基于GIS的水库淹没区图斑面积量算方法研究

基于GIS的水库淹没区图斑面积量算方法研究 地矿测绘 ( ) CN 53 - 1124 / TD ISSN 1007 - 9394 2011, 27 1: 22,25 Su rveying and M app ing of Geo logy and M ine ra l R e sou rce s 3 基于 G IS的水库淹没区图斑面积量算方法研究 1 1 2 1 徐 锐 ,吴恒友 ,邓敏 ,罗天文 ( )1. 贵州省水利水电勘测设计研究院 测绘处 ,贵州 贵阳 550002; 2. 中南大学 测绘与国土信息工程系 ,湖南 长沙 410083 摘要 :针对目前水库淹没区图斑面积量算方法的不足 ,采用 G IS技术对水库淹没区图斑面积量算方法进行研究 。提出了一种新 的基于 G IS的图斑面积量算方法 :即采用 FM E的数据转换功能和 A rcG IS软件的空间数据处理 、属性数据关联等功能 ,来达到对图 斑面积的自动批量量算 。最后 ,以瓮安县杒仲河水库图斑面积统计为例 ,对比了新旧两种方法 ,通过比较发现新方法可以大大提高 工作效率以及面积统计的准确度 。 关键词 : G IS;水库淹没区 ;图斑 ;面积量算 ; FM E; A rcG IS ( ) 文章编号 : 1007 - 9394 201101 - 0022 - 04 中图分类号 : P 208; P 209 文献标识码 : B Re sea rch on M ea sure of the A rea of Re servo ir In un da ted Ba sed on G IS 1 1 2 1XU R u i, WU H eng2you, D EN G M in, LUO Tian2wen ( 1. D epa rtm en t of S u rvey ing and M apping, Gu izhou S u rvey / D esign Institu te forW a ter R esou rces and hyd ropow er, Gu iyang Gu izhou 550002, )Ch ina; 2. D epa rtm en t of S u rvey ing and Geo2Inform a tics, Cen tra l S ou th U n iversity, Changsha H unan 410083, Ch ina A b stra c t: In th is p ap e r, firstly a im ed a t the d isadvan tage s of m ea su re m e thod of a rea of grap h p a tch of re se rvo ir in2 unda ted , re sea rche s on a k ind of new m ea su ring m e thod, i. e. ba sed on G IS is p re sen ted: the a rea of the p a tch of figu re s a re m ea su red au tom a tica lly by m ean s of the da ta tran sfo rm func tion of FM E, the sp a tia l da ta p roce ssing func tion, p rop e r2 tie s jo ined func tion and topo logy rep a ir func tion of A rcG IS. F ina lly, the a rea of the p a tch of grap h s of W engπan D uzhong R ive r re se rvo ir is taken a s examp le, the m ea su re of a rea of the p a tche s of grap h is m ade by existing m e thod and new m e thod re sp ec tive ly. A cco rd ing to the re su lt, the p ropo sed m e thod s have been p roven to be ra tiona l. Key word s: G IS; re se rvo ir inunda ted; p a tch of grap h; m ea su re of a rea; FM E; A rcG IS 用 A u toCAD 进行图斑统计的方法 ,同时提出了一种在 CA SS环 0 引言 境下进行量算的方法 ,不过此方法同样需要重新绘制图斑边线 , 而且统计成果不能直接转换成 Exce l成果 ,改进效果并不明显 。 在水利水电勘测设计工作中 ,水库淹没区域图斑统计是水 利枢纽和水电站工程勘测设计中不可缺少的重要环节 ,是论证 通过实践笔者得出 ,提高水库淹没区图斑面积量算效率与精度 工程建设规模 ,进行移民安置 ,专业项目复建 ,编制水库淹没处 的关键是 : [ 1 ] () 理补偿工程投资 估算 的重要依据 。