CN106897445A - 一种基于ArcGIS的改进边界划定操作的新型方法 - Google Patents

一种基于ArcGIS的改进边界划定操作的新型方法 Download PDF

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孙荣泽
宋彦
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Abstract

本发明公开了一种基于ArcGIS的改进边界划定操作的新型方法，属于边界操作技术领域。本发明结合生产实际需要,对农村土地调查中的基本农田保护区的界址线描述算法进行分析和设计,并通过GIS的二次开发,对数据库进行统一处理,最终实现界址线走向描述自动填写。一方面提高了生产工作效率,另一方面保证了数据的正确性。

Description

一种基于ArcGIS的改进边界划定操作的新型方法
技术领域
本发明属于边界操作技术领域，涉及一种基于ArcGIS的改进边界划定操作的新型方法。
背景技术
基本农田是按照一定时期人口和社会经济发展对农产品的需求,依据土地利用总体规划确定的不得占用的耕地；而基本农田保护区是指对基本农田实行特殊保护而依据土地利用总体规划和依据法定程序确定的特殊保护区域。随着数字测绘技术的不断发展,地籍测绘已经取得很多技术上的进步,卫星定位***和遥感影像的使用,大大提高了土地采集成图的效率；同时土地测量与GIS等数据软件的结合使用,有效提高了实际作业效率。
目前基本农田信息化建设已经取得一定的进展，在实际的项目中能够获得地类图斑、基本农田保护区、线状地物数据。其中地类图斑、基本农田保护区以及线状地物等都是由专业的部门进行精确测绘得到，而在对基本农田边界的描述主要是描述清楚基本农田边界处于哪一个地块(由地类图斑数据得到)以及每一个界址点周边有的明显地物(线状地物)。
在ArcGIS的操作中，基本农田保护区界线被众多界址点分割为相应的多段界址线。这些界址点、界址线包含了边界范围描述的所有信息，界址点及线的信息的准确性决定了边界范围描述的完整性；在边界操作中，边界范围描述的详细程度受到界址点的数量及人工操作的影响。根据范围描述的规范可以发现，确定的界址点越多，需要进行描述的内容就越丰富，当然描述的也就越详细。
通常，完成界址点线信息的处理后，我们需要人工分析该信息，来描述边界走向。由于
基本农田数量庞大，人口逐个确定十分复杂，同时人工存在较高的主观性，比较容易产生错误。因此，为了保证边界范围描述的准确性，传统人工的方法所需工作量巨大且繁琐，扔易出现错误。以一块五十亩大小的区域作比较，对50个界址点进行人工操作描述需要至少六小时。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种基于ArcGIS的改进边界划定操作的新型方法，利用已经信息化了的数据来自动生成基本农田边界描述。本技术通过对界址点、界址线确定的边界描述的程序插件，能够对尽可能多的界址点进行描述，并将时间缩减到半小时以内(主要是前期准备工作耗时，生成描述文件只需几分钟)，极大地节省了人工所消耗的时间，降低人工误差不稳定因素，高效快速地生成边界范围描述文本，且保证了所描述得点位精度的准确率，边界附近地类信息的完整性。
其具体技术方案为：
将前期处理并继承边界附近的地类地物属性信息的基本农田保护片块图层、界址线图层、界址点图层导入ArcMap中，利用边界描述是使用具有特定属性的片段来表示的特点，通过分析多段的界址线以及界址点的方位、距离等属性，将基本农田保护片块图层包含的地类地物属性信息按界址点顺序导出，汇总后自动生成所需的基本农田边界描述文件。
一种基于ArcGIS的改进边界划定操作的新型方法，包括以下步骤：
步骤1、为了获得具有完整信息的基本农田边界线，需要对基本农田内外及边界上的地类图斑(线)、线状地物(线)进行筛选和剔除，使基本农田界线在保留基本信息的同时，继承边界附近的地类图斑、线状地物的部分属性信息。
首先，通过已有的基本农田划定纸质图件、土地利用现状图、调查地图等，判断基本农田保护区(面)是否与地类图斑(面)有交集。若有交集，则提取地类图斑的边界，将地类图斑转换成地类界线并建立图层，这里把这个图层命名为地类界线(线)。打开地类界线属性表，其中有Left_Fid和Right_Fid字段，分别表示该线段在原图层中的左边地类和右边地类。然后新建字段Left_DLMC和Right_DLMC，并将地类界线线图层关联到对应的面图层，分别使Left_Fid关联计算Left_DLMC、Right_Fid关联计算Right_DLMC，使得地类界线中的线能够继承边界左右地物的属性信息，如标识物坐标、河流、道路、林地等。
