基于MapGIS的土地利用总体规划图编制技术与方法_以广宁县为例.pdf

第32卷 第2期 2009年4月 测绘与空间地理信息 GEOMATICS 土地利用总体规划图;矢量化;广宁县 中图分类号 P285; P208 文献标识码B 文章编号 1672 - 58672009 02 - 0041 - 05 The Technical Approach of the Compilation of OverallLand Use Planni ngMap Based on MapGIS Take Guangni ng County as an example SONG Rong - chao, YANGMu - zhuang, XIE Hong - yu School of geographical sciences, Guangzhou Un iversity, Guangzhou 510006, China Abstract MapGIS is a high - perfor mance large - scale intelligent soft ware systems which sets the most advanced graphics, images, geology, geography, remote sensing,mapping, artificial intelligence and computer science to one. It is appliedwidely in thework of over2 all land use planning, the function is idable. Taking the compilation of overall land use planning map in Guangning County of Guangdong Province as an example, from aspects of material preparation, graph , graphic edition, attribute edition and graphical output, this paper introduced the technology and the of the compilation of overall land use planningmap using theMapGIS soft2 ware in detail . Key wordsMapGIS; overall land use planningmap; vectorization; Guangning County 0 引 言 数字化、 集成化和全球化的发展,使人们能够用数字 化的信息表现现实世界,地图制图技术相应地发生了根 本性的革命,数字化、 自动化和智能化成了测绘生产的主 要技术手段,地理信息系统 GIS作为集计算机科学、 地 理学、 测绘遥感学、 环境科学、 城市科学、 空间科学、 信息 科学和管理科学为一体的新兴边缘学科迅速地兴起,越 来越多的制图软件提供了强有力的技术支撑 [1] 。MapGIS 表现出强大的优势,使其在各种专题规划图制作中大显 身手。MapGIS在国内测绘、 制图、 制版、 印刷及有关专业 得到广泛应用,是一个普遍使用、 非常有发展前景的数字 化制图软件 [2] 。本文以广宁县1∶50 000土地利用总体规 划图制作为例,详细介绍了MapGIS在规划图中的应用, 对提高工作效率、 保证成图质量和我国其他城市土地利 用总体规划平面图的制作具有借鉴意义。 1 MapGIS的功能特点 MapGIS微机地理信息系统是中国地质大学武汉 信息工程学院开发的工具型地理信息系统软件,它是一 个集当代最先进的图形、 图像、 地质、 地理、 遥感、 测绘、 人 工智能和计算机科学等于一体的高效全汉字大型智能软 件系统,是集地图输入数据库管理及空间数据分析为一 体的空间信息系统,为管理与决策提供现代化的工具,在 制作规划图方面同样发挥出巨大的作用。该系统包括 “ 输入 ” 、 “ 图形编辑 ” 、 “ 输出 ” 、 “ 空间分析 ” 、 “ 库管理 ” 和 “ 实用服务 ” 等6大模块,共计16个子系统,具有操作简 单,功能强大,界面友好等特点。 目前,该系统已经被国土资源部审定为土地管理行 业推荐使用的信息系统,并在地质勘察、 环境保护、 土地 管理、 城市建设与规划和地下管网设计等工作中得到广 泛应用 [3 - 6] 。 2 MapGIS制图流程 MapGIS制图大致分为以下几个阶段资料准备、 图形 输入、 图形编辑、 属性编辑和图形输出等。