土地利用图缩编中小图斑综合方法的改进

邹胜武，邹时林，李大军，何亮柱

(1.东华理工大学 测绘工程学院，江西 南昌 330000；2.中南大学 地球科学与信息物理学院,湖南 长沙 410083）

土地利用图缩编是指地图制图者将大比例尺地图缩编成小比例尺地图的过程。随着比例尺的缩小，既要使目标比例尺地图清晰易读，又要使其详细完整，必然要对原始比例尺地图中的一些要素进行综合舍取[1]，其主要包括对点、线、面三要素的综合取舍。其中面状要素在反映土地地类要素的分布特征中有着重要的意义，对面状要素的综合取舍显得极其重要。小图斑综合是缩编中面状要素综合的一部分，也是其余要素综合的前提。小图斑综合取舍得是否合理，直接关系到能否将土地地类要素的分布特征反映在地图上。

1 小图斑综合常规方法及存在的问题

通常小图斑综合的第一步是选取最小上图面积指标，再根据指标和地类图斑的重要性（主要指在地图上反映地类要素分布特征的重要程度），对小图斑进行综合处理，具体流程见图1。将不具有重要性的小图斑直接合并到周围图斑中去，将具有重要性的小图斑进行夸大操作（如图2所示），将非邻近且相连成片的小图斑进行聚合操作（如图3所示），将那些具有重要意义且面积较小的小图斑转点并以零星地类符号表示，见图4。

图1 小图斑综合流程图

图2 小图斑夸大处理示意图

图3 小图斑聚合处理示意图

图4 小图斑转零星地物示意图

确定小图斑最小上图面积指标往往是一个或多个地区共用1套参数，如安徽二调成果缩编中淮北平原27个县市共用1套指标；判别小图斑的重要性也是由作业人员根据小图斑与周围其他图斑的地类相同与否而进行判断的。这样的做法存在的问题如下[2-5]：

1）最小上图面积指标的选取单一，没有考虑地区间的差异，缺乏针对性；

2）由作业员直接判断小图斑的重要性效率低下，且主观性太强，受制于作业员对地图的认知水平和制图经验。

2 小图斑综合的改进方法

针对以上问题，提出以下解决方案：

1）针对每一个工作区提出至少1套最小上图面积指标，如1个县1套指标参数；

2）将专家的知识和经验引入到计算机制图中，使小图斑的综合合理、高效。

2.1 最小上图面积指标的选取

为确定一个地区土地利用图各地类最小上图面积指标，可以先分别确立该地类最后应该保留的图斑要素的数量。德国学者特普费尔提出一种方案，用于解决原始地图与新编地图由于比例尺的变换而产生的地物数量递减的问题。新编地图应选取的地物数量与原始地图和新编地图2种比例尺的分母之比的开方根有关[1]，如式（1）所示：

式中，NA为原始地图地物个数；NB为目标地图地物个数；MA为原始地图比例尺分母；MB为目标地图比例尺分母；C为符号尺寸改正系数。对于面图斑，C由式（2）计算得到：

式中，fA为原始地图面状符号的尺寸面积;fB为目标地图面状符号的尺寸面积，则有：

在一般地图中fA=fB，则有：

式中，D为地物重要性改正系数，有3种情况：①很重要，则②一般，则D=1；③次要，则

在土地利用图中，所有的地类要素都是同等重要的，所以可以先假设土地利用图中所有地类要素的重要性均为一般，则得到式（5）。至于小图斑的重要性不在于其地类自身，而是它相对于周围地类图斑而言的，在后面具体综合中来体现。

将各地类图斑按照面积由大到小的顺序排列，则某地类第NB个地类图斑的面积就是最小上图面积。

2.2 小图斑综合

小图斑综合处理的具体工作就是根据小图斑自身面积大小和其重要性对其进行合并、夸大、聚合和转点。

假设所有的大图斑均为重要图斑，小图斑均为次要图斑。选取某一小图斑，判断其缓冲区R范围是否有同地类大图斑，如果有，则其为非重要小图斑；否则，其为重要小图斑。具体按以下5条规则处理：

