基于ArcGIS10地形數(shù)據(jù)提取與分析

汪自勝

（舒城縣林業(yè)局，安徽六安231300）

基于ArcGIS10地形數(shù)據(jù)提取與分析

汪自勝

（舒城縣林業(yè)局，安徽六安231300）

本文以森林資源調(diào)查工作實踐為例，詳細(xì)總結(jié)了如何利用ArcGIS10軟件對紙質(zhì)地形圖，通過掃描、矢量化生成高程柵格數(shù)據(jù)；利用高程柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行等高線加密、高程統(tǒng)計、坡向和坡度分析，以及利用坡向、坡度等地形因子實現(xiàn)自動區(qū)劃圖斑的方法和過程。

森林資源調(diào)查；ArcGIS；地形；分析

地形因子是劃分森林資源調(diào)查圖斑的重要因子，在條件有限的情況下，我們經(jīng)常是利用紙質(zhì)地形圖，通過人工判定，來確定工作圖斑的海拔、坡向和坡度。準(zhǔn)確度受判定人員的業(yè)務(wù)水平影響較大。利用ArcGIS10的矢量化工具和地形數(shù)據(jù)分析工具，可以實現(xiàn)對圖斑地形因子的自動判讀，甚至可以自動區(qū)劃圖斑。

1 地形圖矢量化

要想利用計算機(jī)來進(jìn)行地形分析，首先應(yīng)對紙質(zhì)地形圖進(jìn)行掃描矢量化，將其轉(zhuǎn)化成計算機(jī)可以識別的數(shù)據(jù)格式（見圖1）。

地形圖矢量化前，需要將紙質(zhì)圖掃描成灰度柵格圖像，并對柵格圖像進(jìn)行二值化處理。

在ArcMap中對柵格圖像進(jìn)行符號化處理。分類方法：手動；類別數(shù)：2；調(diào)整中斷值，直到滿意為止，記錄下中斷值。

重分類。利用ArcToolbox工具箱中的“空間分析-重分類”工具，根據(jù)記錄的中斷值，對圖像進(jìn)行重分類，生成二值圖（見圖2）。

矢量化。加載用來保存矢量化成果的點、線要素類文件，在編輯狀態(tài)下，運用ArcScan工具開始矢量化。

（1）根據(jù)矢量化點、線的柵格寬度，在矢量化設(shè)置中設(shè)置理想的最大線寬等參數(shù)?？梢栽谕瓿稍O(shè)置后，運用“顯示預(yù)覽”功能來查看參數(shù)設(shè)置是否合理（見圖3）。

（2）運用“在區(qū)域內(nèi)部生成要素”工具選擇要矢量化的區(qū)域，在彈出的模板對話框中，對點、線要素的模板采用默認(rèn)設(shè)置，完成自動矢量化。

（3）運用編輯工具清理掉錯誤短線和噪點，對斷開的地方等進(jìn)行修補(bǔ)。

（4）將等高線、道路和水系地物進(jìn)行分層，分別保存到等高線、道路、水系要素類中。

（5）采集獨立的高程點，保存到高程點要素類中。

（6）輸入等高線、高程點的高程值。

（7）根據(jù)矢量圖的輪廓創(chuàng)建一個邊界面要素類（見圖4）。

2 生成高程柵格數(shù)據(jù)

利用ArcToolbox工具箱中的“3D Analyst工具-柵格插值”下面的“地形轉(zhuǎn)柵格”工具，實現(xiàn)利用高程點、等高線生成高程柵格數(shù)據(jù)。在“輸入要素”中選擇等高線、高程點和邊界要素。高程字段為存貯高程值的字段“高程值”；類型分別選擇“Contour”（高程等值線）、“PointElevation”（高程點）和“Boundary”（邊界）；在“輸出表面柵格”中輸入存貯位置和文件名，“輸出像元大小”選擇合適值，生成高程柵格數(shù)據(jù)（見圖5）。

