ArcGIS Desktop 9．3 在现代烟草农业上的应用初探——以云南省腾冲县为例

范幸龙，周冀衡*，李颖之，黄 浩，邵维雄，杨立强，沈 晗

(1．湖南农业大学 烟草研究院，湖南 长沙 410128;2．云南省保山市腾冲县烟草分公司，云南 腾冲 679100)

云南省腾冲县位于云南西部，东临高黎贡山、南与德宏州接壤，西部、北部与缅甸毗邻，国土面积5 845 km2，属亚热带高原山区，具有典型的低纬季风气候特点，境内火山分布规模及完整性居全国之首，特有的火山灰土结构良好、养分丰富协调，水利资源丰富，全县耕地面积8．066万hm2，适宜植烟面积4万hm2，境内6个优质烟叶基地单元分别对接红云红河、红塔、湖南中烟、河北中烟、联一国际共5家工业企业，全面实施烟叶标准化生产，为卷烟企业的原料供应提供了重要的支撑。

1 腾冲火山、ArcGis Desktop 9．3软件简介

腾冲火山区位于滇缅弧形构造带东缘的中缅交界地区，是我国最年轻的火山区之一，境内火山多、面积广、喷发类型齐全，20 新世晚期至今，火山活动频繁。在北纬24°45'～25°36'、东经98°20'～98°48'的范围内，分布有8个火山群，68座火山，其中火山机构保存完整(有火山口、火山锥)25座，有火山锥火山口不明显的18座，其余25座火山机构遭到严重破坏，但仍见火山山体［1］。腾冲火山灰土肥力优异，在农业用地中一直占据重要地位［2］，其特殊性更引起世界土壤学界和农学界的关注。

ArcGIS Desktop 9．3是美国环境系统研究所在ArcGIS Desktop 8．0基础上开发的新一代GIS软件［3］，是20世纪60年代开始逐渐发展起来的一门综合性的空间数据处理技术，其中空间分析功能是GIS区别于其他信息系统最大的功能，也是GIS生命力所在。在现代农业生产领域较为常用的空间分析方法包括空间插值、缓冲区分析、叠置分析、地形分析以及空间统计分析，这些空间分析方法可以与各种专项模型相结合，对农用地进行分析与评价［4］，为农业决策提供实时、可靠和快速的依据。

2 操作步骤

2．1 文件数据的建立与加载

本文以腾冲县烟叶标准化生产基本烟田规划图为例，用扫描仪把它转换成数字化的栅格图像，存储成jpg格式，文件名为“准化生产基本烟田规划图．jpg”。在该示意图的4个角点附近选择确定出4个需与矢量图形数据关联的控制点，标识为 1、2、3、4。其中控制点选定的通用规则是:在你所研究区域的4个角点附近寻找控制点，一般是比较突出明显的标志物，如十字路口、桥梁、建筑物等，并且在栅格图像上的分布最好均匀，然后到这4个地点实地用GPS进行定位，将定位结果存储在一个数据库文件中［3］。数据库中至少要包含两项数据，一是表示水平坐标(X或Longitude)，另一个是表示垂直坐标(Y或Latitude)。具体操作是:在Excel中输入该4个点的定位结果(表1)，另存为dbf文件格式，文件名为:“定位点．dbf”。

ArcMap可以直接读取坐标文件数据，并以数据层的格式加载到地图文档中，形成矢量图形数据层，可以进行相应的一系列操作［5］。坐标文件数据的加载步骤如下:①在ArcMap窗口主菜单栏，单击Tools命令，打开Tools下拉菜单。②单击Add XY Data命令，弹出Add XY Data对话框。③在Chose a table from?下拉列表框浏览所要确定的坐标文件。④在X Field下拉列表框中确定X坐标字段、在Y Field下拉列表框中确定Y坐标字段。⑤单击对话框左下部的Edit按钮，定义图形地理坐标系统。(本文选择的是 Select．．、Geographic．．、Asia、Beijing 1954．prj)。⑥单击 OK 按钮，坐标文件数据就以图层方式加载到地图文档中(图1)。

表1 GPS测量所得的控制点经纬度坐标Tab．1 The longitude and latitude coordinates of the control points by GPS

