地理信息系统（gis）在林权资料管理中的应用

李诚　廖洪标

摘要：2007年，作者通过学习和摸索，引入Arcgis软件，并且成功实现了将“林权附图打印系统”的数据转换为Arcgis数据格式。许多县后来也使用了Arcgis，但数据方面采用的是重新矢量化的方法，浪费了较多的人力物力。未重新矢量化数据的县，可以参考文章做法实现林改数据转换，通过Arcgis软件，实现林改宗地图的高效管理和综合利用。受到江西省、市、县等领导的高度评价，值得在林业系统中推广应用。

关键词：地理信息系统（gis）；应用

一、林改宗地NZD及LQZ文件转换成shp文件

打开“林权证附图打印系统”，点击工具菜单下的”数据处理”子菜单，弹出“林权证文件处理器窗口”（如果没看到，可能是该窗口缩小到了任务栏，需要在任务栏上点出来）。

在“林权证文件处理器”窗口，点击“文件处理”菜单项下的“导出”子菜单，弹出“联户检查”窗口，在“数据路径”行通过“浏览”按钮找到林权宗地文件所在的文件夹，确定后再点击下方的“导入shp文件”，选择文件夹后点击保存。

Shp文件由多个文件组成，可以在Arcgis桌面软件中的Arcmap可直接加载使用，但一些功能受限制，所以需要作下一步转换。为管理方便，一个shp文件最好单独放在一个文件夹中。

二、高斯投影分带与坐标系

（一）坐标系简介

林业系统目前所使用的坐标系统有1954年北京坐标系（英文简称Beijing 1954），1980西安坐标系（Xian 1980）、2000国家大地坐标系。其中2000国家大地坐标系是我国当前最新的国家大地坐标系，英文名称为China Geodetic Coordinate System 2000，英文缩写为CGCS2000。印刷地图的右下角或左下角一般都标有坐标系说明。

（二）高斯投影带划分

我国采用6度分带和3度分带，1∶2.5万及1∶5万的地形图采用6度分带投影，1∶1万的地形图采用3度分带，从东经1.5度的经线开始，每隔3度为一带，用1，2，3，……表示，全球共划分120个投影带，即东经1.5～4.5度为第1带，其中央经线的经度为东经3度，东经4.5～7.5度为第2带，其中央经线的经度为东经6度，依此类推。江西省位于东经113.5度-东经118.5度之间，跨第38、39共2个带，其中东经115.5度以西为第38带，其中央经线为东经114度；东经115.5以东为39带，其中央经线为东经117度。地形图上公里网横坐标前2位就是带号，例如：1∶1万地形图上的横坐标为39345486，其中39即为带号，345486为横坐标值。

三、Shp文件转换成MDB文件

MDB文档是Arcgis使用的地理数据库格式之一，也是Access2003（微软Office组件）使用的数据库格式，能够很方便的与Excel实现数据的导入导出和转换。

（一）使用ArcCatalog创建个人地理数据库

ESRI的本地存放的数据库格式有File Geodatabase和Personal Geodatabase兩种，如果数据量比较大的话可以选择File Geodatabase，对于一些小型的项目数据可以放在个人地理数据库（即MDB文件）里面。以下介绍的是ArcGIS Desktop如何创建个人数据库的方法与步骤。

创键地理数据库：启动ArcCatalog，在既定目录下点击鼠标右键，新建个人地理数据库，输入数据库名完成创键个人数据库。

（二）创建要素数据集

鼠标移到创建的数据库上点击右键→新建→要素数据集，为要素集选择一个名称，例如BeiJing54_39

接下来是选择坐标系。利用前面介绍的知识选择一个坐标系。林业工作的底图主要是1：1万的地形图， 以下根据该比例尺地形图的坐标系进行选择。在“地理坐标系”和“投影坐标系”两项中选择“投影坐标系”，“投影坐标系”下选择Gauss Kruger（高斯克吕格）投影。

高斯克吕格投影下，林业1：1万地形图的三种坐标系都有显示，选择与实际使用的地形图对应的一项，比如与数据集名称相同的一项BeiJing 1954（北京54）。

1：1万地形图选择3度分带的坐标系，为了与地形图上对应，以有带号的坐标系为宜。根据所在地域，无带号的，选择114或117；有带号的，选择38或39。

接下来的垂直坐标系可以不作选择，直接点下一步。容差可不作选择，直接点下一步，创建要素数据集完成。

（三）导入shp数据到个人地理数据库

打开ArcCatalog，通过左边的目录树窗口定位到前面建立的要素数据集（BeiJing54_39），选中后单击右键，→导入→要素类（单个），

输出位置已经按照前面选择定的位置导入。

通过输入要素右方的文件夹按钮选定要导入的shp文件，点击添加。shp文件按前文介绍由附图打印系统的导入工具得到，在输出要素类文本框中填入名称。

导入时间预计需要几秒到几十秒钟，导出完成后右下角出现提示窗，并且ArcCatalog左边的目录树窗口可以看到导入后的要素集。

按前述方法定位到要素数据集（BeiJing54_39），选中后单击右键，→新建→要素类，可以新建空的要素类，分点线面等类别。

要素类是很多单个要素图形的组合，比如一个乡或一个县的林改宗地可以放在同一个要素类中。

在同一个要素集中的要素类都具有相同的地理参考（坐标系相同）。

（四）修复几何

宁都林改宗地数据处理过程，在对导入的要素类进行处理时，发现无法进行拓扑查错。在Arcmap中加载要素类，作进一步检查，发现要素类的系统字段Shape_Area值（面积，单位m2）为负值（经核对其绝对值没问题），说明转换环节存在问题。

