浅谈第三次全国国土调查坡度图制作

杜蕾

（辽宁省基础测绘院，辽宁锦州 121003）

根据《国务院第三次全国国土调查领导小组办公室关于进一步核实第三次全国国土调查坡度数据的通知》，和辽宁省第三次全国国土调查领导小组办公室（省三调办)下达的通知，由辽宁省基础测绘院承担本次辽宁省第三次全国国土调查坡度图制作工作。

此次任务按照统一的技术标准，参照《利用DEM确定耕地坡度分级技术规定》，以县级区划为单位，制作全省坡度图，坡度图成果一定要保障真实性和准确性。

一、数据来源和使用原则

1.数据主要来源

经省级检查合格的5米格网1:1万数字高程模型（DEM），DEM产品生年代分布在2012-2017年之间。为了保证现势性，本次共收集了两种类型DEM数据成果。第一部分是1:1万数字航空摄影测量制作的DEM数据，第二部分是机载机光雷达制作的DEM数据。

2.数据使用原则

由于时间年度跨度大，并且存在两种类型DEM数据，个别区域的接边不是完全吻合。为了保证坡度图的准确性和真实性，DEM图幅接边处按照现势性强的覆盖现势性差的数据，雷达数据覆盖航测数据的原则进行。

二、基于ArcGIS制作坡度图及注意事项

坡度图制作就是将DEM栅格数据转换成坡度栅格数据，然后按照坡度分级标准进行坡度分级，最后形成坡度分级矢量数据的过程。由于此次坡度图制作时间紧任务重，因此完全用人工方式制作坡度图已经不能满足现阶段任务要求，这就需要通过对数据源与成果的分析，编制算法，对部分工序实现计算机自动化，来代替繁重、重复的人工操作。

ArcGIS软件是地理信息系统中应用较为广泛的一种软件，它有强大的运算能力和分析功能，可高速、成熟地处理各种数据，因此倍受青睐。本次坡度图制作过程中用的自动化算法，就是基于ArcGIS平台实现的。

坡度图制作可以分为以下几个阶段：资料收集整理、数据预处理、DEM拼接、坡度计算、坡度分级、坡度分级矢量化、坡度分级矢量化数据后处理、元数据制作、质检、成果汇交。

本文主要介绍从DEM单幅数据拼到县区坡度分级矢量化数据后处理的过程。

1.DEM拼接

由于三调数据是以县区为单位，1：10000DEM数字高程模型是分幅数据，这里就必须对DEM进行拼接处理。拼接DEM图幅时，以国家下发的县级行政区范围为准。为了保证县区边缘处的坡度图精度，将县区界线外扩1000米缓冲区，做为单个县区坡度图范围。如涉及省界、国界处，不能满足县区外扩1000米要求时，则只需保证县区内部数据的完整。

拼接时利用ArcGIS软件下的镶嵌功能，保证成果在2000坐标系统下，按现势性强的覆盖现势性差的数据，雷达数据覆盖航测数据的原则进行。

此次作业范围根据高斯投影划分，共涉及三个投影带，所涉及跨带的县区，将DEM成果利用ArcGIS软件下的投影转换功能，将其转换到与第三次全国国土调查成果数据库一致的投影带。

2.坡度计算

坡度是反映地形的重要因子，是地形描述中常用的参数，是一个具有方向与大小的矢量。坡度图计算模型有二阶差分、三阶不带权差分、三阶反距离平方权差分等。我们将拼好的以县区为单位的DEM成果，利用ArcGIS工 具“坡度”，Spatial Analyst→表面分析→坡度，进行坡度计算，计算模型选择三阶反距离平方权差分horn算法。

3.坡度分级矢量化

按照耕地坡度分级的要求，对耕地坡度分为五个级别，从1级至5级分别 为≤2°，2°~ 6°， 6°~ 15°，15°~ 25°，＞25°。

利用ArcGIS工具“坡度”，3D Analyst工具→栅格重分类→重分类，进行手动分类，生成1至5类坡度级别。

4.坡度分级矢量化和坡度分级矢量化数据后处理

利用ArcGIS下“栅格转面”工具，将坡度数据转为矢量数据，然后进入到坡度分级矢量化数据后处理阶段，这个时间较长，需要进行图斑综合、拓扑构建、裁切、接边等处理。

(1)矢量坡度综合

为满足第三次国土调查数据库中最小上斑面积的要求，本次坡度分级矢量数据综合面积参照《利用DEM确定耕地坡度分级技术规定》中1:5000比例尺要求进行，最小矢量坡度面积保留为实地750平方米。利用融合工具，将小于750 m2的矢量坡度跟相邻矢量合并，以满足要求。

坡度分级图斑按就低不就高的原则逐级并入临近图斑，如果邻近图斑等级没有小于本图斑的，就与邻近高级的图斑逐级合并，以保证消除小图斑，同时将宽度小于1个格网尺寸的线状图斑合并至相临图斑中。

综合矢量坡度过程较为复杂，工作量巨大，依靠人工操作，不仅时间长，而且主观干预较多，真实性与准确性无法保证。为避免人工操作出现错误，提高生产效率，根据综合原理，技术人员自行研发了一套程序，实现计算机自动化，用来代替繁重、重复的人工操作。与人工操作对比，效率可提高几十倍。为检验自动综合的准确性，又编制算法，通过人机交互，将综合后的成果与原始数据进行对比，对于跨度超过两级、面积综合过大、差异率较高或超差等问题进行改正，并对综合成果进行拓扑检查。

(2)裁切

综合后的成果除境界周围，其他地方不应有小于750m2的矢量图斑。最后将综合后的矢量成果，按1000米外扩缓冲区进行裁图。

注意坡度矢量图裁切时一定要在融合后的基础上进行。裁切后要通过ArcGIS工具进行数据分解处理，“数据管理工具要素多部件至单部件”，分解的原因是防止境界周围的矢量有复杂链，影响坡度图的使用。

(3)县区接边

为了保证各县区之间坡度图矢量成果的连续性，各县区坡度矢量成果必须进行接边处理，接边包括图形接边和属性接边，即要保证图形一致，又要保证坡度等级接边。接边限差不超过2个格网，不能出现尖角，保持过渡合理，不能出现小于750 m2的矢量。特别注意换带处县区间接边，分别要在两个投影带上进行接边，以保证接边精度。

三、结束语

本次生产过程中经过我们不懈努力，解决了很多实际生产中遇到的问题、难题，利用ArcGIS软件、技术人员程序的研发、通过人机交互的合作方式完成了坡度图的制作，我们的成果推动了辽宁省三调坡度图工作的顺利进行，并得到了好评，坡度图成果的制作使我们各方面能力得到提升，同时也为以后相似的工作提供参考。