3 地形數(shù)據(jù)分析

根據(jù)高程柵格數(shù)據(jù)可以輕松完成等高線加密、統(tǒng)計高程、坡度分析、坡向分析、自動區(qū)劃圖斑等工作。

3.1 等高線加密

利用ArcToolbox工具箱的“Spatial Analyst工具-表面分析”下的“等值線”工具可以完成等高線加密。本例中原圖紙的等高距為10 m，將其加密為2.5 m的等高距。打開“等值線”工具，在“輸入柵格”中選擇高程柵格數(shù)據(jù)文件“高程柵格”；在“輸出折線要素”中輸入保存等高線要素的文件位置和文件名；在等值線間距中輸入“2.5”；運行工具生成等高距為2.5米的等高線圖(見圖6)

3.2 統(tǒng)計高程

利用ArcToolbox工具箱的“Spatial Analyst工具-區(qū)域分析”下的“以表格顯示分區(qū)統(tǒng)計”可以統(tǒng)計圖斑的平均高程、最小高程、最大高程等。在“輸入柵格數(shù)據(jù)或要素區(qū)域數(shù)據(jù)”中選擇需要提取高程值的“區(qū)劃圖斑”面要素類，在“區(qū)域字段”中選擇統(tǒng)計單位“XBH”（圖斑號）；在“輸入賦值柵格”中選擇高程柵格數(shù)據(jù)“高程柵格”；在“輸出表”中輸入生成的圖斑高程登記表的位置和文件名“海拔提取”；在“統(tǒng)計類型”中選擇“ALL”，運行工具，生成圖斑的高程MIN（最小），MAX（最大），MEAN（平均）值表（見圖7）。

3.3 坡向、坡度分析

利用ArcToolbox工具箱的 “Spatial Analyst工具-表面分析”下的“坡向”和“坡度”工具，可以根據(jù)高程柵格生成坡向、坡度柵格。

（1）生成坡向柵格。啟動“坡向”工具后，在“輸入柵格”中選擇存貯高程柵格數(shù)據(jù)文件“高程柵格”；在“輸出柵格”中輸入保存位置和文件名，生成坡向柵格（見圖8）。

（2）生成坡度柵格。同“生成坡向柵格”方法基本相同，啟動“坡度”工具，在“輸入柵格”中選擇存貯高程柵格數(shù)據(jù)文件“高程柵格”；在“輸出柵格”中輸入保存位置和文件名，“輸出測量單位”選擇默認(rèn)值“DEGREE”（度）；“Z因子”選擇默認(rèn)值“1”，生成坡度柵格（見圖9）。

（3）統(tǒng)計圖斑坡向、坡度。與“統(tǒng)計高程”的方法一樣，用“以表格顯示分區(qū)統(tǒng)計”，在“輸入賦值柵格”中分別選擇“坡向柵格”和“坡度柵格”；在“輸出表”中分別輸入“坡向提取”和“坡度提取”，完成圖斑的坡向和坡度統(tǒng)計（見圖10、圖11）。

4 自動區(qū)劃圖斑

坡向、坡度等地形因子是區(qū)劃圖斑的重要依據(jù)之一。利用地形分析生成的“坡向柵格”和“坡度柵格”可以實現(xiàn)自動按坡向、坡度因子區(qū)劃圖斑。

4.1 重分類

根據(jù)林業(yè)調(diào)查的坡向、坡度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，對坡向柵格和坡度柵格,利用ArcToolbox工具箱中“3D Analyst工具-柵格重分類”下的“重分類”工具，按下表1對坡向柵格和坡度柵格執(zhí)行重分類,分別生成“坡向重分類”和“坡度重分類”柵格數(shù)據(jù)（見圖12、圖13）。

表1 坡向、坡度柵格重分類表

4.2 疊加分析

將坡向、坡度柵格利用ArcToolbox工具箱中的“Spatial Analyst工具-地圖代數(shù)”下的“柵格計算器”,通過柵格運算，在公式窗口中輸入“坡向重分類*10+坡度重分類”；在“輸出柵格”中輸入保存位置和文件名“坡向坡度疊加”，生成坡向坡度疊加?xùn)鸥瘢ㄒ妶D14）。

4.3 自動生成區(qū)劃圖斑要素

根據(jù)坡向坡度疊加?xùn)鸥?，利用ArcToolbox工具箱中“轉(zhuǎn)換工具-由柵格轉(zhuǎn)出”下的“柵格轉(zhuǎn)面”工具，在“輸入柵格”中選擇“坡向坡度疊加”；在“輸出面要素”中輸入保存位置和文件名“自動區(qū)劃圖斑”；勾選“簡化面”，生成“自動區(qū)劃圖斑”面要素（見圖15）。