通过“修复几何”工具可以解决此问题，步骤如下：

在ArcCatalog或 Arcmap中，选择工具箱ArcToolbox（工具栏中的红色小箱子），→数据管理工具 →要素→ 修复几何，选择要修复的要素类，点击确定，若干秒钟后弹出完成窗口。出现绿色对勾号时表示修复成功。如果出现感叹号说明修复过程出现问题，重做一遍或几遍可修复成功。

四、拓扑查错

林改宗地的拓扑查错，首先会想到的是宗地不能重叠以及不能有缝隙。与一般的软件操作相比，拓扑似乎有些复杂，但经过一定时间的实践，也是可以掌握的。

（一）建立拓扑

建立拓扑的工作在ArcCatalog中完成。通过左边目录窗口选定要素数据集，单击右键，→新建→拓扑，点下一步后出现输入拓扑名称和拓扑容差窗口，窗口下方有一个拓撲容差的说明。设置拓扑容差的大小，对工作量和数据精度有较大影响。林改宗地设置的精度在1-7米之间。

点下一步，选择要参与到拓扑中的要素类（一个要素类只能参与到一个拓扑中）。

再下一步，等级数取默认值。再下一步，出现指定“拓扑规则”窗口，添加“不能重叠”与“不能有缝隙”两项规则，点完成后“已创建新拓扑，是否要立即验证”窗口。点是，将在ArcCatalog中完成一次拓扑验证。点否，不验证，需要在Arcmap中加载拓扑时进行一次初始验证。选择一项，完成拓扑的建立。

（二）拓扑错误浏览、分析及处理

在ArcMap中加载拓扑，默认状态对应的要素类也会被加载。如果拓扑进行了验证，拓扑错误会用红色显示，根据红色线及块的多少，可直观看出数据错误的多少。

建立单个要素类的拓扑，可以分析处理宗地与宗地间的重叠和遗漏情况。建立要素类与要素类之间的拓扑，可以分析行政区域（县乡村等）之间的重叠和遗漏情况。

拓扑错误的分析和处理在Ardmap中进行。对于大面积的拓扑错误，先进行前期工作，对错勾漏勾山进行调查纠正，对纠纷山进行调处。在Arcmap中利用创建要素、整形要素、裁剪面工具对宗地进行补充和修改。

Arcmap中有专门的拓扑工具，用于修正经过前期处理的数据以及矢量化质量不好的数据。在工具栏空白处，右键→拓扑工具。拓扑工具必须在进入编辑状态方可使用，点击编辑器右边的小三角箭头，进入编辑状态。

（三）拓扑错误的几种处理方式

刚开始使用拓扑时，可以新建一个空要素类，新建一些简单的要素，模拟拓扑的各种处理方式，熟练后再对正式数据进行处理。

1. 删除重复要素

选择“修复拓扑错误工具”（工具栏右边第2个），点击面错误区域，右键→选择要素，再点击编辑器工具栏中的属性，属性栏中会将该区域重复的要素全部显示出来，点击其中的任意一个，相应图形会闪烁。选择其中一个或多个，右键→删除。

2. 合并重复要素

选择“修复拓扑错误工具”，点击面错误区域，右键→合并，弹出对话窗，显示相关重复要素，点击其中的一个作为目标要素，重复要素会合并到目标要素中变成不再重复。

两个要素只交叉重复部分，选择“修复拓扑错误工具”，点击面错误区域，右键→创建要素，重叠部分会变成独立的要素。右键→合并，也可以将重复部分合并到其中一个要素中。

3. 四面包围的空隙处理

选择“修复在空隙处将生成一个独立的要素。选择相关要素，点在空隙处将生成一个独立的要素。选择相关要素，点“编辑器”右边小三角形下方的“合并”，可以将该要素与对应目标要素合并。

4. 半岛形及分离形空隙的处理

可以通过“创建要素”中的“自动完成面”工具在空隙中创建要素。对半岛形空隙，点击“自动完成面”工具后，在缺口处画一条线，按F2键，要素和线包围部分的空隙变成要素。对分离形空隙，点击“自动完成面” 工具后，先在缺口的一边画一条线，右键→完成部件，再在缺口的另一边画一条线，右键→F2完成要素，要素和线包围部分的空隙变成要素。

对于前文所述四面包围的空隙，点击“自动完成面”工具后，在空隙处随便画一条线，右键→F2，也能把空隙变成独立要素。

五、使用融合工具由林改宗地生成行政区域边界

在Arcmap中，通过“地理处理”菜单中的融合工具，可以将属性字段值相同的要素融合成一个要素。

融合_字段可以选择一个字段，也可以选择多个字段。由“林权证附图打印系统”转换过来的林改宗地要素类属性中包含乡村代码字段，如果是一个乡镇的要素类，可以根据村字段一次性生成全乡镇的村界。如果是一个县的要素类，可以根据乡和村两个字段一次性生成全县的村界，根据乡字段一次性生成全县的乡村界。

使用融合工具由林改宗地生成乡村界需要做两步工作：一是消除全部的拓扑错误，二是使用创建要素工具把非林地也变成含乡村代码的宗地（事先要调查清楚非林地中的乡村边界）。

六、后续应用及其它

林改宗地经转换为.mdb格式并进行拓扑修正后，与公益林数据叠加可以进行资金发放的权属依据并相互验证，可以作为二类调查及营造林作业设计及验收的各项基础资料。

参考文献：

吴秀芹，张洪岩，李瑞改，张正祥，董贵华.地理信息系统应用与实践（上下册） [M].清华大学出版社，2009.

（作者单位：李诚，江西省宁都县林业局；廖洪标，江西省新干县林业局）