行交集制表，筛选生成耕地坡度级汇总表，最后通过连接字段确定每一耕地图斑的坡度分级，如图8所示。

图8 提取各区耕地图斑

①交集制表。

使用交集制表工具，对各区坡度图数据和耕地图斑数据进行交集制表，并汇总每一耕地图斑内各坡度级的面积。在交集制表工具中输入区域要素为各区耕地图斑，区域字段为标识码（BSM）；输入类要素为各区PDT，类字段为坡度级别（PDJB）；求和字段为坡度图斑面积（PDTBMJ）。

因为在文件地理数据库中，集合函数AVG、COUNT、MIN、MAX和SUM只能用在标量子查询内，而不能使用IN谓词。接下来在使用表筛选工具生成耕地坡度级时需要使用IN谓词，因此需要将交集制表结果保存在个人地理数据库中。交集制表结果示例如表2所示。

②表筛选。

使用表筛选工具，对交集制表结果进行筛选。每一耕地图斑筛选面积最大的坡度级，即为该耕地图斑的坡度级，如表2中耕地标识码为1的耕地图斑的坡度级别为最大面积18所对应的坡度级2。表筛选工具的筛选表达式如下：

表2 交集制表结果示例

［坡度图斑面积］IN（SELECTMAX（［坡度图斑面积］）FROMGDPDJ_HZGROUPBY［标识码］）

③连接字段。

通过使用连接字段工具将耕地坡度汇总表与耕地图斑进行连接，追加每一耕地图斑的坡度级别信息。

在连接字段工具中，设置输入表为各区耕地图斑，输入连接字段为标识码（BSM），输出连接字段为标识码（BSM），连接字段为坡度级别（PDJB），将坡度级别追加在输入表（各区耕地图斑数据属性表）中，最后通过计算运算的方法将PDJB字段值赋值给耕地坡度级别字段（GDPDJB）。

（4）数据接边，制作耕地坡度分级图。将各区耕地坡度级别图斑进行接边，生成广州市耕地坡度分级图斑数据，并制作耕地坡度分级图。

3 结语

本文基于ArcGIS10.2软件，采用1∶1万DEM数据，对广州市各区土地坡度进行分级并依据土地调查数据提取耕地，在不改变耕地图斑的情况下，确定了耕地的坡度级别，制作了耕地坡度分级图。同时，在研究过程中，使用ArcGIS中的模型构建器构建了数据处理模型，让数据处理过程流程化、数据处理步骤清晰化。

在处理过程中特别需要注意的是表筛选工具的使用，需要关注不同地理数据库集合函数的使用，在文件地理数据库中，集合函数AVG，COUNT，MIN，MAX和SUM只能用在标量子查询内，而不能使用IN谓词，如果需要使用IN谓词，则需要将数据存储在个人地理数据库中。