基于ArcGIS的林地面積精確分割方法研究

普紹林

(十街鄉(xiāng)林業(yè)工作站，云南 易門(mén) 651100)

在林業(yè)工作中，經(jīng)常會(huì)遇到用ArcGIS將幾戶(hù)共同購(gòu)買(mǎi)的一塊(宗)林地按垂直方向或水平方向等分為面積相等的幾塊(宗)林地，或者國(guó)家級(jí)公益林動(dòng)態(tài)管理補(bǔ)進(jìn)地塊需要某一規(guī)定面積。一般用裁剪面工具、計(jì)算幾何、合并的方法等分、分割林地，用編輯折點(diǎn)工具、計(jì)算幾何精確調(diào)整林地面積，但林地面積等分、分割不準(zhǔn)確，或者不能將林地準(zhǔn)確調(diào)整為某一規(guī)定面積。本文以ArcGIS 10.2.2浮動(dòng)版為平臺(tái)，以云南省易門(mén)縣2塊林地(同一圖層，Shapefile格式，CGCS2000_GK_CM_105E投影坐標(biāo)系，以下簡(jiǎn)稱(chēng)為待分割圖層)為數(shù)據(jù)，用要素轉(zhuǎn)線(xiàn)工具將面層轉(zhuǎn)為線(xiàn)層，用刪除相同的工具修改拓?fù)渲芯€(xiàn)層錯(cuò)誤，在宗地結(jié)構(gòu)中用宗地編輯器分割宗地，從宗地結(jié)構(gòu)中導(dǎo)出圖層，將圖層和從宗地結(jié)構(gòu)中導(dǎo)出的圖層加載到ArcMap內(nèi)容列表中，在ArcMap內(nèi)容列中用裁剪面工具捕捉導(dǎo)出圖層的端點(diǎn)、折點(diǎn)分割圖層，將一塊林地水平(180°)等分成面積相等的三等分，另一塊林地精確分割成2 000 m2為例，探討林業(yè)工作中林地面積精確分割的實(shí)用方法。

1 宗地結(jié)構(gòu)的概念

宗地結(jié)構(gòu)是用于宗地存貯、維護(hù)和編輯的數(shù)據(jù)集，其在要素?cái)?shù)據(jù)集下創(chuàng)建，并從要素?cái)?shù)據(jù)集中繼承其參考空間。宗地結(jié)構(gòu)以圖層組的形式添加到ArcMap。圖層組在ArcMap內(nèi)容列表中的組織形式為單個(gè)圖層下的一組相關(guān)圖層。構(gòu)成宗地結(jié)構(gòu)的內(nèi)部要素類(lèi)被表示為宗地結(jié)構(gòu)圖層組下的子圖層。宗地結(jié)構(gòu)圖層組由控制點(diǎn)、線(xiàn)點(diǎn)、點(diǎn)、線(xiàn)、宗地一組子圖層構(gòu)成。

2 林地面積精確分割原理

數(shù)據(jù)遷移到宗地結(jié)構(gòu)需要同時(shí)具備面層和線(xiàn)層(點(diǎn)層為可選)，用要素轉(zhuǎn)線(xiàn)工具將面層轉(zhuǎn)換為線(xiàn)層。在目錄窗口下創(chuàng)建地理數(shù)據(jù)庫(kù)，在地理數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建要素?cái)?shù)據(jù)集，要素?cái)?shù)據(jù)集的坐標(biāo)系與需要導(dǎo)入要素?cái)?shù)據(jù)集的要素一致。將面層要素和線(xiàn)層要素導(dǎo)入要素?cái)?shù)據(jù)集。在要素?cái)?shù)據(jù)集中創(chuàng)建拓?fù)洌瑒?chuàng)建拓?fù)浔仨氉袷乇仨?線(xiàn)要素)被其它要素(面要素)的邊界覆蓋、線(xiàn)要素不能自重疊、線(xiàn)要素不能自相交、線(xiàn)要素不能相交或內(nèi)部接觸、線(xiàn)要素必須為單一部分、邊界(面要素)必須被其它要素(線(xiàn)要素)覆蓋6個(gè)規(guī)則。