按照 县市 级土地利用规划数据库标准 的具体要求设计以下工作 流程如图1所示。 图1 MapGIS制图流程 Fig. 1 The mapping process usingMapGIS 2. 1 资料准备 2. 1. 1 熟悉国家标准 1 熟悉GB 12343 - 19901∶25 000, 1∶50 000地形图 编绘规范 、GB 12342 - 901∶25 000, 1∶50 000, 1∶100 000 地形图图式 ; 2 熟悉GB / T 13989 - 1992 国家基本比例尺地形图 分幅和编号 ; 3 熟悉GB /T 19996 - 2005公开版地图质量评定标 准 ; 4 熟悉GB /T 20257. 2 - 2006国家基本比例尺地图 图式 ; 5 熟悉GB /T 14511 - 1993 地图印刷规范 ; 6 熟悉 县市级土地利用规划数据库标准 。 2. 1. 2 收集相关地图数据 1 收集1∶50 000广宁县土地利用现状分幅图和规划 分幅图聚酯薄膜图、 图廓点及公里格网齐全 ; 2 收集历年广宁县土地利用现状图和规划图; 3 县、 乡、 村级土地利用现状分类面积汇总表含分 幅图土地面积汇总表 ; 4 外业调查手簿; 5 航片和其他相关电子数据等; 6 县以下行政单位及权属单位代码表编制到村 级。 2. 2 图形输入 图形输入是数字化成图过程的重要阶段。MapGIS 617提供了数字化仪输入、 扫描矢量化输入、GPS输入、 其 他数据源的数据接口、 野外数字测图等多种灵活方便、 开 放、 高效的图形输入方式。其中扫描矢量化方法效率高, 便于批量作业,在目前GIS数据采集中被广泛采用。而扫 描矢量化输入是通过扫描仪直接扫描原图,以栅格形式 存贮于图像文件中如 3. TIF等 , 然后转换成矢量数 据,存入到线文件3. WL或点文件3. WT中,再进行 编辑、 输出。基本过程如图2所示 [7] 。 图2 图形输入 Fig. 2 Graphics 利用大型扫描仪将纸质 广宁县1∶50 000土地利用 总体规划图 转化成栅格图像,以栅格形式存贮于图像文 件中广宁县1∶50 000地利用总体规划图. TIF ,通过矢 量跟踪确定其各个实体要素的空间位置并进行了预处 理,保证了矢量跟踪的方便和位置的准确性。矢量化地 图采用了交互式跟踪的方法,以保证数据的准确。 光栅图像的校正扫描完成后,利用MapGIS将扫描的 TIF文件转换成为内部MSI文件,再通过“ 镶嵌融合 ” 功能 对形成的栅格图形进行校正。其校正过程如下。 1 标准图框的生成 选择投影变换中“ 系列标准图框 ” 菜单下“生成 1∶50 000图框 ” 命令,在弹出的窗口中分别输入图框左下 角经纬度和图框文件名,点击图框的辅助选项,输入完毕 后,系统即自动绘制出所要求的标准图框。 2 生成控制点 打开MSI文件,根据图框的4个内图廓点和公里网格 交叉点位置,人工添加控制点并保存。控制点的作用就 是让MSI图像具有地理坐标的概念,以便对它完成各种 操作。控制点的多少和分布位置决定了误差纠正的精确 性。控制点越多,分布位置越合理,误差变形越小。 3 图像的镶嵌配准 24 测绘与空间地理信息 2009年 在MapGIS中打开栅格数据文件进行图像的投影及 配准。在镶嵌配准系统中有3类文件校正文件、 参照文 件和控制点文件。在文件中打开校正MSI图像文件并添 加参照点文件3. WT ,然后选择“ 顺序修改控制点 ”,通 过将参照控制点跟图幅上的实际点位进行纠正来实现 MSI图像的校正。以上过程是对图幅进行精确校正的过 程,通过这种方法校正出来的图廓边长和对角线的实际 长度与理论尺寸误差为1～2 mm。 2. 3 图形编辑 MapGIS图形编辑器提供了对点、 线、 区3种图元的 空间数据和图形属性进行编辑的强大功能,该功能是 MapGIS制作地图的核心所在,地图产品质量的好与差, 就取决于是否真正掌握了该系统的功能。图形编辑系 统包括点编辑、 线编辑、 区编辑以及图层等其他内容的 编辑。 2. 3. 1 图层划分 为便于视图、 信息查询、 检索和空间分析,应将空间 矢量图形按图素内容不同,划分成若干个图层。完整的 一幅图至少有一个或多个点文件3. WT、 线文件 3. WL和区文件3. WP构成,其相互压盖关系、 版面 特点由该图的工程文件3. MPJ加以描述。 图层是数字制图中的一个重要概念。MapGIS在制作 数字地图过程中也需要建立编辑图层名,图层的设置及 使用对于数字制图的编辑具有重要作用 [8] 。