三调坡度图碎面融合规则探讨_张艳红.pdf

地矿测绘2023，39(2):4750CN 531124/TDISSN 10079394Surveying and Mapping of Geology and Mineral esources三调坡度图碎面融合规则探讨*张艳红，熊华江(江西省自然资源测绘与监测院，江西 南昌330002)摘要:第三次全国土地调查对坡度图碎面处理规则没有作具体的规定，只要求各省依据本省地形地貌特点自行定义最小上图面积指标，但对于坡度级就低不就高原则并入邻近图斑这一点有着不同的处理方式。文章就“就低不就高原则并入邻近图斑”这一关键点进行分析，探讨不同处理方式对耕地面积的影响趋势，以及不同处理方式对国土面积统计的影响。实验证明，坡度图碎面处理规则的细化能为今后坡度图的生产提供参考，且能更细致的反映出地貌情况。关键词:坡度图;碎面处理;坡度级别;面积统计中图分类号:P 272;P 208文献标识码:A文章编号:10079394(2023)02004704Discussion on Fusion ule of Small Area Spots for Slope Map inThe Third National Land SurveyZHANG Yan-hong，XIONG Hua-jiang(Jiangxi Institute of Natural esources Mapping and Monitoring，Nanchang Jiangxi 330002，China)Abstract:In The Third National Land Survey，there were no specific provisions on the processing rules of smallarea spots for slope mapSo，each province defined its own minimum area index of the top chart according to its owntopographic features，but there were different processing methods for“incorporating small area spots into the adjacentmap spots based on the principle of choice the low not the high into”Therefor，this paper analyzed the principle，and discussed the influence trend of different processing methods on the cultivated land area，as well as the influ-ence of different processing methods on the national land areastatisticsThe result of experiment has shown that，therefinement of processing rules of small area spots for slope map can provide a reference for the future production ofslope map，and can reflect the topographic features in detailsKey words:slope map;processing of small area spots;slope grade;area statistic0引言地表是一个有起伏的(粗糙的)表面，这个表面由一系列坡地单元构成，所以坡地是区域地貌的最基本构成单元。坡地相对于水平地面的倾斜程度用坡度来描述。地表坡度的研究有两种分析方法:一种是地理分布(格局)研究，通过绘制坡度图来分析坡度的空间分布(格局);另一种是统计分析，基于研究区坡度图或采样数据，计算并分析给定坡度或者某级的相对频率1。这两种分析方法有着重要的学术意义。对于坡度图来说其制作的技术方法已经较为成熟，但是由于坡度自身特征的复杂性以及应用目的多样性，在坡度图制作的基本理论方面还存在着诸多争议2，在一定程度上影响了对地面坡度研究与应用的准确性与有效性，因此对坡度图制作方法进行细化具有重要的意义。74*收稿日期:20220926DOI:10.16864/ki.dkch.2023.0028利用 DEM 确定耕地坡度分级技术规定(试行)3 是国务院第二次全国土地调查领导小组办公室于 2008 年 6 月发布的技术规定，该规定对坡度分级图基本要求中有一条为:将图上面积小于30 mm2的坡度分级图斑按坡度级就低不就高原则并入邻近图斑。地貌复杂地区(如喀斯特地貌、黄土地貌)，最小上图面积可适当降低，以反映其特殊地貌特征3。第三次全国土地调查对坡度图碎面处理规则没有做具体的规定，要求各省依据本省地形地貌特点以及自身不同 DEM 数据源情况自行定义最小上图面积指标4，对于融合小面积图斑采用坡度级“就低不就高”原则并入邻近图斑这一融合方法各地有着不同的处理方式，采用不同的坡度图制作软件对小面积图斑融合有一点的随机性。本文就“就低不就高原则并入邻近图斑”这一关键点进行分析，细化碎面处理规则，探讨不同处理方式对耕地面积的影响趋势，以及不同处理方式对土地面积统计的影响。其中，文中面积均指图上面积。1碎面处理规则定义最小图斑面积的定义:第三次全国国土调查技术规程56 中规定最小上图图斑面积为:建设用地和设施农用地图上面积 2 mm2;农用地(不含设施农用地)图上面积 4 mm2;其他地类图上面积 6 mm2，荒漠地区可适当减低精度，但不得低于 15 mm2。由于江西省地势复杂、面积广，涵盖平原、丘陵和山区3 种地形。