ARC+map土地利用与规划评估

理论实践一体化的情境教学设计

的课程资料

土地利用与规划评估

项目一土地利用现状图的编制及土地利用类型分类统计

一、项目综述

本项目以某地区的扫描土地利用现状图数据为载体，培养学生利用学过的GIS技术在ArcGIS平台下独立完成地图的数字化工作，进行土地利用现状图专题图的制作能力，在MapInfo软件平台下利用SQL 查询功能进行土地利用类型分类统计能力。

二、项目教学内容

该项目按照知识准备、配准、矢量化、拓扑处理、属性数据输入、图面布局与整饰等工作过程，分解为6个学习型工作任务

任务一土地利用现状图的配准

任务二土地利用现状图的分层矢量化

任务三拓扑处理

任务四属性数据的输入与连接

任务五图面布局与整饰

任务六土地利用类型的分类统计

知识准备

土地利用现状图是用空间方式表达一定区域内的当前土地利用类型分布、面积及土地利用结构的专题地图。土地利用现状图作为土地利用现状调查的必不可少的重要成果之一,能够为政府制定土地利用总体规划,合理调整土地利用结构提供科学依据,也为各级政府部门制定区域规划、农业区划和国土整治提供参考数据。

（一）土地利用现状图编制流程

?图件扫描

?图像配准

?分层矢量化

?拓扑处理

?属性数据的录入

?地图布局与整饰

1、图件扫描

根据聚脂薄膜图相对于普通纸图变形小、不易伸特点，所以数字化工作的底图采用聚脂薄膜底图。对于已经预处理好的底图，在综合考虑软硬件的承受能力及图件质量之后，选择300dpi?的分辨率、采用灰度扫描方式或黑白二值方式来进行分幅扫描。扫描格式选用的是通用的TIFF格式，在扫描时由于图纸放置的原因会使扫描的图形有些倾斜，所有的图件扫描后都必须经过角度纠正，在Photoshop中把每幅图的底边内图廓线旋为水平。

2、栅格图像配准和坐标系转换

扫描成栅格图像没有空间参考信息，为了能够将栅格数据与其他数据集成，进行分析，就必需对其进行处理：用户需要事先将栅格数据校准（配准）到一个指定的地图坐标系。因此在矢量化前，需要对栅格图进行配准，配准栅格图需要准确的空间坐标信息，这些信息有时可以从底图上读取。当基础图件与要求的坐标系统不一致时，需要进行坐标系统转换（投影变换）。

3、分层矢量化

土地利用图中记录了土地利用的各类数据信息，在将这些数据信息输入计算机后，为了便于管理及使用方便，应将相同属性的数据放在同一个数据层中。主要数据层:行政辖区、地类图斑、线状地物、零星地类、

其它基础地理要素等。

（1）线状要素采集

●分层采集，所分层次有：水系、道路、行政界线、地类界、权属界、其它具有宽度属性的线状地

物界。

●线文件矢量化作业按行政界线、权属界线、线状地物、图斑界线的次序进行。线状地物按公路、

水系、农路、堤坝的顺序进行，注意有水流方向的按方向矢量化。

●线状要素采集的基本方法是沿着栅格数据线中轴线采集，有方向的线状要素应按规定方向数字化

在土地利用现状图中，许多线状要素具有多重属性，同时属于不同的数据层，因而在数据采集时要对此种类型的要素进行特殊处理。多重属性的线状要素常发生在行政界线与其他线状要素之间，在数据采集时，要进行复制处理，即多重属性的线状要素只需要采集一次，然后进行层间复制，以保证2个图层的线完全重合。