工程文件中 所包含的任一点、 线、 区文件可理解为一个图层,在此称 之为物理图层。同一物理图层中的图元具有相同的属性 结构特点。因此,在划分广宁县1∶50 000土地利用规划 图图层时,具相同逻辑内容和数据库结构的空间信息应 尽量放在一个物理图层之中见表 1 。在浏览图形时,可 以通过开关某一物理图层来决定显示哪些图层内容。 表1广宁县1∶50 000土地利用总体规划图图层划分方案 Tab. 1 The layers division of 1∶50 000 overall land use planning map in Guangning County 文件类型图层名内 容 点文件3. WT 基础底图注记层 权属注记、 行政注记、 道路注记、 水系注记、 飞地注记、 比例尺注记、 图例注记、 地名及符号注 记、 高程及符号注记、 经纬网注记 地类代码注记层地类代码 线文件3. WL 基础底图线层权属界线、 行政界线、 飞地界线、 等高线、 图框、 图例框、 经纬线 交通路线层公路、 铁路、 其他道路 水系线层河流、 湖泊、 水库、 坑塘 地类界线层耕地、 园地、 林地、 牧草地、 居民点及工矿用地、 未利用地 区文件3. WP 基础底图区层水系区、 图例区、 晕线区 地类区层耕地区层、 园地区层、 林地区层、 牧草地区层、 居民点及工矿用地区层、 未利用地区层 2. 3. 2 图元参数设置 广宁县1∶50 000土地利用总体规划图中所包含的点 要素和线要素种类繁多,不同要素所要求的大小、 宽窄、 形 状、 颜色也不一。为了便于图形的编辑,避免进入菜单重新 修改图元参数,在图形矢量化前,根据图形内涉及到的点、 线类型,建立一个图例文件3. CLN存储图元参数。归纳 广宁县1∶50 000土地利用总体规划图中的主要点注释图 元见表 2 、 线型图元见表 3 。根据表2、 表3提供的图 元参数建立了与其相应的图例板。当编辑地类注记和公 路时,从图例板上直接选中“ 地类注记 ” 和“ 公路 ” 拖动到图 形窗口中,所画出来的注记和线性就是依照已经设置好的 地类注记和公路线形参数如图3、 图4所示。 表2 广宁县1∶50 000土地利用总体规划图主要点参数表 Tab. 2The ma in points parameters of 1∶50 000 overall land use planning map in Guangning County 名称图例名注释高度注释宽度注释间隔注释角度汉字字体注释颜色 图名图名50500081 县区级名称252530081 行政注记乡镇级名称151530081 行政村名称101030081 地名地名330. 2021 高程高程330091 地类注记地类注记2. 52. 50011 34第2期宋榕潮等基于MapGIS的土地利用总体规划图编制技术与方法 表3广宁县1∶50 000土地利用总体规划图主要线参数表 Tab. 3The ma in line parameters of 1∶50 000 overall land use planning map in Guangni ng County 名称图例名线型线颜色线宽线类型X系数Y系数辅助线型辅助颜色 公路公路11610. 50101001 河流河流120. 150101001 等高线等高线18550. 150101001 耕地1610. 1501101 地类界线 园地1610. 1501101 林地1610. 1501101 居民点及工矿用地110. 150101001 图3 地类注记参数 Fig. 3 The parameters of the annotation of land type 图4 公路线参数 Fig. 4 The line parameters of highway 2. 3. 3 点、 线、 区图元编辑 1 点状要素的编辑 点状要素主要包括图廓内外的各类注记如权属注 记、 行政注记、 道路注记、 水系注记、 飞地注记、 图例注记 等和零星地物见表 1 。主要是通过采集符号的几何中 心点或定位点完成的。必须注意的是图斑号和地类码是 作为相应图斑的属性单独进行采集的。零星地物的采集 通常是建立属性结构,根据空间位置输入属性表示所属 图斑来生成随机点,用一个带有属性结构的子图来表示。 不同内容的点状要素要分层存储,便于统一修改和管理。 2 线状要素的编辑 线状要素包括权属界线、 行政辖区界线、 交通界线、 水系界线、 地类图斑界线和各种线状地物见表 1 。线状 要素的采集主要是将图像放大50倍左右,再沿栅格数据 线的中央进行追踪。在绘制过程中要注意线段的封闭 性,充分利用F5, F6, F7, F8, F9等热键功能,提高绘图效 率。