为了能反映其中的一些特殊地貌特征又可适当减少数据量，需要确认一个合适的最小上图面积，同时在将这些最小上图面积的图斑并入邻近图斑时，还要注意面积的合并不能违背坡度分级图的精度要求，经综合考虑，将图上面积小于 4 mm2的图斑按坡度级别就低不就高的原则并入邻近图斑。为此，江西省对空间位置相邻的碎面(面积小于 4 mm2的矢量图形，阈值为 4 mm2)按如下规则顺序合并:1)相同坡度级别:优先合并坡度级别相同的相邻图斑。2)在没有坡度级别相同的相邻图斑情况下，检索坡度级相近的相邻碎面，与坡度级相近较低的碎面进行合并，合并后坡度级别取值为面积较大图形的坡度级别。3)合并后面积小于阈值的，按以上规则 1、2，继续与相邻碎面合并，直至合并后的面积大于阈值。4)如与碎面相邻的图斑都大于阈值，则与周边坡度级相近较低的图斑进行合并，合并后坡度级别取值为面积较大图形的坡度级别。2碎面处理规则验证对于以上碎面处理规则最终形成前的思考主要在于有如下特点的碎面:临近阈值、公共边最长、坡度级别相同。对于这些碎面是否应优先考虑是规则制定的主要出发点。以下是进行规则验证的具体说明:实验数据为某地区 DEM 生成的矢量坡度图，按照三调耕地坡度分级要求，分为2、26、615、1525、25(上含下不含)5 个坡度级，分别标注为 15。21存在相同坡度级别对于存在相同坡度级别的相邻图斑，优先进行合并能够保证坡度真实性，规则合理可行。如图 1所示，编号为 a 和编号为 b 的图斑面积均小于设定阈值，坡度级别(坡度级别)相同均为 1，优先进行合并，合并后面积达到阈值，完成碎面处理。图 1相同坡度级别优先效果Fig1Priority effect of same slope grade22无相同坡度级别1)在无相同坡度级别相邻图斑的情况下，优先合并面积相近的相邻图斑，若存在多个面积相近的相邻图斑，优先合并坡度级别相差较近的相邻图斑，这种处理方式存在一定不确定性，且对碎面坡度的处理结果与实际情况可能存在较大差异，对坡度图的真实性产生较大影响。如图 2 上图所示，编号为 a(坡度级别=1)的图斑面积小于设定阈值，和 a 图斑相邻的图斑分别为b(坡度级别=2)、c(坡度级别=3)、d(坡度级别=4)，按照面积临近优先原则，a 图斑和 d 图斑面积最为接近，则和 d 图斑进行合并，合并效果如图 2 左下84地矿测绘2023 年 6 月图所示;直接采用坡度级相近原则进行合并，则和 b图斑进行合并，合并效果如图 2 右下图。对比来看，面积临近优先方式中碎面 a 坡度级别由 1 改为 4，导致坡度图与实际地形情况不符，且可能对地形的连续性造成一定影响;坡度级相近优先方式中碎面a 坡度级别改变较小，与实际情况更为接近。图 2面积临近优先、坡度级临近优先原则(示例 1)Fig2Area near priority，and slope grade near priority prin-ciples of example 1类似面积临近优先(图 3 左上图、左下图所示)和坡度级相近优先(图 3 右上图、右下图所示)处理效果对比见图 3。图 3面积临近优先、坡度级临近优先原则(示例 2)Fig3Area near priority，and slope grade near priority prin-ciples of example 2从图 3 可以看出，面积临近优先的这种方式存在明显缺陷，对碎面坡度级的改变程度以及对于“面积相近图斑”的选定均存在一定不确定性，主要表现在两个方面:一方面，这种处理方式可能对破碎图斑的坡度级产生较大改变，且这种影响程度具有不确定性，完全由面积相邻图斑的坡度级别决定。另一方面，对于“面积相近”这个概念如何把握也存在一定不确定性，如图 2 中碎面 a 的临近图斑为 b、c、d，如果取绝对意义上的最为相近(与碎面面积差异最小的图斑)，则选择与 b 图斑合并，那么便不存在“存在多个面积相近的相邻图斑”的情况;如果“临近”取的是一个范围，则规则中对“临近”这个范围并没有准确给出定义，且实际情况处理较为复杂，也难以明确给出最为科学合理的定义。2)在存在多个面积相近的相邻图斑情况下，优先合并坡度级别相差较近的相邻图斑，在此基础上，优先合并公共边最长的相邻图斑。这种处理方式中，优先和坡度级别相差较小的图斑，对碎面坡度改变较小且与实际情况更为接近。但对于相邻图斑中坡度级别差异相同的情况下，与公共边最长图斑进行合并，就存在坡度级别改变方向的不确定性。如图 4 左上图所示，碎面 a 坡度级别为 3，与相邻图斑 b 和 c 面积相近，按照公共边最长原则，将 a与 c 合并，合并后坡度级变为 5，合并后效果如图 4右上图所示。如图 4 左下所示，碎面 a 坡度级别为 3，与相邻图斑 b 和 c 面积相近，按照公共边最长原则，将 a 与b 合并，合并后坡度级变为 2，合并后效果如图 4 右下图所示。图 4公共边最长原则Fig4Longest common edge principle由此可见，碎面向低坡度级或向高坡度级合并均有可能，可能出现省内部分区域碎面更多地向低级别(高级别)合并，导致省内区域间坡度分布差异增大，无法客观对区域间坡度相关情况进行比较和评价。且二调坡度图的碎面合并是统一按照利用94第 39 卷第 2 期张艳红，熊华江:三调坡度图碎面融合规则探讨DEM 确定耕地坡度分级技术规定 中“坡度级就低不就高的原则并入邻近图斑”，若其他省份三调仍延续此项规定，在同等条件下，江西省采用“面积优先、坡度级相近就低优先”或者“公共边最长优先、坡度级相近就低优先”的规则可能会导致高坡度级区域面积比例会增大，不利于后续耕地分级以及质量评价工作。从以上分析可以看出:面积临近优先、公共边最长优先两个规则都不适用于参与碎面处理;考虑坡度级相近就低优先、合并后坡度级别取值为面积较大图形的坡度级别两个方面进一步细化了“坡度分级图斑按坡度级就低不就高原则并入邻近图斑”。3不同碎面处理规则比较目前没细化的碎面处理规则