步骤2、经过1的运算，生成了大量的数据，这些数据并没有针对性这些重复数据并没有任何意义，并且增加了接下来的计算量，所以需要对重复数据、对地类界线(线)图层进行裁剪，以缩减运算数据量。在空间叠加分析中，混几何输入是将线要素类与面要素类相交并输出线要素，在这里输出的线要素是输入要素的线(地类界线线图层)与另一输入要素中的面(基本农田保护区)叠置的部分。
通过相交运算将地类界线图层(线)与基本农田图层(面)进行叠加分析，将两个图层中空间关系能够相交的部分提取出来，单独生成一个图层，该图层是基本农田保护区内的部分地类界线，它同时拥有两个图层的属性，并且只有基本农田的区域才会有相应的线。
步骤3、基本农田保护区内仍旧存在少部分未清除的线要素。根据基本农田划定技术规程(TD/T1032-2011)，需要得到完整的基本农田保护区界线。因此，要进一步清除基本农田保护区内的多余线要素，将从基本农田保护区面图层提取的的边界线与地类界线_基本农田(线)进行相交运算。这一步的主要目的是清除在基本农田区内的线。此时，基本农田保护区界线图层属性中是不包含其内外地类信息的。
其次，该数据并不完整，当边界线穿越地类图斑时，相应的线就会缺失，因此我们需要补全这份信息。
步骤4、由于完整的基本农田保护区界线既需要准确的边界描绘，也需要详尽的边界描述。因此，需要继续对基本农田保护区界线(线)与地类图斑(面)进行标识运算。通常计算输入要素和标识要素的几何交集，会将与标识要素重叠的输入要素赋予这些标识要素的属性，在这里基本农田保护区界线(线)将继承地类图斑的部分地类信息。
需要注意的是标识要素必须是面要素，或与输入要素的几何类型相同。如果输入要素为线而标识要素为面，并且选中了保留关系参数(将Python中的relationship设置为KEEP_RELATIONSHIPS)，则输出线要素类将具有两个附加字段LEFT_poly和RIGHT_poly。这些字段用于记录线要素左侧和右侧的标识要素的要素ID。
步骤5、我们已经获取了①继承了地类信息的基本农田保护区边界线与②无内部线要素的基本农田边界线。对基本农田保护区界线_标示地类图斑(线)与地类界线_基本农田_无内部(线)做擦除运算，将输入要素①处于擦除要素②之外的部分复制到输出要素，得到第4步中所说的缺失的部分线。
步骤6、将其再与地类界线_基本农田_无内部(线)图层进行合并后，依照对地类图斑的思路，再对线状地物(线)进行相同操作，即可得到包含所需完整信息的基本农田保护区边界线。
根据基本农田区保护区划定具体规范要求，对边界线做缓冲区，进行缓冲区分析，它是邻近度分析的一种。缓冲区是为了识别某一地理实体或空间物体对其周围地物的影响度而在其周围建立具有一定宽度的带状区域。
步骤7、属性信息具备的基本农田界线是生成边界描述的基础，由于边界描述是使用具有特定属性的片段来表示边界，如果对于所有的片段其类型都是已知的，则边界可以理解为描述片段类型的一个链，由特定的字符按照一定的顺序进行编整。需要将边界按照一定的要求进行打断与重新联结，实际操作为将基本农田的外边界按照界址点进行切割生成界址线。
界址点是指界线的转折点，即拐点，它是标定界线的重要标志。在进行基本农田区调查时，界址点应由保护区相邻双方指界人在现场共同认定。确认的界址点上要设置界标，进行编号，并精确测定其位置。界址线是指四周的权属界线，即界址点连线构成的折线或曲线。在标属调查时，沿明显界标物(如围墙、篱笆等)的界址线，应标明其位置，如界标物的中心、外侧或内侧。
步骤6获得的基本农田保护区界线图层，主键、起止界址点均具备，则对基本农田的外边界按照界址点进行切割生成界址线。
步骤8、用生成的界址线与基本农田保护区界线进行识别就可以完成对界址线的属性连接，进行相交计算。此时的数据会有较多的重复，我们需要删除重复的数据(因为我们的线本身就是在空间上重叠的，所以重复在所难免)。
删除重复的线后，仍旧存在一部分多线是不连续的，因此我们需要将不连续的线重新连接起来。进行多线的拆分。然后，通过取消线分割工具合并具有重合端点的线，来使断开的线属性数据重新连接起来到这里为止，检查下是否正确，线是否在界址点所在正常切割，线是否完整等，每条线是否有相应的地类名称等。
步骤9、在ArcGIS中新建一个线图层，单独用于存放界址线结果，字段属性全部为文本。使用土地辅助工具进行操作(见操作规范)，将新建的线、界址点、基本农田保护片块图层加入到ArcMap。