（2）点状要素采集

零星地类：是指面积达不到上图标准的小图斑，只能用点来表示。零星地物采集主要是先建立相关属性结构，然后根据不同情况进行录入。

注记：地名注记、水系注记、地形地貌注记和道路注记等注记的采集以属性的形式输入到对应的数据库中。

4、拓扑处理

在ArcCatalog中对线文件创建拓扑规则

在Arcmap中进行拓扑错误的检查和修改

在拓扑关系正确后，将闭合的线自动生成面要素。

5、属性数据的输入

属性数据库的主要内容是土地利用现状属性数据,即描述土地的数量、质量、利用状况、权属及其空间特征的数据。

●属性数据的录入方法：

一种是在GIS采集软件中按图形逐个输入属性内容；另一种是在外部数据库access excel中输入属性内容，然后通过关键字段连接到图形上来。

6、地图布局与整饰

一幅完整的地图除了包含反映地理数据的线及色彩要素以外，还必需包含与地理数据相关的一系列辅助要素，如图名、图例、比例尺、指北针等。

（二）土地利用类型分类统计

1. 全国土地分类（试行）--三大地类（2002年）

?一级地类（3个）：农用地、建设用地、未利用地

?二级地类（11个）：耕地、园地、林地、牧草地、其他农用地、城乡建设用地、交通水利用地、其他建设用地、水域、滩涂沼泽、自然保留地

?三级地类（33个）

2.最新全国土地利用分类系统（2007年）

?一级地类（12个）：

耕地、园地、林地、草地、商服用地、工矿仓储用地、住宅用地、社会机构与公共用地、交通运输用地、水域、未利用土地、其他用地

?二级地类（63个）

任务一土地利用现状图的配准

1. 加载数据和栅格配准工具

所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。（1）打开ArcMap，添加“栅格配准”工具栏。（视图—工具栏—栅格配准）

（2）把需要进行配准的栅格图像土地利用现状图.TIF增加到ArcMap中，会发现“栅格配准”工具栏中的工具被激活。

2. 输入控制点

在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们可以得到一些控件点――我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。我们这里取四个内图廓点。四个内图廓点的坐标分别为：左上角（119.30，36.10），右上角（120.15，36.10），右下角（120.15，35.30），左下角（119.30，35.30）

（1）将栅格配准下面的自动校正去掉。

（2）在”栅格配准”工具栏上，单击“添加控制点”按钮。使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点单击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标。

（3）用相同的方法，在栅格上增加4个控制点，输入它们的实际坐标。单击“栅格配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。

注意：在连接表对话框中单击“保存”按钮，可以将当前的控制点保存为磁盘上的文件，以备使用。选择自动校正。检查控制点的残差和RMS，删除残差特别大的控制点并重新选取控制点。转换方式设定为“一次多项式”。

（4）增加所有控制点后，在“栅格配准”菜单下，单击更新显示，更新后，就变成真实的坐标。

3. 校正并重采样栅格生成新的栅格文件

在”栅格配准”菜单下，单击“校正”，对配准的栅格根据设定的变换公式重新采样，另存为一个新的栅格文件。

4. 投影变换（将大地坐标系转换成平面直角坐标）

（1）定义投影（原始数据没有定义坐标系统，先定义坐标系统）

单击arctoolbox工具箱，接着选择Data Management Tools——Projections and Transformations——Define projection 工具，打开Define projection对话框。在输入数据集或要素类的文本框中选择需要定义坐标系统的数据，坐标系统文本框显示unknown，表明原始数据没有定义坐标系统。单击坐标系统文本框旁边的，打开空间参考属性对话框，设置数据的投影参数。单击选择，选择选择Geographic Coordinate Systems——Spheroid_based——Krasovsky1940.prj。定义投影后，选择确定。进行投影变换。

（2）进行投影变换

选择Data Management Tools ——Projections and Transformations——Raster——Project raster工具，打开Project Raster对话框。在输入栅格文本框中选择需进行投影变换的栅格数据，在输出栅格文本框中键入输出的栅格数据的路径与名称，单击输出坐标系统文本框旁边的图标，打开空间参考属性对话框，设置数据的投影参数，单击选择，选择Projected Coordinate Systems——Gauss Kruger——Beijing 1954——Beijing 1954 GK Zone 20N.prj，单击确定，完成操作。

任务二土地利用现状图的分层矢量化

土地利用现状图主要是矢量化线状要素和点状要素，面状要素是由闭合的线状要素自动生成的。我们主要练习下多重属性线状要素的矢量化和闭合的线状要素自动生成面状要素。

1. 新建地理要素

单击arcmap工具条上的ArcCatalog，打开ArcCatalog，在指定目录下，鼠标右击，在新建中，选择Shapefile，分别建立行政界线、地类界线两个线状要素，建立坐标系与投影转换后的栅格图像一致。

2. 屏幕跟踪矢量化

注意：矢量化时注意多重属性线性要素的矢量化，多重属性的线状要素只需要采集一次，然后进行层间复制，以保证2个图层的线完全重合。矢量化的顺序行政界线、权属界线、线状地物、图斑界线的次序进行。线状要素矢量化要注意闭合。只有闭合的线才能生成面。