在目錄窗口中右鍵單擊拓?fù)?，選擇驗(yàn)證，選擇屬性，錯(cuò)誤，生成匯總信息。查看錯(cuò)誤情況，一般是線(xiàn)層錯(cuò)誤。若錯(cuò)誤較少，在編輯狀態(tài)下，用自定義，拓?fù)洌e(cuò)誤檢查器，去掉異常，僅搜索可見(jiàn)范圍選項(xiàng)，右鍵單擊錯(cuò)誤規(guī)則，選擇縮放至，查看錯(cuò)誤位置，選擇剪除，修改拓?fù)溴e(cuò)誤，再保存編輯。若線(xiàn)層錯(cuò)誤較多，可用刪除相同的工具，輸入數(shù)據(jù)集，選擇拓?fù)渲械木€(xiàn)層，勾選Shape修改拓?fù)溴e(cuò)誤。修改拓?fù)溴e(cuò)誤后必須再拓?fù)潋?yàn)證。在目錄窗口要素?cái)?shù)據(jù)集中創(chuàng)建宗地結(jié)構(gòu)，宗地結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系從要素?cái)?shù)據(jù)集繼承，可在宗地結(jié)構(gòu)圖層中創(chuàng)建與遷入圖層相同的字段(字段較多時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力)，以后圖層屬性可遷移到宗地結(jié)構(gòu)。用加載拓?fù)渲磷诘亟Y(jié)構(gòu)工具，將拓?fù)渲械木€(xiàn)層加載至宗地結(jié)構(gòu)中。將宗地結(jié)構(gòu)添加到ArcMap內(nèi)容列表，在宗地結(jié)構(gòu)中用宗地編輯器分割宗地。

宗地分割的方式有3種，以相等寬度，按比例面積，成為相等面積。創(chuàng)建剩余地塊宗地選項(xiàng)一般不選擇。自定義，宗地編輯器，打開(kāi)宗地編輯器，在編輯狀態(tài)下，用宗地編輯器的選擇宗地要素工具，右鍵單擊宗地線(xiàn)(圖斑線(xiàn))。宗地線(xiàn)(圖斑線(xiàn))作為分割線(xiàn)分割宗地，分割線(xiàn)的方位角是將用于分割宗地線(xiàn)的方位角，一般不按垂直方向(90°)或水平方向(180°)分割宗地，若要在宗地結(jié)構(gòu)中按垂直方向或水平方向分割宗地，可輸入分割線(xiàn)的方位角，按垂直方向分割時(shí)輸入方位角180-0-0，按水平方向分割時(shí)輸入方位角90-0-0，生成的分割線(xiàn)未與源宗地相交時(shí)分割失敗。選擇，宗地分割，分割此宗地，選擇，按比例面積，輸入部件數(shù)；分割線(xiàn)方位角可保持默認(rèn)(也可以修改)，確定，將宗地等分成輸入部件數(shù)；選擇，宗地分割，選擇，成為相等面積，輸入部件數(shù)，分割線(xiàn)方位角可保持默認(rèn)(也可以修改)，輸入各部件面積值，確定，將宗地分割成各部件面積輸入值。在內(nèi)容列表中，右鍵單擊宗地結(jié)構(gòu)中面層Parcels，選擇導(dǎo)出數(shù)據(jù)。將圖層和導(dǎo)出圖層加載到內(nèi)容列表中，將圖層用裁剪面工具捕捉導(dǎo)出圖層端點(diǎn)、折點(diǎn)分割圖層，再計(jì)算幾何，實(shí)現(xiàn)林地面積精確分割。

3 林地面積精確分割具體步驟

3.1 面層轉(zhuǎn)線(xiàn)層

用要素轉(zhuǎn)線(xiàn)工具將待分割圖層(面層)轉(zhuǎn)為線(xiàn)層。

3.2 創(chuàng)建地理數(shù)據(jù)庫(kù)

在目錄結(jié)構(gòu)窗口中新建文件(個(gè)人)地理數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.3 創(chuàng)建要素?cái)?shù)據(jù)集

右鍵單擊地理數(shù)據(jù)庫(kù)，選擇，新建，要素?cái)?shù)據(jù)集，輸入要素?cái)?shù)據(jù)集名稱(chēng)、待分割圖層要素?cái)?shù)據(jù)集，坐標(biāo)系選擇為與待分割圖層一致。

3.4 將要素導(dǎo)入要素?cái)?shù)據(jù)集

右鍵單擊待分割圖層要素?cái)?shù)據(jù)集，選擇，導(dǎo)入，導(dǎo)入要素類(lèi)(單個(gè))，分別將待分割圖層面層、待分割圖層線(xiàn)層導(dǎo)入待分割圖層要素?cái)?shù)據(jù)集。

3.5 創(chuàng)建拓?fù)?/h3>

右鍵單擊待分割圖層要素?cái)?shù)據(jù)集，選擇，新建，拓?fù)?，待分割圖層要素?cái)?shù)據(jù)集拓?fù)洌乱徊?，選擇要參與到拓?fù)渲械乃仡?lèi)，添加林地面積精確分割原理所述6個(gè)拓?fù)湟?guī)則。