进一步，在实际基本农田调查中，要求界址点精度不低于实际0.1m，界址线长度描述可以概略为实际1m。基本农田保护区按照界址点编号顺序对其进行走向描述。界线走向说明是对边界线走向和界址点位置的文字描述，与地图配合使用。界线走向说明的编写内容包括每段界线的起讫点、界线延伸的长度、界线转折的方向、两界址点间界线长度等。宗地界址线描述是描述顺序界址点间的方位、距离关系。其中,界址点的方向采用16方位,包括:东西南北、东北、西北、东南、西南、北偏东北、北偏西北、东偏东北、东偏东南、南偏东南、南偏西南、西偏西南、西偏西北这16个方向。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明结合生产实际需要,对农村土地调查中的基本农田保护区的界址线描述算法进行分析和设计,并通过GIS的二次开发,对数据库进行统一处理,最终实现界址线走向描述自动填写。一方面提高了生产工作效率,另一方面保证了数据的正确性。
附图说明
图1为本发明软件操作流程图；
图2为合并前与合并后效果图，其中，图2a为合并前效果图，图2b为合并后效果图；
图3为土地辅助工具软件操作界面；
图4为自动生成边界描述实例。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实例进一步阐述本发明。
准备数据，需要地类图斑(面)、基本农田保护区(面)和线状地物(线)，统一于同一个数据库里。地类图斑是对现实中各个地块属性的描述，通常包含了地类代码、属性赋值主要包括:权属性质、权属单位代码、权属单位名称、坐落单位代码、坐落单位名称、图斑面积、图斑地类面积等信息。线状地物包括河流、铁路、公路、管道用地、农村道路、林带、沟渠和田坎等。本发明的方法流程图如图1所示：
1、为了获得具有完整信息的基本农田边界线，需要对基本农田内外及边界上的地类图斑(线)、线状地物(线)进行筛选和剔除，使基本农田界线在保留基本信息的同时，继承边界附近的地类图斑、线状地物的部分属性信息。
首先，通过已有的基本农田划定纸质图件、土地利用现状图、调查地图等，判断基本农田保护区(面)是否与地类图斑(面)有交集。若有交集，则提取地类图斑的边界，将地类图斑转换成地类界线并建立图层，这里把这个图层命名为地类界线(线)。打开地类界线属性表，其中有Left_Fid和Right_Fid字段，分别表示该线段在原图层中的左边地类和右边地类。然后新建字段Left_DLMC和Right_DLMC，并将地类界线线图层关联到对应的面图层，分别使Left_Fid关联计算Left_DLMC、Right_Fid关联计算Right_DLMC，使得地类界线中的线能够继承边界左右地物的属性信息，如标识物坐标、河流、道路、林地等。
2、经过1的运算，生成了大量的数据，这些数据并没有针对性这些重复数据并没有任何意义，并且增加了接下来的计算量，所以需要对重复数据、对地类界线(线)图层进行裁剪，以缩减运算数据量。在空间叠加分析中，混几何输入是将线要素类与面要素类相交并输出线要素，在这里输出的线要素是输入要素的线(地类界线线图层)与另一输入要素中的面(基本农田保护区)叠置的部分。
通过相交运算将地类界线图层(线)与基本农田图层(面)进行叠加分析，将两个图层中空间关系能够相交的部分提取出来，单独生成一个图层，该图层是基本农田保护区内的部分地类界线，它同时拥有两个图层的属性，并且只有基本农田的区域才会有相应的线。
3、此时，基本农田保护区内仍旧存在少部分未清除的线要素。根据基本农田划定技术规程(TD/T1032-2011)，需要得到完整的基本农田保护区界线。因此，要进一步清除基本农田保护区内的多余线要素，将从基本农田保护区面图层提取的的边界线与地类界线_基本农田(线)进行相交运算。这一步的主要目的是清除在基本农田区内的线。此时，基本农田保护区界线图层属性中是不包含其内外地类信息的。
其次，该数据并不完整，当边界线穿越地类图斑时，相应的线就会缺失，因此我们需要补全这份信息。
4、由于完整的基本农田保护区界线既需要准确的边界描绘，也需要详尽的边界描述。因此，需要继续对基本农田保护区界线(线)与地类图斑(面)进行标识运算。通常计算输入要素和标识要素的几何交集，会将与标识要素重叠的输入要素赋予这些标识要素的属性，在这里基本农田保护区界线(线)将继承地类图斑的部分地类信息。
需要注意的是标识要素必须是面要素，或与输入要素的几何类型相同。如果输入要素为线而标识要素为面，并且选中了保留关系参数(将Python中的relationship设置为KEEP_RELATIONSHIPS)，则输出线要素类将具有两个附加字段LEFT_poly和RIGHT_poly。这些字段用于记录线要素左侧和右侧的标识要素的要素ID。