线状要素的采集次序为水系 → 道路 → 等高线 → 行政 界线 → 地类界线等,不同属性的线也要分层进行矢量化。 3 区状要素的编辑 区状要素是由线要素经过拓扑处理而形成的。在做 图之前,对线图元进行编辑,利用弧段结点平差、 剪断自 相交弧段、 弧段上移点等功能对坐标重叠、 悬挂弧段、 弧 段相交、 结点不闭合等线拓扑错误进行修正更改,以确保 封闭的界线严格闭合。然后将工作区中所有线段转换成 弧段,进行拓扑重建即可得到面状要素,之后再利用外部 数据库进行属性数据挂接。图5是点、 线、 区的编辑界面。 图5 图形编辑界面 Fig. 5 Graphic editing i nterface 2. 4 属性编辑 2. 4. 1 属性数据重要性 MapGIS的最大优越性在于空间数据和属性数据的统 44 测绘与空间地理信息 2009年 一存贮和管理,从而为地图信息的管理提供了极大的方 便。要达到图形数据和非图形数据的统一存贮和管理, 就要进行属性编辑工作。 2. 4. 2 属性数据结构 在MapGIS系统中包含点、 线、 区、 网、 表5类文件,而 区域包括弧段和区两种实体数据,相应地属性也分为点 属性、 线属性、 区属性、 弧段属性和结点属性5种。不同的 文件具有不同的文件属性结构。表4是广宁县区文件中 的地类图斑属性结构。 表4 地类图斑属性结构 Tab. 4 The attribute structure of land type spot 地 类 图 斑 属 性 结 构 序号字段名称字段类型字段长度小数点位 1I D长整型8 2面积双精度型156 3周长双精度型156 4地类码字符串5 5地类名称字符串15 6所属部门字符串10 2. 4. 3 属性数据录入 属性编辑采用系统提供的属性管理子系统来完成。 MapGIS属性管理子系统专门用于定义矢量数据的属性 结构,并且进行可视化编辑。它还提供了强有力的多媒 体属性库创建、 编辑工具。一般地,属性编辑在空间数 据编辑之后进行,在建立数据库之前完成,当然,在属 性管理子系统确定了属性结构之后,用户也可以在 MapGIS编辑系统中一边修改图形一边编辑图元属性 如图6所示。 图6 区属性数据录入 Fig. 6 I nputting the district attribute data 2. 5 图形输出 利用MapGIS软件的强大功能实现了主图的编辑后, 还要图幅接边、 制作图例,添加图廓、 图名、 比例尺等。进 行地图的整饰,使其成为一幅完整的土地利用总体规划 图。全部内容跟踪完毕,检查整个幅面,生成工程文件 3. MPJ ,这样就能得到一幅完整的电子矢量化地 图 广宁县1∶50 000土地利用总体规划图如图7所 示。最后进行数据初检,将矢量化的图件与底图进行套 合检查,如果没有问题,就可以打印输出了。 图7 广宁县1∶50 000土地利用总体规划图局部 Fig. 7 The 1∶50 000 overall land use plann ing map i n Guangn ing County Part 图形输出通过MapGIS输出系统完成,它是MapGIS 系统的主要输出手段,它读取MapGIS的各种输出数据, 进行版面编辑处理、 排版,进行图形的整饰,最终形成各 种格式的图形文件,并驱动各种输出设备,完成MapGIS 的输出工作。用户可根据需要分别采用W indows输出、 光 栅输出或Postscrpt输出。整个图形输出中,能否顺利进 行,最关键的部分是工程输出编辑,其参数设置如图8 所示。 图8 工程输出编辑 Fig. 8 The editing of engineeri ng output 3 结束语 利用MapGIS数字化成图技术,开展县级土地利用总 体规划图件制作,突破了传统模拟成图的技术和方法,土 地利用总体规划数字地图的生成,很好地完成了土地规 划管理部门中绝大部分的制图工作,大大提高了成图效 率。用其编辑制作出来的图件精度精确、 图面合理、 内容 丰富、 色彩协调。MapGIS图形编辑器提供分别对点、 线、 区3种图元的空间数据和图形属性进行编辑的功能,是一 个功能强大的图形编辑系统。总之,土地利用总体规划 的成果图件变成了电子地图,而且极大地推动了土地规 划管理办公自动化和网络化建设。下转第50页 54第2期宋榕潮等基于MapGIS的土地利用总体规划图编制技术与方法 像的大小,珔g越大表明图像的清晰度越高。 4 灰度变化指数 灰度变化指数用来评价融合图像能否较好地保留融 合前多光谱图像的色彩,也就是能否较好地保持融合前 多光谱图像的光谱信息。