爭議林地中細碎圖斑自動歸并的研究

王劍武，何 歡，謝秉樓，宋 盛，何偉平

(浙江省森林資源監(jiān)測中心，杭州 310020)

前言

林地是森林資源的重要組成部分，是經濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要物質基礎和保障。但是國土部門與林業(yè)部門在林地的界定標準、調查方式、調查時間上都存在著較大的差異，兩部門關于林地的調查成果在面積、數(shù)量和空間分布上差異越來越值得關注。近來，“多規(guī)合一”、“不動產登記”等政策越來越要求多部門互補，相互借鑒考量。因此，兩部門成果數(shù)據(jù)相互重疊、各自為政的問題急需解決。應用GIS技術對兩部門的“一張圖”數(shù)據(jù)進行疊加分析，獲取空間分布差異性信息，但是由此帶來的細碎圖斑大大增加，極為不合理。本文利用ArcEngine開發(fā)庫編程實現(xiàn)細碎圖斑的自動歸并，并滿足林地變更調查工作要求。

1 爭議林地

1.1 林地界定差異性分析

長期以來，林業(yè)部門與國土部門關于林地的界定都各自主導實施，因此在分類標準、調查方法和調查時間上都存在差異性。其中，分類標準的不同是導致差異性的最大因素。根據(jù)第二次全國土地調查分類標準，對比林業(yè)部門的分類標準，林地部門對林地的定義比國土詳細很多，且類型劃分更為多樣，同時在對林地的界定上存在較大的差異。比如國土部門將定義的果園、茶園等其他園地劃定為非林地類型，而林業(yè)部門則將此類劃定為商品林中的經濟林類型，既為有林地。因此，林業(yè)部門與國土部門對林地的界定存在較大偏差。通過林地變更調查，林業(yè)部門結合國土部門最新“一張圖”數(shù)據(jù)，能夠明確鑒別林地屬性，分清林業(yè)部門管理林地與國土部門的爭議地塊。

1.2 爭議林地

目前，依據(jù)現(xiàn)有的GIS技術，采用空間分析方法，對全省林地“一張圖”數(shù)據(jù)與國土部門的“一張圖”數(shù)據(jù)進行疊加，按照空間位置關系，將國土部門認定為林地和非林業(yè)用地(園地、草地、耕地、建設用地、未利用地及其他農用地)，以及林業(yè)部門認定為林地和非林地的，把二者存在不一致的區(qū)塊認定為爭議林地，對爭議區(qū)塊進行再次鑒別，比如林業(yè)部門查清該地塊是否頒發(fā)林權證，或者進行外業(yè)實地踏查等方式確定其林業(yè)屬性。

1.3 細碎圖斑

按照林業(yè)部門劃定圖斑的要求，面積為666.67 m2以下的圖斑無需區(qū)劃，因此對于出現(xiàn)面積為666.67 m2一下的圖斑需要進行合理歸并，即不允許出現(xiàn)面積666.67 m2以下的圖斑，將面積為666.67 m2以下的圖斑定義為細碎圖斑。

在爭議林地的處理過程中，由于進行空間疊加分析的數(shù)據(jù)源來之兩個不同的部門，數(shù)據(jù)采集的情況都大不相同，因此會出現(xiàn)細碎圖斑的情況，這些圖斑必須進行合理地歸并處理。

2 細碎圖斑自動歸并

2.1 程序簡介及開發(fā)環(huán)境

細碎圖斑自動歸并方法的開發(fā)環(huán)境使用了微軟公司可視化軟件Microsoft Visual Studio(C#語言)，及ArcGIS Engine組件庫(簡稱ArcEngine)進行開發(fā)。Microsoft Visual Studio是目前最流行的Windows平臺應用程序的集成開發(fā)環(huán)境，擁有圖形用戶界面和快速應用程序開發(fā)系統(tǒng)，可以輕易的連接數(shù)據(jù)庫，程序員可以方便快速的建立一個應用程序。ArcEngine是ArcGIS的一個開發(fā)組件庫，用于構建定制應用的一個完整的嵌入式的GIS組件庫，利用該組件庫，開發(fā)者能夠將ArcGIS功能集成到一些應用軟件。ArcEngine具有簡潔、靈活、易用和可移植性強等特點。

程序運行時只需指定包含細碎的圖斑文件即可，文件格式為Shapefile，程序界面如圖1所示。

圖1 程序界面

2.2 算法流程

細碎圖斑自動歸并算法流程如圖2所示。

圖2 細碎圖斑自動歸并流程圖

2.2.1 篩選細碎圖斑

檢索全區(qū)域的小班數(shù)據(jù)庫，將面積小于666.67 m2的細碎圖斑篩選出來作為工作池。

IQueryFilter pqueryfilter = new QueryFilter();

pqueryfilter.WhereClause= "面積<1";

m_pfeacur= m_pfeacls.Search(pqueryfilter,false) //獲取面積小于1畝的圖斑指針

2.2.2 細碎圖斑自動歸并

本文提出的算法是：將細碎圖斑自動歸并入相鄰的、同行政代碼的、共享邊界最長的圖斑內，盡可能地恢復到原圖斑內，主要步驟如下：

1)遍歷當前工作池，即循環(huán)檢索面積小于666.67 m2的圖斑庫。

IFeature featureMin=m_pfeacur.NextFeature();

