石俐金 韦金丽
（广西基础地理信息中心 广西南宁 530023）

【摘　要】　本文主要阐述基于GIS技术的广西第二次土地调查坡度分级计算的技术路线、方法等。
【关键词】　GIS ARC/INFO DEM 坡度 坡度分级 图斑综合

　　0 引言
　　坡度是衡量耕地质量的重要指标，在第二次全国土地调查中，要求提供土地坡度基础数据。广西第二次土地调查坡度分级计算由广西基础地理信息中心实施完成。
　　广西地处祖国南疆，全区面积23.67万平方公里，辖14个地级市，共89个市县。广西地貌总体是山地丘陵性盆地，地形地貌复杂破碎；喀斯特广布，占广西总面积37.8%；平地面积较小，分布零星，素有“八山一水一分田”之称。丘陵错综，河流众多，南部海岸线曲折多样，近海滩涂广大，沿海岛屿众多。
　　针对广西的地形地貌特点，广西基础地理信息中心以GIS地形分析技术为主要技术手段，以全区1：1万DEM为主要数据源，以ArcGIS为主要软件平台，进行广西全区土地坡度分级计算。
　　1 技术方案
　　1.1 采用的技术标准、规定
　　◇ 《第二次全国土地调查总体方案》；
　　◇ 《第二次全国土地调查技术规程》；
　　◇ 《第二次全国土地调查实施方案》；
　　◇ 《广西第二次土地调查坡度分级计算设计书》。
　　1.2 数学基础
　　◇ 投影方式：采用高斯－克吕格投影，3o分带，中央子午线为105°、108°、111°。
　　◇ 平面坐标系统：采用1980西安坐标系，直角坐标。
　　◇ 高程系统：采用1985国家高程基准，高程单位为米。
　　1.3 土地坡度级的划分
　　按照《第二次全国土地调查技术规程》要求，土地坡度划分5个等级，如下表：

　　2 数据源的收集、检查及预处理
　　数据源主要包括全区数字高层模型（DEM）及89个县市境界。选用的1：1万，5米格网间距的DEM，由自治区测绘局提供，符合国家生产标准，覆盖全部陆地范围及沿海滩涂。涠洲岛、斜阳岛等岛屿无1：1万DEM数据。缺少1：1万DEM的区域，用1：5万，25米格网间距DEM代替。
　　DEM数据质量检查包括精度检查、现势性检查、数据完整性检查以及数据文件检查等。本项目使用的数据源1：1万DEM虽是符合国家标准的产品，但像此次全区大范围实际应用还是首次，数据的生产单位、年代、软件版本不同，在对DEM逐一仔细检查的过程中发现，有些图幅存在高程错误，有些图幅虽然高程精度符合标准，但在地形表达上有些问题，如平坦地区的坡度分类呈梯田情况和三角情况，前一种情况要返回生产单位修改后才能使用，后一种情况是由软件版本不同产生的，因暂不影响使用，可用于计算。
　　DEM预处理包括DEM数据格式转换、数据类型转换、还原DEM真实高程值等。
　　3 坡度计算
　　3.1 坡度计算
　　DEM预处理完成后，可进行坡度计算。坡度表示地表面该点在特定区域内倾斜程度的一个量，定义为水平面与局部地表面之间的夹角。本项目采用的主要软件平台为ArcGIS，坡度算法为Horn二次曲面拟合算法。综合国内外研究情况，该算法较符合广西地形破碎及1：1万DEM精度情况。具体算法为：采用3×3移动窗口计算中心点单元的坡度值，如下图：
　　a b c

　　d e f

　　g h i
　　3×3 移动窗口
　　该算法使用8个邻接单元，并且对4个直接邻接单元的权重值取2，而4个角落单元的权重值取1，用下式计算表中e的坡度θ：
　　θ的正切值S=x/y=http://www.digitalgx.com/article/GIS/images/gis86/86.jpg
　　θ= ATAN(S) * 57.29578
　　其中，(dz/dx) = ((a + 2d + g) - (c + 2f + i)) / (8 * x_mesh_spacing) (dz/dy) 
　　　　　　　　　= ((a + 2b + c) - (g + 2h + i)) / (8 * y_mesh_spacing)
　　坡度的计算在3×3格网窗口中进行，窗口在DEM数据矩阵中连续移动后完成整幅图的计算工作。如下图：

　　3.2 坡度分级
　　按照≤2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°、>25°共5个坡度级(上含不下含)对图斑的坡度级别进行划分。其中，坡度≤2°为1级，坡度在2°～6°为2级、6°～15°为3级、15°～25°为4级、>25°为5级，生成坡度分级图（如下图）。

　　4 图斑综合
　　在第二次全国土地调查中，坡度分级主要是为了计算耕地在不同坡度级别下扣除的田埂面积，得到耕地净面积。由于1：1万坡度图最小图斑为25平方米，过于细小杂碎，特别是在斜坡的梯田，会出现一块耕地和它边缘田埂不同坡度的情况，在这种情况下，再扣除其田埂面积，显然，这块耕地净面积的计算与实际面积就会有误差，所以需对小图斑进行综合归并。广西地形较破碎，土地利用最小图斑为600平方米。本项目在尽量保持分类后的形状和位置的情况下，去掉小于600平方米的坡度分类图斑。

　　最后根据最新的广西各县市1：1万行政区划界线，分县市存放综合后的坡度分级成果数据。
　　5 质量控制
　　计算过程中，项目组严格按照相关的技术规范以及设计书的要求，实行严格认真的技术人员100％自检、互检，项目组一级检查、质检部门二级检查，以确保计算结果的准确性。
　　6 结束语
　　本项目图幅数多，工作量大，在开始生产过程中不断发现问题，反复修改，随着项目开展，项目组不断积累经验，优化工作流程，编写工具软件，提高了效率，比预期完成时间提前一个月，及时提供给区二调办使用。该成果数据已正式应用于广西全区89个县市的土地调查，数据获取方法科学、权威，数据客观、准确，现势性强，使用效果良好。

【参考文献】
[1] 《利用DEM确定耕地坡度分级技术规定（试行）》，2008.6，第二次全国土地调查领导小组办公室
[2] 温秀萍.《土地利用更新调查中坡度分级数据库建设方法研究》