基于ArcGIS的第三次国土调查地类流量分析模型的设计与应用

游芳

摘 要：地类流量分析是第三次全国国土调查过程中的一项重要工作。本文基于ArcGIS的模型构建器设计了地类流量分析模型，并以安徽省某县的三调初始库为例验证了其实用性。结果表明，该模型方便、高效，在一定程度上提高了三调作业效率。

关键词：三调;流量分析;模型构建器

Abstract： The analysis of ground-like flow is an important work in the process of the third national land survey. This paper designed the model of ground-like flow analysis based on arcgis， and took the three-tune initial library of a county in anhui province as an example to verify its practicability. The results show that the model is convenient and efficient， and to a certain extent， it improves the efficiency of the third adjustment.

Keywords： the third land survey;flow analysis;model builder

国土是生产之要、生存之本、生态之源、自然之基。国土调查是我国法定的一项重要制度，是全面查实查清土地资源的重要手段。为了全面细化和完善全省土地利用基础数据，掌握翔实准确的国土利用现状和自然资源变化情况，进一步完善國土调查、监测和统计制度[1-2]，自2018年11月起，安徽省开展了第三次国土调查工作（以下简称“三调”）。当前三调初始成果已定，为了掌握数据的变化，需要与第二次全国土地调查（以下简称“二调”）数据做地类流量分析，市场上的专业三调建库可以实现流量分析，但需要建立完整的数据库，步骤烦琐，速度慢。本文基于ArcGIS的模型构建器（ModelBuilder）应用程序搭建地类流量分析模型，并以安徽省某县三调初始成果库为例开展了测试。结果表明，模型分析结果准确可靠，速度较快，可应用于三调初始库的流量分析。

1 模型构建器（ModelBuilder）介绍

模型构建器（ModelBuilder）是一个用来创建、编辑和管理模型的应用程序。模型是将一系列地理处理工具串联在一起的工作流，其将其中一个工具的输出作为另一个工具的输入，也可以将模型构建器看成是用于构建工作流的可视化编程语言。ModelBuilder除了有助于构造和执行简单工作流外，还能通过创建模型并将其共享为工具来提供扩展ArcGIS功能的高级方法。ModelBuilder还可将ArcGIS与其他应用程序进行集成。

ArcGIS的模型构建器最初出现在ArcView3的空间分析模块中，是进行空间处理（Geoprocessing）工作流程和脚本图形化的建模工具。ArcGIS9以及更新的版本中同样提供了建模器技术。这种工具主要用来构造地理处理工作流程和脚本的图形化建模，可以加速复杂地理处理模型的设计和实施。与传统的基于菜单和单独处理工具的模式相比，ModelBuilder具有自动处理流程、共享模型、数据处理以及模型文档化等优点[3]。

ModelBuilder基本由3部分组成：输入数据、输出数据和地理处理工具。其中，输入数据和输出数据的类型多样，包括要素类、要素图层、栅格数据集和工作空间;地理处理工具包括工具箱中所有的工具、自定义模型及脚本工具。构建模型时，将自动验证所添加和连接的数据、工具，以确保数据存在且数据有效，可用于工具，并且所有工具参数设置均已正确指定。当模型经过检验所有流程均有效后即可运行[4]。

ModelBuilder中一个重要的工具就是迭代器。迭代是指以一定的自动化程度多次重复某个过程，通常又称为循环。迭代较为重要，因为自动重复任务会节省执行这项任务所需的时间和精力。在模型构建器中进行迭代时，可以在每次迭代中使用不同的设置和数据来反复执行同一个过程。模型构建器中的迭代操作还具有灵活性，用户可以迭代整个模型，或只是重复执行单个工具或过程。

ArcGIS的模型构造器能批量实现一些分析处理功能，还可以将ArcToolbox中的相关工具集合、关联起来，减少作业过程中重复调用ArcToolbox工具。这不仅可以大大提高工作效率，还可以减少出错率，避免重复操作[5]。

2 地类流量分析模型设计

二调工作分类以《土地利用现状分类》（GB/T 21010—2007）为基础，采用二级分类，其中一级地类8个，具体为：耕地（01）、种植园地（02）、林地（03）、草地（04）、交通运输用地（10）、水域及水利设施用地（11）、其他土地（12）、城镇村级工矿用地（20X）。其中城镇村级工矿用地（20X）一级类是由《土地利用现状分类》（GB/T 21010—2007）中的05、06、07、08、09一级类和102、121二级类归并得到的。

三调工作分类以《土地利用现状分类》（GB/T 21010—2017）为基础，采用二级分类，其中一级地类13个，具体为：湿地（00）、耕地（01）、种植园地（02）、林地（03）、草地（04）、商业服务业用地（05）、工矿用地（06）、住宅用地（07）、公共管理与公共服务用地（08）、特殊用地（09）、交通运输用地（10）、水域及水利设施用地（11）、其他土地（12）。

地类流量分析要求分析每一种一级地类的流入和流出情况。为了方便统计，在二调一级地类中增加湿地（00）（对应二级类为115、116、125），将三调的05、06、07、08、09五个一级地类合并为一个一级地类。一级地类流量分析表如表1所示。

