基于ArcGIS实现地类图斑净面积的计算

刘洪江，曹玉香

(1.杭州市勘测设计研究院，浙江杭州 310012;2.浙江工商大学，浙江杭州 310018)

1 引言

第二次全国土地调查(以下简称二调)作为一项重大的国情国力调查，目的是全面查清全国土地利用状况，掌握真实的土地数据，并对调查成果实行信息化、网络化管理，建立和完善土地调查、统计和登记制度，实现土地资源信息的社会化服务，满足经济社会发展、土地宏观调控及国土资源管理的需要。进行土地利用规划时，必须算出地类图斑层中每个地类图斑的净面积。净面积是地类图斑的必备字段，是地类图斑的重要属性。净面积计算的思路简单，过程复杂，方法多样，但基于不同的GIS软件平台，净面积计算的实现途径又有差异。浙江省大部分县市在二调及土地数据建库采用的都是ArcGIS平台，本文针对该平台对地类图斑净面积的计算方法进行了分析与探讨，在宁波市江北区土地利用数据库建设及土地利用规划工作中得到了应用。

2 净面积计算思路

地类图斑净面积的计算公式如下:

其中:

此处的“田坎系数”是田坎面积与耕地图斑面积的比例，在土地测量与数据建库时已经确定。

如果线状地物同时也是地类图斑的边界则半扣，即:

若线状地物位于地类图斑之内则全扣。如图1所示，粗线为图斑边界，标注“全扣”是指该线状地物完全位于图斑内部，标注“半扣”是指该线状地物叠加在图斑边界之上。

图1 线状地物面积扣除示意图

零星地物面积的扣除较简单，依据其空间关系判断，位于图斑内的则扣除。

净面积计算步骤如下:

第一步，线状地物数据处理。建立线状地物的拓扑结构，线状地物跨越地类图斑边界时，都要在与图斑边界的交点处断开;确定该线状地物面积是全扣还是半扣。

第二步，各类扣除面积的计算。计算地类图斑的三种扣除面积:零星地物扣除面积、线状地物扣除面积、田坎面积。零星地物扣除面积的确定方法是判断零星地物与地类图斑的空间关系，位于图斑内，则扣除。

第三步，逐一计算图斑的净面积。遍历“地类图斑”图层的每一个要素(图斑)，根据式(1)计算净面积。

3 数据准备与处理

3.1 数据组织

土地数据标准库采用ArcGIS Geodatabase格式，地类图斑净面积计算涉及3个图层:XZLW(零星地物数据图层)、XZXW(线状地物数据图层)和XZTB(地类图斑数据图层)。净面积计算实际上是针对XZTB图层进行的。XZXW图层中与净面积计算有关的几个字段是:“XWSC(线状地物的长度)”、“XWKD(线状地物的宽度)”、“XWSM(线状地物面积)”和“KCXS(扣除系数)”。XZTB图层与净面积计算有关的3个字段是:“KSXM(扣除的线状地物的面积)”、“KLWM(扣除的零星地物的面积)”和“KKSM(田坎面积)”。

3.2 线状地物数据处理

线状地物要素在图斑净面积计算前要进行处理，处理内容有:拓扑结构建立;线状地物面积计算;扣除系数的确定等。

拓扑结构是指线状地物与地类图斑的空间关系，线状地物跨越地类图斑边界时，要断开，如图2所示，粗线是图斑边界，其上叠加的细线(如果有)为线状地物，圆表示的是线状地物需要断开的位置。拓扑关系的生成可以用ArcGIS Workstation的命令或ArcToolbox实现。

图2 线状地物拓扑关系示意图

线状地物面积的计算较简单，公式如下:

扣除系数的确定原则是:线状地物位于地类图斑之内，则扣除系数为1.0，若位于地类图斑边界，则为0.5，可以根据线状地物与地类边界的空间关系来判断。

基本思路为:取线状地物的几何中心点，以该点为中心，微小值为半径(如0.001 m)，生成矩形(或圆)。取该矩形与地类图斑要素层(XZTB)的交集，若得到一个地类图斑，则扣除系数赋“1.0”，若得到两个地类图斑，则扣除系数赋“0.5”，实现的算法如图3所示。

图3 线状地物扣除系数的确定算法

4 地类图斑净面积计算

地类图斑净面积按式1计算。要算基本农田净面积，需要3层数据:地类图斑、线状地物和零星地物。

零星地物面积计算思路是:判断零星地物点是否落入地类图斑内，如是则将该零星地物面积赋给对应的地类图斑，实现的算法如图4所示。

图4 零星地物面积计算算法

线状地物面积的计算思路是:判断线状地物与地类图斑的空间关系，如相交(含搭界)，则该线状地物面积要作为对应的地类图斑的扣除面积，否则不作为扣除面积，实现算法如图5所示。

图5 线状地物面积计算算法

地类图斑净面积的计算步骤分四步:第一步计算地类图斑包含的零星地物的面积，并存放到字段“KLWM”中;第二步是计算地类图斑内线状地物的面积，包括位于地类图斑边界的线状地物，将计算结果存放到字段“KSXM”中;第三步是结合零星地物面积、线状地物面积，田坎面积计算公式，将计算结果放到字段“KKSM”中;第四步是按照净面积计算公式计算每一个地类图斑的净面积。对每一个地类图斑而言，计算的方法都是一样的，直接用该地类图斑的毛面积减去零星地物面积，再减去线状地物面积和田坎面积，可以在ArcMap属性表中用“Field Calculator”工具实现。

5 结语

二调和土地利用规划，都要对地类图斑净面积进行计算。尽管净面积计算的公式并不复杂，但因为土地数据是空间数据，计算时要进行空间关系的判断和空间查询，实际工作中地类图斑净面积的计算也有一定的技术要求。本文针对ArcGIS平台对净面积计算的方法和步骤进行了详细介绍，并设计了关键步骤的实现算法，在宁波市江北区土地数据建库中得到了应用，取得了预期的效果。但本文实现的算法是基于ArcMap的VBA环境，采用VB语言，软件工具的执行效率和稳定性上可能弱于ArcEngine环境。下一步的工作将基于本文实现的算法和思路，开发基于ArcEngine环境的软件工具，以提高净面积计算的运行效率和速度。

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