2．2 栅格图像数据的加载

扫描地形图、数字照片等无论是JPG格式，还是其他格式都可以运用Add Data命令加载到ArcMap地图当中去，具体操作步骤如下:①点击ArcMap窗口标准工具栏按钮“+”字图标弹出Add Data对话框。②在look下拉列表框中确定需要加载的栅格数据(准化生产基本烟田规划图．jpg)。③单击Add按钮，“准化生产基本烟田规划图．jpg”栅格数据被加载到图1中(图2)。

2．3 栅格图像数据层的地理参考变换

图1 定位坐标数据的加载Fig．1 The dialog box of adding coordinate data

图2 加载栅格图像数据的ArcMap窗口Fig．2 The ArcMap form of loading raster image

在ArcMap中进行栅格图像数据地理参考，就是要在窗口中定义关联控制点将栅格图像数据与矢量图形(坐标文件数据)关联起来，使栅格图像逐渐逼近矢量图形坐标系统，再将地理参考信息与栅格图像一起保存起来，完成栅格图像数据的地理参考过程［6－8］。具体操作步骤如下:① 进入ArcMap地理参考工具栏，在Layer下拉列表框选择需要进行地理参考的图像数据。②单击Georeferencing打开Georeferencing下拉菜单。③单击Fit to Display命令，将栅格图像与参考图形显示在窗口合适的位置(图2)。④单击Add Control Point定义关联控制点按钮。⑤单击Magnification打开放大窗口，点击工具栏上“Add Control Points”按钮，在图中找到用GPS实际定位的交叉地点，单击确定，这时鼠标会变成绿色“十”字形，然后再选中与其对应的参考控制点，这时鼠标变成红色“十”，完成控制点1的定义(如图3(a)所示)。⑥重复上述过程，定义余下的控制点2(图3(b))、控制点3、控制点4⑦单击View Link Table按钮，显示关联控制点表，浏览控制点坐标，并可以根据需要单击坐标进行修改，直到Residual项的值达到理想状态(如图3(c)所示)。⑧单击Georeferencing打开Georeferencing下拉菜单，单击Update Georeferencing命令，保存栅格图像地理参考信息，它可以自动生成一个与栅格图像文件同名的地理参考辅助文件(．aux)。

图3 栅格图像数据与坐标文件数据间对应控制点的关联Fig．3 The linkage of correspondent control points between raster image and coordinate system

2．4 腾冲火山地理坐标文件数据的建立与加载

具体操作是:将文献记录的腾冲县境内火山分布相关信息输入在Excel表中，并将其地理坐标转化为十进制(如表1所示)，另存为dbf文件格式，文件名为:“火山点．dbf”。ArcMap加载火山点坐标步骤同定位点一样(图4(a)、(b))。

3 讨论与结论

GIS作为一门空间分析技术近几年被广泛应用于农业生产管理和农业科学研究［9－11］，随着精准农业、数字农业、现代农业等一系列农业新思维、新发展模式的提出，烟草农业也紧跟时代步伐［12－14］，较为常用的基于GIS的在烟草种植生产方面的空间分析方法包括空间插值、缓冲区分析、叠置分析、地形分析以及空间统计分析［15－17］，这些空间分析方法可以与各种作物专项模型相结合，对现代农业生产相关信息进行预测、划分和评估，为农业决策提供实时、可靠和快速的依据［18］。本文仅仅阐述了基于Arc-GIS9．3软件的数据加载、地理参考转化以及图层重叠显示方面的基本操作应用，而更多基于GIS的空间分析方法在现代烟草农业方面的应用仍有待挖掘和研究。

图4 腾冲火山地理坐标数据的加载Fig．4 The dialog box of adding Tenchong volcanic geographic coordinate data

表2 腾冲火山分布数据Tab．2 Tenchong volcanic distribution data

续表2 腾冲火山分布数据

本文运用ArcGIS Desktop 9．3软件加载扫描的地图栅格图像数据并对其进行地理参考转换，方法科学、简单易懂、操作规范、清楚直观、说明性强、准确度较高，完全满足地图数字化显示的要求，为研究机构在云南省腾冲县境内进一步研究火山灰土壤对烤烟品质的影响试验地的选址方面提供了可靠的数字化资料和科学依据;同时也为当地从事烟草农业生产的基层技术人员尽快掌握和熟悉该软件的基本操作，更好的运用到生产实践中提供了模板和借鉴，给现代烟草农业信息化及数字化建设提供了实例。

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