基于ArcGIS的矢量数据单元提取栅格值的方法实现

陈明明　何方　杨媛

摘 要：矢量和栅格是地理信息系统中2种基本的数据结构形式，在处理过程中2种形式之间可以相互转换。该文基于ArcGIS软件，提出了以特定的矢量数据单元来提取栅格数据值的方法实现，间接达到栅格数据向矢量数据转换的目的。该方法为耕地地力评价工作中利用采样点空间插值得到的栅格数据向耕地资源管理单元图赋养分值提供了有价值的参考。

关键词：栅格；矢量；分区统计；空间连接

中图分类号 S159 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）03-04-125-02

Abstract：Raster and vector are the two basic forms of data structure of geographic information system， and the two forms can be converted to each other in the process. In this paper， based on the ArcGIS software，the method of extraction of raster data value by vector data units is put forward，indirectly achieving raster data conversion to vector. The method provides a valuable reference in farmland fertility evaluation.It can be used to extract raster data nutrient contents by farmland management units.

Key words：Raster；Vector；Zonal statistics；Spatial join

1 前言

地理信息系统的核心部分是数据，矢量和栅格是2种基本的数据结构形式。矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式[1]。矢量数据对象的空间特征可以和属性特征一起存储，根据属性特征的不同，不同对象可以用不同符号来表示，如图1所示。栅格数据是指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的值来表示空间实体的一种数据组織形式[2]。这里的每个网格是一个像元，每个像元有一个值，记录了不同的属性，如图2所示。

在ArcGIS平台下，矢量和栅格2种数据格式在处理过程中可以相互转换[3-4]。2种数据格式的转换可以节约时间和经费投入，同时保证了数据的一致性[5]。但是，直接的格式转换，有时并不能得到所需要的数据。例如，在耕地地力评价过程中，利用采样点做空间插值得到了栅格数据，通过转换可以生成矢量数据，但得到的数据与已经存在的耕地评价单元不吻合，即无法将插值得到的栅格数据值提取到需要的耕地评价单元中。因此，本文提出了2种方法，分别直接和间接地实现了通过特定矢量数据单元来提取栅格数据值。

2 2种方法的实现

2.1 分区统计法 分区统计法（Zonal Statistics），就是运用分区统计函数，用一个数据集的分类区作为统计单元，对另一个数据集中相应位置的单元值进行统计，输出为分类区数据集的每个分区对应的统计值的表格数据和图表[6]。这一方法应用到地力评价中，即可将矢量耕地评价单元图与插值得到的栅格数据进行叠加（如图3），通过数学运算，分别计算每个矢量单元所覆盖范围内的栅格数据的值的综合。运算中，有些单元面积可能比较小，不能得到赋值，因此需要适当增加栅格数据的精度。但高精度又会增加运算成本和存储空间，因此需要适当地平衡插值时的栅格数据的表达精度和工作效率两者之间的关系[7]。

2.2 空间连接法 空间连接（Spatial Join）是在2个图层之间根据要素的相对位置关系创建表格连接，连接的结果是将一个图层（连接图层）的属性追加到另一个图层（目标图层）上[8]。这一方法要求是矢量与矢量之间叠加，所以插值得到的栅格数据要先转换成矢量数据。通过矢量单元与单元之间位置的对应关系，计算出每个耕地管理单元对应位置的数据值。

2.3 2种实现方法的比较 这2种方法都可以实现矢量数据单元对栅格数据值的提取，但结果是有区别的。空间连接法要求栅格先转成矢量，但这种转换需要先经过重分类，即栅格数据值根据某一范围被分成了几类并被重新赋值。这一转换过程会造成面积和精度的损失[9]，这种方法适用于对耕地养分等级的提取。而分区统计法可以准确的统计到矢量单元覆盖范围内的栅格像元值的综合，适用于对耕地具体养分值的提取。

3 结语

随着GIS技术的发展，对空间数据处理的要求也越来越高。栅格和矢量作为GIS中的2种基本数据类型，它们的快速转换有着重要意义[10]。本文提出的2种用矢量数据单元来提取栅格数据值的方法，是间接的栅格转矢量的方法，对于耕地地力评价过程中提取养分值或养分等级有着重要的参考。

参考文献

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[9]白燕，廖顺宝.矢量数据属性信息无损栅格化的实现—以全国1∶25万土地覆被数据为例[J].2010，12（3）：385.

[10]苏程，周祖煜，倪广翼，等.基于像元有向边的栅格数据扫描线矢量化方法[J].计算机辅助设计与图形学学报，2011，23（7）：1139-1147. （责编：张宏民）