2)檢索某個細碎圖斑相鄰的圖斑。

條件1：為面積大于666.67 m2、相同鄉(xiāng)代碼、相同村代碼、相同林班號以及相同原小班號。

strWhereclause="面積>=1 and XIANG="+

featureMin.get_Value(featureMin.Fields.FindField("XIANG"))+"CUN="+

featureMin.get_Value(featureMin.Fields.FindField("CUN"))+"LIN_BAN="+

featureMin.get_Value(featureMin.Fields.FindField("LIN_BAN"))+"XIAO_BAN="+

featureMin.get_Value(featureMin.Fields.FindField("XIAO_ BAN"));條件字符串

2) 采集站集成。各采集站之間通過單模光纖網絡連接，在中心控制室增設系統(tǒng)服務器，實現(xiàn)了現(xiàn)場質量流量計集中管理與深度智能診斷監(jiān)測。

3)條件2：搜索相同鄉(xiāng)代碼、相同村代碼、相同林班號以及相同原小班號的相鄰圖斑。

4)條件3：搜索面積大于666.67 m2、相同鄉(xiāng)代碼、相同村代碼、相同林班號的相鄰圖斑。

strWhereclause="面積>=1 and XIANG="+

featureMin.get_Value(featureMin.Fields.FindField("XIANG"))+"CUN ="+

featureMin.get_Value(featureMin.Fields.FindField("CUN"))+"LIN_BAN="+

featureMin.get_Value(featureMin.Fields.FindField("LIN_BAN"));

5)條件4：搜索相同鄉(xiāng)代碼、相同村代碼、相同林班號的相鄰圖斑。此條件一定能搜索到滿足要求的圖斑。

6)計算搜索結果中具有最長共享邊界的圖斑。

IFeature feaMaxOK計算結果

7)圖斑歸并：細碎圖斑與并入計算結果圖斑。

IGeometry geoMax=feaMaxOK.Shape;

ITopologicalOperator2 pTopo=geoMax;

geoMax=pTopo.Union(featureMin.ShapeCopy);

feaMaxOK.Shape=geoMax;

2.2.3 圖斑拓撲檢查

細碎圖斑合并入新的圖斑內后需要進行有效的拓撲質量檢查，以滿足幾何圖形的拓撲精度，保證無拓撲錯誤。

3 應用實例

浙江省衢州市柯城區(qū)是浙江省衢州市的市轄區(qū)，是衢州的經濟、政治、文化、商業(yè)等中心?？鲁菂^(qū)位于浙江省西部，錢塘江上游、東靠衢江區(qū)、西臨常山縣、西南與江山市接壤。

在衢州市柯城區(qū)林地變更調查中，由于林業(yè)部門與國土部門的數(shù)據(jù)疊加處理產生了大量的細碎圖斑，并且數(shù)據(jù)的量級發(fā)生了極大的變化。其中原始林地落界圖斑為7 542個，經疊加處理后圖斑為151 934個，細碎圖斑為94 383個，如圖3所示。

圖3 林地變更中各類圖斑數(shù)量圖

利用本文細碎圖斑自動歸并方法，經測算每分鐘可實現(xiàn)752個，全區(qū)細碎圖斑2個多小時即可完成自動歸并。相比人工處理細碎圖斑的方法，存在可設置復雜條件、無需人工介入、高效率、結果還原程度高等優(yōu)點。如果使用高性能計算機運行，效率還可提高。

4 結論與分析

在實際處理過程中，經過兩個部門的數(shù)據(jù)疊加分析后，數(shù)據(jù)量明顯遞增，以往借助ArcGIS軟件處理的方法無法滿足數(shù)據(jù)處理的要求，而借助本文提供的方法可高效完成數(shù)據(jù)處理，兩者對比見表1。

由此可見，利用ArcGIS無法快速完成細碎的自動歸并，也無法按照項目需求設定專用的歸并方法，來進行圖斑的自動歸并。在浙江省衢州市柯城區(qū)林地變更調查中，采用了本文的研究成果，不僅克服了ArcGIS步驟繁多、用時長的問題，而且無需人工介入，極大的縮短了圖斑的處理時間，提高了工作效率。

表1 ArcGIS與本文方法相比較方法并入相鄰圖斑復雜條件設定按行政區(qū)域設定按最長邊界歸并批量自動歸并拓撲自動檢查效率ArcGIS可行不可行不可行不可行不可行不可行低本文研發(fā)可行可行可行可行可行可行高

綜上，利用ArcEngine組件式擴展，可靈活地把那些人工重復機械操作流程，無縫集成在ArcGIS中，既降低開發(fā)難度，提高了開發(fā)效率，又增強業(yè)務系統(tǒng)的靈活性和開放性[9]。將這些技術應用到林業(yè)實際工作中，可以發(fā)揮技術優(yōu)勢，極大地方便工作，解決實際問題，提升作業(yè)技術水平，發(fā)揮創(chuàng)新潛能。

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