（1）把行政界线和地类界线两个线性要素分别加入到arcmap中，在arcmap中同样加载投影后的栅格图像，进行矢量化。

（2）从视图——工具栏——编辑器，添加编辑器工具栏。单击编辑器下的开始编辑，目标选择要矢量化的线状要素，我们先选择行政界线。为了使矢量化的线状要素能够闭合，选择编辑器的捕捉，进行相应的设定，将节点、边线、终点打上勾。单击编辑器上的草图工具，将栅格图像放大到一定的倍数，开始矢量化，矢量化完成后，单击编辑器工作栏中的停止编辑，保存编辑。矢量化的时候要注意，不能一条线连续矢量化，分别位于不同地类的行政界线要断开。

（3）在矢量化地类界线时，我们就可以把和地类界线重合的行政界线复制，在编辑器工作栏的目标中选择地类界线，然后右击选择粘贴，刚矢量化的行政界线就被复制到地类界线中，然后接着开始矢量化，线状要素矢量化时要注意闭合。矢量化完成后，单击编辑器工作栏中的停止编辑，保存编辑。

任务三拓扑处理

1. 拓扑错误检查和修改

（1）在ArcCatalog中，在指定目录下，鼠标右击，在新建中，选择“Personal Geodatabase”

（2）在创建的Personal Geodatabase上单击右键，单击新建，选择要素集命令，弹出新建要素集的对话框，输入要素集的名称如地类，选择要素集的坐标系统，和投影转换的栅格图像投影坐标系一致。（3）在新建的要素集上，单击右键，单击导入，打开从要素类到要素类的对话框，输入要素文本框中选择要导入的数据（进行拓扑的要素类），输出要素类输入输出要素的名称如地类，单击确定。

（4）进入到地类要素集下，在窗口右边空白处单击右键，单击新建，选择拓扑命令，按所给提示操作，设定合适容差，添加一些所需拓扑规则（如不能重叠，不能相交、不能有悬挂点），我们这里主要选择不能有悬挂点，单击完成，创建的拓扑文件就出现在ArcCatalog目录树地类要素集下。（5）在arcmap中添加拓扑工具栏。（视图——工具栏——拓扑）

（6）在arcmap中加载新建的拓扑文件，进入编辑状态。拓扑工具条被激活。错误的要素类会在图上显示出来。单击拓扑工具条上的错误监视器命令，在错误监视器对话框中，选择相应的拓扑规则（可以选择所有错误），然后单击开始查找按钮，把所有违反拓扑规则的要素类都显示在下面的列表框中。在列表框中右击每个要素类，选择合适的方法（捕捉、延伸、修剪）来处理拓扑错误。首先打开可以在拓扑错误列表中选中所有悬挂错误右键进行自动延伸和修剪。延伸或修剪时需输入一个距离，小于这个距离的悬挂线会被自动延伸或修剪。最后选择保存编辑。

2. 将闭合的线要素自动生成面状要素

（1）单击ArcToolbox工具箱，选择Data Management Tools——feature——要素到多边形，打开要素到多边形对话框，在输入要素文本框中，选择要生成面状要素的线状要素（选择经过拓扑处理无拓扑错误的Personal Geodatabase中的地类要素，输出要素文本框键入输出的要素的路径与名称，单击确定，这样就完成了一个面状要素地类图斑。

（2）右键单击地类图斑，选择数据——导出数据，打开导出数据对话框，选择导出数据的路径与名称，这样将Personal Geodatabase下的地类图斑导出成shape文件。

任务四属性数据输入与连接

1、属性数据的输入

（1）启动Arcmap，打开地类图斑Shape文件，然后将鼠标指到图层管理窗口中的地类图斑，按右键显示菜单，选择属性表，打开属性表。

（2）在属性表管理窗口，单击右下角的“选项”，在显示的菜单中选择“增加字段项”。（要在非编辑状态下）（3）在填加字段的窗口中逐条输入字段名称，类型和字段属性。我们主要输入CODE（地类代码），NAME （地类名称）两个字段。

（4）在编辑状态下，输入新数值。单击开始编辑命令，打开需要编辑的属性表，单击需要编辑的字段单元，输入数值或字符。编辑完成后，单击停止编辑命令，保存编辑。

2、属性表的连接

（1）先在Excel中建立一个属性表地类属性（属性表要和图中原有属性表有公共字段，如ID）。

（2）在ArcCatalog中左侧找到地类属性这个表，打开，选择里面的Sheet1，导出为单个dBase，打开表格到表格的对话框，输出位置选择输出的位置（到文件夹），输出表文本框键入输出表的名称，单击确定，这样就将Excel表转换成dbf格式表。