表1（a）中，第一行表示各一级地类的二调面积;第二行表示各一级地类的三调面积;第三行表示各一级地类的流入面积，例如，耕地流入面积是指二调中所有非耕地转换为三调耕地的面积之和;第四行表示各一级地类的流出面积，例如，耕地流出面积是指二调耕地转换为三调非耕地的面积之和;第五行流入流出变化量是指流入面积与流出面积之差值。表1（b）的横向地类为三调的一级地类，纵向地类为二调的一级地类。表示各一级地类的具体变化量，例如，第2行第1列表示二调耕地转为三调湿地的流量，第5行第7列表示二调草地转为三调交通运输用地的流量。

为了得到上述流量分析表，首先需要得到每一个二调一级地类的变化面积，或者每一个三调一级地类的变化面积，然后再根据这些变化面积计算统计得到表中的各一级地类的二调面积、三调面积、流入面积、流出面积、流入流出变化量。

2.1 数据准备

第一，安徽省某县2018年二调变更数据库中的地类图斑（2018年二调DLTB）;第二，第三次国土调查初始数据库中的地类图斑（三调DLTB）

2.2 数据预处理

2.2.1 添加字段。由于二调地类图斑与三调地类图斑都没有一级类编码的字段，因此，需要在ArcGIS软件中对2018年二调DLTB、三调DLTB两个要素类添加字段：一级类地类编码（YJLBM），并通过字段计算器给字段赋予属性值，取地类编码的前两位，但要注意湿地（00）的特殊情况。一级地类湿地（00）对应以下二级地类：红树林地（0303）、森林沼泽（0304）、灌叢沼泽（0306）、沼泽草地（0402）、盐田（0603）、沿海滩涂（1105）、内陆滩涂（1106）和沼泽地（1108）。

2.2.2 数据融合。在几何类型为线、面的数据层中，一个图层数据中相邻的两个或多个几何要素表达同一客观实体时，可将这两个或多个独立几何要素融合为一个几何要素[6]。运用ArcToolBox中的Dissolve（按字段融合）工具，如图1所示，对上述两个要素类按YJLBM字段做数据融合，将一级地类编码相同的图斑合并，得到两个新要素类：二调一级类融合、三调一级类融合。为了便于统计面积，在数据融合时一定要选择“创建多部件要素”，即每一个地类对应一个要素。需要注意的是，对于三调一级类，根据流量分析表的要求，将05、06、07、08、09五个一级地类融合为一个要素。

2.3 模型设计

第一，启动ArcGIS软件，打开ModelBuilder工具，插入按要素选择的迭代器，选中迭代器添加按字段分组;第二，添加一个shapefile变量，命名为裁剪要素，添加连接，将此要素设置为迭代器的输入参数;第三，将ArcToolBox中的Clip工具拖入模型中，添加连接，将迭代器的输出参数设置为Clip工具的裁剪参数;第四，再添加一个shapefile变量，命名为输入要素，添加连接，设置为Clip工具的输入参数;第五，最后添加一个工作空间变量，设置裁切工具的输出变量的存储位置，将迭代器获取的值作为输出要素的命名;第六，验证模型并保存至ArctoolBox工具箱中。模型图如图1所示。

2.4 模型应用

在ArctoolBox中添加上述模型，运行模型，将二调一级类融合、三调一级类融合两个要素类分别作为模型的裁剪要素与输入要素，按字段分组选项设置为YJLBM字段，设置好模型结果的保存路径。

模型运行后得到每个二调一级地类的流出量，统计到表中后即可得到每个三调一级地类的流入量，汇总统计后便可得到一级类流量分析表。根据流量分析表可以掌握各地类的变化流量，对于变化较大的返回检查，以保证作业质量。

该试验区面积为380 km2，模型运行耗时66 s，模型运行高效。

3 结语

本文研究利用ArcGIS的模型构造器可以方便高效地对三调初始数据做地类流量分析，便于生产人员在三调初始库形成后即可分析并掌握各地类的变化量，控制调查作业质量，提高生产效率。使用ModelBuilder构建的模型可以自动执行所定义的操作功能，且模型报存之后，可实现多用户的共享[2]。

参考文献：

[1]国务院第三次全国土地调查领导小组.第三次全国土地调查总体方案[Z].2018-01-11.

[2]胡娈运，李春辉.基于ArcGIS的第三次国土调查耕地坡度级别赋值模型研究与应用[J].测绘通报，2019（S1）：137-139，142.

[3]刘江涛，吴发富，王建雄，等.基于ArcGIS建模器的数据处理模型在摩洛哥地球化学填图中的应用[J].地质科技情报，2017（5）：1-6.

[4]熊静.基于ArcGIS模型构建器的分幅批量裁切影像[J].辽宁林业科技，2019（4）：77-78.

[5]陈春平.ArcGIS模型构造器在基础地理信息数据建库中的应用[J].安徽建筑，2019（9）：43-44.

[6]林璐，马丽华，陈延博，等.利用ArcGIS模型构建器实现矢量数据整合的方法[J].地理空间信息，2018（4）：62-63.