3.6 修改拓?fù)溴e(cuò)誤

在目錄結(jié)構(gòu)窗口中右鍵單擊待分割圖層要素?cái)?shù)據(jù)集拓?fù)洌x擇，驗(yàn)證，選擇，屬性，錯(cuò)誤，生成匯總信息，查看錯(cuò)誤數(shù)量。在編輯狀態(tài)下，自定義，拓?fù)?，錯(cuò)誤檢查器，去掉異常，僅搜索可見(jiàn)范圍，立即搜索，右鍵單擊錯(cuò)誤規(guī)則，選擇剪除，修改拓?fù)溴e(cuò)誤。一般是線(xiàn)層錯(cuò)誤。線(xiàn)層錯(cuò)誤較多時(shí)，可用刪除相同的工具，輸入數(shù)據(jù)集，選擇拓?fù)渲械木€(xiàn)層，勾選Shape修改錯(cuò)誤。修改錯(cuò)誤后，必須再拓?fù)潋?yàn)證。

3.7 創(chuàng)建宗地結(jié)構(gòu)

右鍵單擊待分割圖層要素?cái)?shù)據(jù)集，選擇，新建宗地結(jié)構(gòu)，輸入新建宗地結(jié)構(gòu)名稱(chēng)、待分割圖層宗地結(jié)構(gòu)，下一步， 完成。

3.8 加載拓?fù)渲磷诘亟Y(jié)構(gòu)

單擊ArcToolbox，宗地結(jié)構(gòu)工具，數(shù)據(jù)遷移，雙擊加載拓?fù)渲磷诘亟Y(jié)構(gòu)，目標(biāo)宗地結(jié)構(gòu)選擇為待分割圖層宗地結(jié)構(gòu)，輸入(拓?fù)?要素類(lèi)選擇為拓?fù)渲写指顖D層線(xiàn)層，其余保持默認(rèn)，確定。將拓?fù)渲械囊剡w移到宗地結(jié)構(gòu)中界面見(jiàn)圖1所示。

圖1 將拓?fù)渲械囊剡w移到宗地結(jié)構(gòu)中界面Fig.1 Migrating the elements in the topology to the interface in the parcel structure

3.9 在宗地結(jié)構(gòu)中分割宗地

將已移入數(shù)據(jù)的待分割圖層宗地結(jié)構(gòu)加載到ArcMap內(nèi)容列表中。開(kāi)始編輯，自定義，宗地編輯器，用選擇宗地要素工具右鍵單擊宗地線(xiàn)，選擇，宗地分割，分割此宗地，選擇按比例面積，部件數(shù)輸入3，分割線(xiàn)方位角輸入90-0-0，確定，將一塊宗地水平分割成三等分，原宗地總面積為2 991.251 327 m2。選擇，宗地分割，分割此宗地，選擇成為相等面積，部件數(shù)輸入1，分割線(xiàn)方位角保持默認(rèn)，各部件面積為，輸入2 000.000 0 m2，確定，將另一塊宗地分割成2 000.000 776 m2，原宗地總面積為2 049.970 526 m2(圖2～圖4)。

圖2 宗地水平三等分界面Fig.2 Horizontal trisection interface of land parcel

圖3 宗地分割成某一面積界面Fig.3 Interface of parcel dividing a certain area

圖4 宗地結(jié)構(gòu)中已分割好的面層屬性表示例Fig.4 Divided surface properties sheet in the parcel structure

3.10 導(dǎo)出宗地結(jié)構(gòu)中的圖層

在內(nèi)容列表中右鍵單擊Parcels，選擇，數(shù)據(jù)，導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

3.11 分割圖層

將待分割圖層面層與從宗地結(jié)構(gòu)中導(dǎo)出的分割好的圖層加載到ArcMap內(nèi)容列表中。待分割圖層在編輯狀態(tài)下，用裁剪面工具捕捉從宗地結(jié)構(gòu)中導(dǎo)出的分割好的圖層的端點(diǎn)、折點(diǎn)，分割待分割圖層，再計(jì)算幾何，實(shí)現(xiàn)林地面積精確分割。

4 總結(jié)

1)在宗地結(jié)構(gòu)中用宗地編輯器分割宗地，宗地線(xiàn)作為分割線(xiàn)分割宗地，一般不按垂直方向或水平方向分割宗地，若要在宗地結(jié)構(gòu)中按垂直方向或水平方向分割宗地，可在宗地分割時(shí)輸入分割線(xiàn)方位角(按垂直方向分割時(shí)輸入方位角180-0-0，按水平方向分割時(shí)輸入方位角90-0-0)。

2)在宗地結(jié)構(gòu)中用宗地編輯器將宗地分割成某一面積，可在宗地分割時(shí)選擇成為相等面積，輸入部件數(shù)1，各部件面積輸入某一面積。

3)在宗地結(jié)構(gòu)中用宗地編輯器分割宗地，再導(dǎo)出圖層，在ArcMap內(nèi)容列表中將圖層用裁剪面工具捕捉導(dǎo)出圖層的端點(diǎn)、折點(diǎn)分割圖層，已分割好的圖層的面積屬性等符合林地面積精確分割要求。該方法在林業(yè)工作中是一種實(shí)用的方法。