图斑原意是指被田埂 )1避免重复画图斑 ,尽量利用原有图直接得到面积信息 ; 分开的每一小块田的意思 ,在这里是指被不同地类符号分成的 )2提高面积量算的 精度 , 关键 在于对图斑进行拓扑重 构 , 单个小图斑 。在实际工作当中 ,图斑统计是一项十分繁琐的任 消除重叠区域和缝隙 ; 务 ,需要将不同的地物采用不同的地物线划分成不同的块状 ,并 )3图斑面积与图斑号以及其相对应的地 物要以 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 格的形 将其面积与图斑号 、地类名一一对应统计出来 。由于图斑数据 式自动输出 。 都是通过野外测量的方式进行采集的 ,而目前的面积量算是在 因此 ,本文以瓮安县杒仲 河水库图斑面积 量 算 为 例 , 采 用 ()计算机上利用常用的绘图软件 如 A u toCAD /CA SS进行 。在图 A rcG IS和 FEM 软件进行面积量算 ,并与现有的方法进行比较 , 斑量算过程中 ,各个图斑边线必须形成封闭线 ,很多图斑公共边 证明了本文所述方法可以大大提高工作效率和精度 ,是一种切 要重复绘制 ,并且重复绘制的两条线由于人工操作很难达到完 实可行的方法 。 全重合 ,这样量算的面积精度不高 。文献 [ 1 ]中详细介绍了利 3 收稿日期 : 2010 - 11 - 28 绘制出来 。 1 现有方法及其不足 ) 2新建一个面积量算层 ,然后选择绘制多线段命令 ,沿着 1. 1 现有的方法 地物边界将其围成圈 ,并且要保证线段是闭合的 ,形成一个独立 目前常用的方法是利用南方 CA SS软件进行面积量算 。具 的图斑 ,这样就可以在属性中查询面积信息 。 ) 3将所有地物边界 闭合之后 , 按 一 定 顺 序 给 每 个 图 斑 编体方法是 ,外业测量数据采集完毕后 ,在内业过程中进行量算 , 过程如下 :号 ,并且根据地物的不同类别 ,将每一个图斑的面积复制到标准 ) 的 Exce l表中 。表 1 为 瓮 安 县 杒 仲 河 水 库 淹 没 区 图 斑 面 积 总 1将外业采集的数据导入计算机 , 展绘野外测点点号并 计表 。 根据外业绘制的草图 ,选择相应的地形图图式符号 ,将所有地物 表 1 水库淹没区图斑总计表 Tab11 The gene ra l sta tistic s tab le of a rea of p a tche s of grap h of re se rvo ir inunda ted 图斑 用材 灌木 建设 荒草 图号 市 县 乡 村 组 水田 旱地 水域 沙滩 果园 道路 鱼塘 号 林 林 用地 地 10 - 1 1 都匀 瓮安 银盏 银盏 龙拱 0. 44 亩 都匀 瓮安 银盏 银盏 龙拱 0. 27 亩 10 - 1 2 10 - 1 3 都匀 瓮安 银盏 银盏 龙拱 0. 99 亩 果精度和工作效率降低 。数据准备和相关 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 如下 : 1. 2 现有方法的不足 )1通过野外测量采 集外业数据 , 并根据现场绘制的草 图 , 现有方法的不足主要包括 :在 CA SS软件中选取合适的符号绘制好地形图 。 )1在 CA SS软件中要得到面积信息 ,必须对地物重新编辑 , )2绘制地形图时 ,必须按照国家基本比例尺地形图图式的 即新建一个图层 ,用绘制多线段命令将地物重绘一遍 ,这个过程 规范绘制 ,结点尽量重合 ,不要有悬挂点和出头点 ,不要重复绘 属于重复性的工作 ,非常耗时 。 制同一根地物线 ,并且按照标准分好图幅 。 )2得到的图斑面积信 息不准确 。在对地 物进行图斑圈画 )3添加地物植被时 ,只在一个图斑内添加一种地物标志 。 时 ,图斑之间的公共边界经常需要重复绘制一次 ,由于容易出现 )4单线道路和沟渠不参与量算 ,不要以小路和沟渠作为地 缝隙和重合 ,这就造成了最后所得图斑面积的不准确 。 类界的一部分 。如果遇到小路的一部分也是地类界的情况 ,需 )3必须手工对图斑进行编号 。 要沿着小路重新绘制一部分地类界 。 )4不能将统计结果自动以 Exce l表的形式输出 ,因此大大 增加了工作量 。 2. 2 数据转换 采用 FM E软件 将 CA SS的 . DW G格 式 文 件 转 换 成 A rcG IS 的 . SH P 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 文件 。具体过程如下 : 为了转换数据方便 ,在 CA SS中新建一个线段图层 ,目的是 2 基于 G IS的水库淹没区图斑面积量算 将所有绘制好的地形图中的线目标存放在这个线段图层中 ,这 ( )地理信息系统 G IS技术是作为获取 、存储 、 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和管理地 样就使得 数 据 能 一 次 性 完 成 转 换 。具 体 转 换 如 下 : 首 先 , 在 理空间数据的重要工具 、技术和学科 ,近年来得到了广泛关注和 FM E中选择“Sou rce D a ta ”—“A dd D a ta se t”,选择 . DW G格式的 迅猛发展 。