5、至此，我们已经获取了①继承了地类信息的基本农田保护区边界线与②无内部线要素的基本农田边界线。对基本农田保护区界线_标示地类图斑(线)与地类界线_基本农田_无内部(线)做擦除运算，将输入要素①处于擦除要素②之外的部分复制到输出要素，得到第4步中所说的缺失的部分线。
6、将其再与地类界线_基本农田_无内部(线)图层进行合并后，依照对地类图斑的思路，再对线状地物(线)进行相同操作，即可得到包含所需完整信息的基本农田保护区边界线。根据基本农田区保护区划定具体规范要求，对边界线做缓冲区，进行缓冲区分析，它是邻近度分析的一种。缓冲区是为了识别某一地理实体或空间物体对其周围地物的影响度而在其周围建立具有一定宽度的带状区域。
合并前后效果图如图2所示。
7、属性信息具备的基本农田界线是生成边界描述的基础，由于边界描述是使用具有特定属性的片段来表示边界，如果对于所有的片段其类型都是已知的，则边界可以理解为描述片段类型的一个链，由特定的字符按照一定的顺序进行编整。需要将边界按照一定的要求进行打断与重新联结，实际操作为将基本农田的外边界按照界址点进行切割生成界址线。
界址点是指界线的转折点，即拐点，它是标定界线的重要标志。在进行基本农田区调查时，界址点应由保护区相邻双方指界人在现场共同认定。确认的界址点上要设置界标，进行编号，并精确测定其位置。界址线是指四周的权属界线，即界址点连线构成的折线或曲线。在标属调查时，沿明显界标物(如围墙、篱笆等)的界址线，应标明其位置，如界标物的中心、外侧或内侧。
第6步获得的基本农田保护区界线图层，主键、起止界址点均具备，则对基本农田的外边界按照界址点进行切割生成界址线。
8、用生成的界址线与基本农田保护区界线进行识别就可以完成对界址线的属性连接，进行相交计算。此时的数据会有较多的重复，我们需要删除重复的数据(因为我们的线本身就是在空间上重叠的，所以重复在所难免)。
删除重复的线后，仍旧存在一部分多线是不连续的，因此我们需要将不连续的线重新连接起来。进行多线的拆分。然后，通过取消线分割工具合并具有重合端点的线，来使断开的线属性数据重新连接起来到这里为止，检查下是否正确，线是否在界址点所在正常切割，线是否完整等，每条线是否有相应的地类名称等。
9、在ArcGIS中新建一个线图层，单独用于存放界址线结果，字段属性全部为文本。使用土地辅助工具进行操作(见操作规范)，将新建的线、界址点、基本农田保护片块图层加入到ArcMap(ArcMap是ArcGIS中的地图处理的软件)中见图3。检查界址点是否完整，点击“修复界址点”，根据实际要求，设置缓冲区宽度、拐点密度，点击修复界址点。
最后，选择“输出界址线Excel”，模板为我们需要的描述文件的格式(一般为Excel)，测试无误后，点击button1。数分钟后，弹出对话框中选择保存路径。沿路径打开刚才所保存的文件，其中是界址点及界址线说明，即我们所需的边界范围描述文本文件，见例如图4所示。
在实际基本农田调查中，要求界址点精度不低于实际0.1m，界址线长度描述可以概略为实际1m。基本农田保护区按照界址点编号顺序对其进行走向描述。界线走向说明是对边界线走向和界址点位置的文字描述，与地图配合使用。界线走向说明的编写内容包括每段界线的起讫点、界线延伸的长度、界线转折的方向、两界址点间界线长度等。宗地界址线描述是描述顺序界址点间的方位、距离关系。其中,界址点的方向采用16方位,包括:东西南北、东北、西北、东南、西南、北偏东北、北偏西北、东偏东北、东偏东南、南偏东南、南偏西南、西偏西南、西偏西北这16个方向。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于ArcGIS的改进边界划定操作的新型方法，其特征在于,立足于ArcGIS平台利用已经信息化了的数据来自动生成基本农田边界描述，包括以下步骤：
步骤1、对基本农田内外及边界上的地类图斑或线、线状地物或线进行筛选和剔除，使基本农田界线在保留基本信息的同时，继承边界附近的地类图斑、线状地物的部分属性信息，获得具有完整信息的基本农田边界线；
步骤2、将基本农田的外边界按照界址点进行切割生成界址线，再将界址线图层、界址点图层、基本农田保护区面图层置于ArcMap数据库中，使用土地辅助工具进行操作。
2.根据权利要求1所述的基于ArcGIS的改进边界划定操作的新型方法，其特征在于，利用已经信息化了的数据来自动生成基本农田边界描述是使用具有特定属性的片段来表示的特点，通过分析多段的界址线以及界址点的方位、距离属性，将基本农田保护片块图层包含的地类地物属性信息按界址点顺序进行运算并导出，汇总后自动生成所需的基本农田边界描述文件。
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