4.4 消除細(xì)碎

通過屬性表選擇“自動區(qū)劃圖斑”面積小于“667m2”的細(xì)碎圖斑，利用ArcToolbox工具箱中“數(shù)據(jù)管理-制圖綜合”下的“消除”工具，消除掉細(xì)碎部分（可能需要多次操作），得到根據(jù)坡向、坡度自動區(qū)劃出來的圖斑成果圖（見圖16）。

5 結(jié)束語

本文只是探討了利用紙質(zhì)地形圖經(jīng)過掃描、矢量化、地形分析完成高程柵格創(chuàng)建，實現(xiàn)等高線加密、統(tǒng)計高程、坡向、坡度、并利用坡向、坡度自動區(qū)劃圖斑的方法。在森林資源調(diào)查實踐中，我們可以在利用衛(wèi)星遙感影像完成林相圖區(qū)劃的基礎(chǔ)上，再通過高程柵格，細(xì)劃林相圖，將圖斑區(qū)劃得更加科學(xué)合理，并對圖斑完成地形因子的自動填寫。

（責(zé)任編輯：楊婷婷）

省暨合肥市黨政軍領(lǐng)導(dǎo)與干部群眾參加義務(wù)植樹。3月23日上午，省委書記張寶順、省長王學(xué)軍、省政協(xié)主席王明方、省委副書記李錦斌和省幾大班子負(fù)責(zé)同志和省市直機(jī)關(guān)干部群眾、在肥部隊官兵1200余人，來到合肥市廬陽區(qū)廬州森林公園參加一年一度的義務(wù)植樹活動，為推進(jìn)生態(tài)安徽建設(shè)揮鍬添綠。經(jīng)過一上午緊張勞動，共栽植欒樹、玉蘭、茶花、紅葉石楠等4000余株。

我省確定2015年千萬畝森林增長工程建設(shè)任務(wù)。3月23日下午,省千萬畝森林增長工程建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組召開第三次全體會議。會議確定2015年全省千萬畝森林增長工程建設(shè)任務(wù)是：完成造林10.21萬多公頃，力爭2個市通過國家森林城市驗收，創(chuàng)建省級森林城市5個、森林城鎮(zhèn)60個，與美好鄉(xiāng)村建設(shè)同步創(chuàng)建一批森林村莊，建設(shè)森林長廊示范段950公里，深入推進(jìn)“三線三邊”綠化提升行動。

全省超額完成2014年森林增長工程建設(shè)任務(wù)。2014年，全省各地按照千萬畝森林增長工程建設(shè)的總體部署，堅持科學(xué)實施，創(chuàng)新發(fā)展，調(diào)動各種社會主體參與工程建設(shè)，全力打好春季造林“突擊戰(zhàn)”和三項創(chuàng)建“攻堅戰(zhàn)”，共完成新造林15.1萬公頃，占計劃任務(wù)的105.7%，超額完成省政府下達(dá)的年度計劃任務(wù)。工程造林質(zhì)量穩(wěn)步提升，造林面積合格率達(dá)98.5%，比上年提高1.7個百分點；平均造林成活率達(dá)到91.5%，比上年提高2.1個百分點。合肥、安慶兩市榮獲“國家森林城市”稱號；創(chuàng)建森林城市10個、森林城鎮(zhèn)139個、森林村莊855個；創(chuàng)建森林長廊示范段1800.7公里。

全省各級團(tuán)組織積極開展2015年度青少年植樹活動。為貫徹落實黨的十八大關(guān)于大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略部署，教育引導(dǎo)青少年增強(qiáng)愛綠植綠護(hù)綠意識，團(tuán)省委聯(lián)合省綠化委、省林業(yè)廳共同開展“保護(hù)母親河美麗中國夢——2015年度青少年植樹行動”，自2月份活動部署以來，全省各級共青團(tuán)組織積極行動，廣泛組織發(fā)動青少年參加義務(wù)植樹活動。3月25日，“保護(hù)母親河 美麗中國夢”2015年度省暨合肥市青少年植樹活動在合肥市包河區(qū)淝河生態(tài)公園舉行，團(tuán)省委書記李紅，省林業(yè)廳黨組成員、巡視員程鵬，合肥市委常委、副市長江洪等與團(tuán)省委、團(tuán)合肥市委機(jī)關(guān)干部、青少年志愿者、安徽建筑大學(xué)學(xué)生代表、省林業(yè)廳義務(wù)植樹技術(shù)指導(dǎo)員等共150人參加植樹活動，栽植樹木近200棵，植樹面積10余畝。