由于信息技术的发展 ,数字时代的来临 ,从理论上来 数据 ,在需要转换的图 层 中 选 择 线 图 层 ; 然 后 点 击“D e stina tion [ 2 - 3 ] 说 , G IS可以运用 于现阶段任何行业 。尤其是 近些 年 , G IS D a ta”—“ A dd D a ta se t”,选择 . SH P 数据格式 ,确定转换后的数 更以其强大的地理信息空间分析功能 ,在各行各业中发挥着越 据保存的文件夹 ;点击运行后完成数据转换 。 来越重要的作用 ,例如水利行业中的洪水淹没计算 、水库移民管 2. 3 拓扑检查[ 4 - 6 ] 理系统 、水库 容 量 计 算 等 。下 面 介 绍 如 何 利 用 A rcG IS9. 2 利用 A rcG IS中的拓扑检查和修复功能 ,检查线段之间出现 对水库图斑面积进行量算和统计的方法 。 悬挂点和出头点的情况 ,并且进行修改 。打开 A rcC taca log,在目 由于 CA SS软件和 A rcG IS软件支持的数据格式不同 ,因此 标文件夹下新建一个“Pe rsona l Geoda taba se”,选择其点击右键 ,必须对数据格式进行转换 ,虽然目前有很多数据转换的方法 ,但 新建“Fea tu re da ta se ts”之后 ,导入需要进行拓扑检查的数据 ,并 是由于利用 FM E能完成近百种数据之间的转换 , 并且 FM E 软 [ 7 ] 新建“Topo logy”,添加相关 拓扑规则 , 如本例中需要添加“m u st 件可以在 完 成 数 据 转 换 的 同 时 , 完 成 一 些 额 外 的 任 务 。因 () no t have p seudo - node 不能有伪结点 ”和“m u st no t have dangle 此 ,本文采用 FM E2009 对数据格式进行转换 , 将 . DW G格式数 () 不能有悬挂点 ”这两条拓扑规则 。最后 ,在 A rcM ap 中对拓扑 据转换成 . SH P格式数据之后 ,就可以利用 A rcG IS中的相关功 图层进行编辑 。并且打开错误监视器 ,显示出所有错误 。采用 能 ,主要包括点 、线 、面数据之间的转换 、拓扑检查 、数据关联等 ) ) ) (((“M e rge 融合 ”、“Extend 延伸 ”或“Trim 修剪 ”的方式依次 功能 ,完成对图斑面积的量算工作 。 修复这些拓扑错误 。当然 ,在数据准备阶段 ,特别是绘制地形图 2. 1 数据准备时 ,应尽量利用 CA SS的捕捉功能减少悬挂点和伪结点 ,这样拓 由于是自动批量处理 ,前期数据的准备工作必须准备充分 , 并且要做到几点规范 ,同时要尽量避免人为错误导致最后的结 扑改正的工作量可以大大减少或者无须改正 。 2. 4 自动生成图斑及图斑编号 依 次 选 择 “A rcToo lbox ”—“D a ta M anagem en t Too ls ”——— “Fea tu re s”———“Fea tu re to Po lygon”,将线段自动生成面域 ,之后 需要对面域进行 自动编号 。首先利 用 A rcG IS中的“Fea tu re to3 地类符号从 . DW G转换为 . SH P的转换关系表 图 Po in ts”功能 ,将之前生成的面域自动生成一个点图层 ,统一为其 F ig13 The tran sfo rm re la tion of land typ e sym bo ls from . DW G 添加一个“图斑号 ”的属性 ,属性从“1 ”开始编号 ,如图 1所示 。 to . SH P 通过这个过程 ,可以将 CA SS中的地类符号转换成 . SH P中的点 数据 ,并且其地类编码中的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 转换到了点数据 的属性表“地 类名 ”中 。 因为 CA SS软件中居民地没有相对应的符号与地类编 码 , 为了方便起见 ,以“旗杆 ”符号代表居民地 ,其它常见的地类编 码对 应 关 系 如 下 : gc160 —灌 木 ; gc125—果 园 ; gc098 —居 民 地 ; gc120 —水田 ; gc086 —河流 ; gc119 —旱地 ; gc121—草地等 。 2. 6 关联数据 关联数据的目的是将图斑号 、地类名和面积 3 个图层关联 起来 。主要分为两个步骤 : ) 1空间属性关联 :选择 A rcG IS中的“A rcToo lbox”—“A na ly2 1 自动生成图斑编号 sis Too l”—“O ve rlay”—“ Iden tity”功能 ,将“植被 ”、“图斑 ”和之 图 前生成的“面 ”图层进行关联 ,如图 4和图 5所示 。 F ig11 Gene ra ting au tom a tica lly the p a tche s num be r of grap h s 然后 ,利用 FM E, 将“图 斑 号 ”图 层 转 换 到 CA SS中 。 FM E 中的转换对应关系 ,如图 2所示 。