（3）启动ArcMap，打开需要增加属性的shape文件地类图斑，然后将鼠标指到图层管理器中的shape文件，按右键显示菜单，选择连接与关联中的连接。

（4）单击“连接”，出现连接数据对话框，逐一填入连接和被连接的属性表的名字及公共字段。

（5）将鼠标指到图层管理器中已完成属性连接的shape文件，按右键显示菜单，选择数据——导出数据，另存shape文件，打开该文件的属性表，连接的字段已在属性表中。

任务五图面布局与整饰

插入图名、图例、指北针等。图名为土地利用现状图，放在图的上方。图例放在图的右侧。指南针选择ESRI North8样式，放在图的右侧，图例的上方。

2、插入标题。单击主菜单视图下拉菜单中的版面视图，也可以单击图下方的版面视图，单击主菜单插入命令，打开插入下拉菜单，单击标题。在版面视图出现输入地图标题矩形框，在其中输入土地利用现状图，可以将图名矩形框拖放到图面上方合适的位置。

3、插入图例。单击主菜单插入命令，打开插入下拉菜单，单击图例。打开图例向导对话框，选择地图图层，单击右箭头加载到图例项中。单击下一步，直到单击完成，图例出项在版面视图中。单击图例，按住左键移动，将其拖放到图的右侧合适的位置。

4、插入指北针。单击主菜单插入命令，打开插入下拉菜单，单击指北针。打开North Arrow 选择器，选择ESRI North8 样式，单击确定。单击North Arrow，按住左键移动，将其拖放到图的右侧合适的位置。

5、输入文本说明。单击主菜单插入命令，打开插入下拉菜单，单击文本。输入班级、姓名、学号、日期等信息。单击文本，按住左键移动，将其拖放到图面下方合适的位置。

6、完成图面整饰要素的添加后，对其位置和大小进行整体调整，以便图面美观简洁，单击主菜单文件下的导出地图，将其插入到实验报告中。

任务六土地利用类型分类统计

1. 利用MapInfo软件的SQL查询功能进行土地利用分类统计

（1）打开土地利用现状图，单击主菜单“query”下的“SQL选择”命令。打开“SQL Select”的对话框，在“SQL Select”对话框中，“from Table”选择landuse表；“Select Columns”中填入要分类统计的依据字段、代码和求和函数LU_CODE, LU_NAME, Sum(AREA_KM2) ；“Group by Columns”栏中填入要分组统计的字段LU_CODE；“Order by Columns”栏中填入要排序的字段LU_CODE，统计结果放在临时表”selection”中，将“Browse Results”选中。

（2）将查询表query1导出。单击主菜单“Table”下的“Export”命令，选择导出的表query1，弹出Export Table to File的对话框，在该对话框的保存类型下拉列表中，选择要导出的文件类型dBASE DBF（dbf），输入文件名土地利用类型统计，选择合适的放置位置，单击保存按钮。单击保存后，会弹出dBASE DBF 信息，选择最后一项No character set conversion，单击确定。然后在Excel软件中打开此文件，进行土

地利用类型的分类统计操作。

2、利用MapInfo软件的统计图制作功能制作土地利用分类统计图

（1）单击主菜单“Window”下的“New Graph Window”命令，显示Create Graph-step 1 of 2（创建统计图步骤1/2对话框），在这里，选择要使用的统计图类型和统计图模板，统计图类型我们这里选择饼状图pie，统计图模板选择第一个，单击next。

（2）出现Create Graph-step 2 of 2（创建统计图步骤2/2对话框），在这里，选择要绘制的统计图的表格和字段，也可以选择作为标注使用的列。从Table的下拉列表中选择要创建的表（query1），列表显示了当前打开的数据表。从表字段列表中选择一个字段sum（AREA KM2），而后单击添加按钮。在lable with Column 中选择作为标注使用的列LU_NAME。单击确定按钮，在统计图窗口中显示了创建的统计图。

（3）对创建的统计图进行编辑。单击“Graph”菜单下的“General Options”，打开General Options（常规选项）对话框，单击data labels（数据标注）选项卡，在Show Values中选中第一个Show Values as Percentage，选中Show Lables选项，选中第二个Lables outside Slices。单击Display Status（显示状态），在这里将show legend选项取消，统计图中不显示图例。

（4）为统计图指定标题，单击“Graph”菜单下的“Titles”，为统计图指定标题，在Titles对话框中，取消subtitle和Footnote选项，在Title中输入统计图的标题土地利用类型统计图。

（5）统计图制作完成，保存为工作空间文件（文件名与路径），另存为窗口图像文件（文件名与路径）

完成。