1）聚合。其对象为所有非境界边上的小图斑，处理规则为小图斑缓冲区半径40 m范围内如有同地类图斑，则对其进行聚合操作。

2)合并。当对象为非境界边上的小图斑的面积S'Î（0，40%S）时，其处理规则为直接合并到周围拓扑相邻的图斑中去。地类图斑合并时遵循语义邻近优先原则，相同二级分类的图斑语义邻近度最高，一级分类土地用地类型语义邻近度见表1[6，7]。

表1 一级土地用地类型语义邻近度统计表

当对象为所有非境界边上的小图斑的面积S'Î（40%S，80%S）时，其处理规则为：小图斑缓冲区半径R范围内若有同地类大图斑，则此小图斑为非重要地类，对其进行合并操作，合并规则同上。

3）转点。当对象为所有非境界边上的小图斑的面积S'Î（80%S，S）时，其处理规则为：小图斑缓冲区半径R范围内若有相同地类大图斑，为使太湖县地类结构变化不至于过大，选择性地保留一部分图斑，将其进行转点操作。

当对象为所有非境界边上的小图斑的面积S'Î（40%S，80%S）时，其处理规则为：小图斑缓冲区半径R范围内若没有同地类大图斑，则此小图斑为重要地类，面积相比较小，对其进行转点操作，原来的图斑合并到周围地类中。

4）夸大。其对象为所有非境界边上的小图斑的面积S'Î（70%S，S）。其处理规则：小图斑缓冲区半径R范围内若没有同地类大图斑，则此小图斑为重要地类，对其进行夸大操作。夸大后的图形与原图斑形状相似，不能改变地类要素的自然形态特征，面积达到最小上图面积即可。

5）特殊情况。其对象为所有非境界边上的小图斑的面积S'Î（40%S，S），处理规则为小图斑缓冲区半径R范围内没有同地类的大图斑，只有面积为S'Î（40%S，S）的小图斑群。对此图斑作特殊标记，最后由人机交互处理。

3 应用实例

以太湖县二调成果1∶10万图制作为例，说明本文所提出方法的应用。利用式（5），得到太湖县从1∶5万比例尺缩编到1∶10万比例尺各地类的最小上图面积指标，如表2所示。

表2 太湖县1∶10万各地类图斑最小上图面积指标统计表

通过表2可以看出，除其他土地地类外，其余用地类型最小上图指标均在全国弹性范围之内。

在以上的改进方法中有一个未知参数就是缓冲区半径R，此值由已通过验收且质量评价较好的1∶5万到1∶10万的缩编成果进行统计分析，同时结合了一些专家知识和经验得到，具体见表3。

将此改进方法和常规的方法分别与计算机制图结合，同时处理太湖县二调成果1∶5万到1∶10万的小图斑综合。2个成果由专业技术人员进行质量评价对比，改进方法综合的成果质量较好，符合规范，可以证明本文中小图斑综合方法的改进是可行的。

对小图斑综合的改进方法进行总结分析，其具有以下特点：

1）由数学模型确立的各种用地类型的最小上图面积具有针对性，该值均在国家制定的弹性范围内，符合技术标准；

表3 太湖县1∶10万各地类小图斑缓冲区半径R取值统计表

2）引进专家知识和经验，通过确立缓冲区半径R来判断小图斑的重要程度具有客观性；

3）改进方法和计算机制图结合，使得小图斑综合具有高效性；

4） 在处理特殊情况时，灵活性不够，需要人工干涉。

4 结 语

本文引入数学模型和专家知识，对小图斑综合提出了改进方法，有助于客观、合理、高效地制作二调成果系列比例尺地图。不过，土地利用图中的地类分布多样，不同地区都有各自的地方特征，综合方法也需要有针对性地修改。图斑综合已经由传统的人工制图转变到人机交互制图了，而由人机交互制图到计算机智能化制图仍处于研究阶段。计算机智能化地图综合是GIS当前研究的一个主要方向。

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