其表达式为 GVi 1 mn ∑ jk D 2 ijk 其中, j, k表示矩阵Di的行列号, m, n分别为图像的 行数和列数。 5 相关系数 相关系数可以用来度量两幅图像之间的相关程度。 其表达式为 C ∑ i, j [ fi, j-μf g i, j-μg ] ∑ i, j [ fi, j-μf 2 ]∑ i, j [ gi, j-μg 2 ] 其中,fi, j和gi, j分别为 i, j点的灰度值,μf与 μg为两 幅图像的平均灰度值。 5 多源影像融合关键技术及研究热点 虽然很多的学者对多源影像的融合已经进行了大量 的研究,但是关键性的问题依然困扰着我们,还需要继续 深入地研究。 1 图像配准方法的研究,特别是两幅/多幅图像自动 配准技术的研究及硬件实现与根据典型特征提取控制点 的研究; 2 建立图像融合理论的统一框架的研究,数据融合 算法趋向于把知识理解和统计信息相结合,以及多传感 器或多时相数据的特征融合处理,今后还将向智能化、 实 时化方向发展。 3 主观和客观相结合的融合图像质量评价标准和方 法的研究,融合性能评估,一直以来都是研究的重点,但 始终很难找到一种通用的算法,今后的研究重点应放在 针对不同的应用目的,研究一种或多种适宜的评估算法, 该算法能够准确评价一种融合算法的性能,指出优化多 源遥感数据融合的策略 [8] 。 6 结束语 总体来说,多源数据融合还是一门新兴和迅速发展 的领域,虽已开展了大量激动人心的研究,并在军事指挥 和控制,机器人技术,图像处理,空中交通管制,医疗诊 断,模式识别和环境监测中都得到了广泛应用,但是由于 图像数据源的丰富性和复杂性,加之各类应用目的的不 同,因此很难建立一个统一的图像融合理论和方法系统, 每一种融合方法都有各自的局限性。图像融合涉及复杂 的融合方法、 概念、 实时图像数据库技术和高速、 大吞吐 量数据处理软、 硬件支撑技术,因此还需要进行大量的深 入研究。 参考文献 [1 ] 韩玲.基于信息融合的遥感图像处理方法研究[D ].西 安西北大学博士学位论文, 2005. [2 ] 贾永红.多源遥感影像数据融合技术[M ].北京测绘出 版社, 2005. [3 ] 刘卫光.图像信息融合与识别[M ].北京电子工业出版 社, 2008. [4 ] 李晖晖.多传感器图像融合算法研究[D ].西安西北工 业大学博士学位论文. 2006. [5 ] 赵正勇.针阔混交林T M遥感图像自动分类识别技术研 究[D ].哈尔滨东北林业大学硕士学位论文, 2005. [6 ] Kovacevic J, VetterliM. Perfect reconstruction filter banks with rational sampling factors[ J ]. IEEE Trans . on Signal Processing, 1993, 41 6 2047 - 2066. [7 ] 姚敏.数字图像处理[M ].北京机械工业出版社, 2006. [8 ] 袁传武,柯尊胜,陈双田,等.多源遥感数据融合原理与 模型结构及应用[J ].西南林学院学报, 2007, 27 5 14 - 17. [9 ] 翁永玲,田庆久.遥感数据融合方法分析与评价综述 [J ].遥感信息, 2003, 3 49 - 54. [责任编辑李 颖] 上接第45页 参考文献 [1 ] 许小黔.基于MapGIS地质图件数字制图技术[J ].西部 探矿工程, 2006, 18 1 94 - 96. [2 ] 刘九亮. MapGIS数字化制图的经验和技巧[J ].测绘通 报, 2002, 8 61 - 63. [3 ] 赵华甫,吴克宁,路婕,等. MapGIS在编制土地开发整理 规划成果图中的应用[J ].国土与自然资源研究, 2004, 3 33 - 34. [4 ] 李妩巍. MapGIS在地质制图中的应用[J ].铀矿地质, 2005, 21 6 370 - 375. [5 ] 汪玉琼,赵传明. MapGIS制图经验二则[J ].地矿测绘, 2003, 19 2 39 - 40. [6 ] 陶红.基于MapGIS的西安地裂缝分析应用[J ].地球信 息科学, 2005, 7 3 34 - 38. [7 ] 张世全,陈伟强,吴训伟,等. MapGIS在土地开发整理项 目规划中的应用[J ].测绘科学技术学报, 2007, 24 41 - 46. [8 ] 张淑环,张梅芬,黄朝晖. MapGIS在数字制图及地质研 究中的应用[J ].青海国土经略, 2007, 6 23 - 26. [责任编辑王丽欣] 05 测绘与空间地理信息 2009年