合肥市“六個創(chuàng)新”驅(qū)動造林綠化快速發(fā)展。合肥市在千萬畝森林增長工程建設(shè)中，認(rèn)真落實省委、省政府部署要求，堅持“六個創(chuàng)新”驅(qū)動造林綠化快速發(fā)展，即：創(chuàng)新發(fā)展理念，科學(xué)統(tǒng)籌推進(jìn)，實現(xiàn)造林綠化由數(shù)量粗放型向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變；創(chuàng)新規(guī)劃設(shè)計，加大投入扶持，調(diào)動各類經(jīng)營主體參與造林的積極性；創(chuàng)新管理體制，保障發(fā)展環(huán)境，形成全社會綠化創(chuàng)業(yè)的濃厚氛圍；創(chuàng)新建設(shè)機(jī)制，發(fā)展林業(yè)產(chǎn)業(yè)，提升林業(yè)資源活力；創(chuàng)新方式方法，攻克重點難點，實現(xiàn)點、線、面造林綠化整體推進(jìn)；創(chuàng)新服務(wù)理念，促進(jìn)農(nóng)民增收，加快城鄉(xiāng)綠化一體化。

泗縣高標(biāo)準(zhǔn)打造森林長廊示范工程。去冬今春以來,泗縣把高標(biāo)準(zhǔn)森林長廊建設(shè)作為森林增長工程重點,把“三線三邊”綠化提升作為推動工程建設(shè)的重要抓手，進(jìn)一步加大投入，優(yōu)化工程設(shè)計,落實責(zé)任機(jī)制,強(qiáng)化督查指導(dǎo)和成果管護(hù),沿徐明高速公路、彩虹大道、宿靈泗快速通道、新汴河等，高標(biāo)準(zhǔn)打造森林長廊示范工程。其中新建森林長廊示范段81.5公里,造林面積達(dá)1.14萬畝,占今春全縣新造林面積的49.8%。

潘集區(qū)陶郢村創(chuàng)建森林村莊闖新路?；茨鲜信思瘏^(qū)古溝回族鄉(xiāng)陶郢村地處淮潘公路兩側(cè)，以前村里村外違章建筑和垃圾隨處可見，是典型的臟亂差村。去年10月份以來，該村以美好鄉(xiāng)村建設(shè)為抓手，以村莊綠化為突破口，全力創(chuàng)建省級森林村莊。今春該村整理出綠化用地47塊102.43畝，已全部營造村莊片林，栽植各類樹木5900株。目前，該村面貌煥然一新，并順利通過了潘集區(qū)森林村莊考評組的驗收。

蚌埠市著力打造高標(biāo)準(zhǔn)綠化防護(hù)帶。蚌埠市以千萬畝森林增長工程建設(shè)為契機(jī)，結(jié)合“三線三邊”環(huán)境整治，以增量提質(zhì)為核心，以機(jī)制創(chuàng)新為動力，以高速公路和國省道兩側(cè)森林長廊示范段建設(shè)為突破口，堅持因地制宜，生態(tài)優(yōu)先，建設(shè)布局合理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、效益突出、覆蓋城鄉(xiāng)的高標(biāo)準(zhǔn)綠化防護(hù)林帶體系。2014年以來，全市共完成林帶建設(shè)929.6公里，總面積達(dá)11.1萬畝，占兩年新造林面積的46.4%。其中，以國省道為主的森林長廊示范段284公里。該市已全面完成境內(nèi)六條國省干道兩側(cè)森林長廊建設(shè)任務(wù)。

（省森林增長辦）

S711

A

2095-0152（2015）02-0076-04

2015-02-25

2015-04-04

汪自勝（1972-），男，林業(yè)工程師，主要從事資源管理工作。E-mail:1286883819@qq.com