点击运行之后 ,能在 CA SS中 得到一个新的图斑号的图层 。 图 4 地类名图层和面积属性表关联结果 图 2 图斑号的格式从 . SH P转换到 . DW G的转换关系表 The co rre la ting re su lt of the land typ eπs nam e m ap laye r 14 F ig F ig12 The tran sfo rm re la tion of the fo rm a t of num be r of p a tche s w ith a rea a ttribu te tab le of grap h from . SH P to . DW G 2. 5 区分图斑地类 这一步要将地类属性赋给相关的图斑 。首先利用 FM E 将 植被符号转换成 . SH P的点文件图层 ,在转换的同时赋予一个地 类属性 。转换之前 ,需要注意的是添加地物植被时只在一个图 斑内添加一种地物标志 。由于地类符号在 CA SS中是以“b lock” 的形式存储的 ,如果将其视为实体转换成 SH P格式的话 ,将会 被分成几个小块 。因此 ,在 FM E中需要进行如下设置 : 在“A dd Sou rce D a ta se t”中选择“Se ttings”,将“Exp and B lock s to En titie s” 前面的勾号取消 。这样 ,地类符号就能以一个整体转换成 . SH P 格式 。同时 ,要将目标数据中的几何属性设置为“ shap e_po in t”, 地类符号就能以点的形式转换成 . SH P格式 。 FM E中的对应关 图 5 图斑号图层和面积属性表关联结果 系 ,如图 3所示 。 The re su lt of co rre la ting p a tche s of grap h s num be r m ap 转换之前 , CA SS中 的 地 类 符 号 存 储 于“ZB TZ”图 层 当 中 。 F ig15 其中 ,属性“au tocad_b lock _ nam e”包含了地类符号的地类编码 , laye r w ith a rea a ttribu te tab le )2属性表关 联 : 右 键 点 击“图 斑 号 关 联 面 积 ”图 层 , 选 择 “连接与关联 ”中的“连接 ”命令 , 以“ ID _面积 ”作为连接字段 , 3 结果分析 将“图斑号关联面积 ”与“地类名关联面积 ”这两个图层的属性 表关联起来 ,结果如图 6所示 。 以瓮安县杒仲河库区图斑面积量算为例 ,利用新旧两种方 法对库区图斑面积进行统计 ,并对两种方法进行比较 。共有 10 个图幅 , 285个图 斑 , 对 比 结 果 如 表 2 所 示 。从 表 2 中 可 以 看 出 ,新方法既提高了工作效率 , 并且得到的误差 几乎 为 零 。另 外 ,随着图斑数量的增加工作效率会成倍提高 ,图斑越多 ,越能 体现新方法的高效 。 表 2 新旧方法对比结果 Tab12 The re su lt tha t con tra sts new m e thod and o ld m e thod 统计方法 旧方法 新方法 图 6 图斑号 、地类名图层和面积属性表关联结果 ()耗时 除绘制地形图 2 人各 5 个工作日 人 1 个工作日 1 F ig16 The co rre la ting re su lt of p a tche s of grap h s num be r, land 总面积误差 /亩 0. 8 0 typ e nam e m ap laye r and a rea a ttribu te tab le 2. 7 面积量算及输出 4 结束语 , 采 用“通 过 属 性 选 择 ”命 令 和 SQL 语 句 关联好属性之 后 本文针对目前水库设计工作中淹没区图斑面积统计方法的 “Se lec t 3 F rom 地类名 W he re [地类名 = ] ’gc120’”,将地类名 局限性 ,提出了一种基于 G IS的水库淹没区图斑统计方法 。该 分类输出为相关的图层 。例如 ,水田图层单独输出后 ,添加一个 方法是利用 FM E软件对 . DW G格式数据和 . SH P格式数据进行 “水田 ”的字段 ,将字段内容等于“面积 ”字段中的内容 ,得到图 转换 ,并且在这过程中完成面积属性的赋值及属性关联等工作 , 7的结果 。 然后利用 A rcG IS软件对图斑进行拓扑检查和修改 ,以提高图斑 面积统计精度 。最后 ,利用 A rcG IS软件的一些功能对属性进行 关联 ,并将最后的结果以 Exce l表的形式批量导出 。以瓮安杒 仲河水库库区图斑面积统计为例 ,对新旧两种方法进行比较得 出 :新方法比旧方法效率更高 ,精度更高 ,从而证明本文所提出 的方法的可行性 。总之 ,随着 G IS技术的日益成熟 ,在以后的水 利设计工作中 , G IS技术将会发挥更加重要的作用 。 图 7 水田图层的属性表 F ig17 A ttribu te tab le of p addy fie ld m ap laye r [参 考 文 献 ] 将各个图层关联好之后 ,再利用“M e rge ”命令 ,将所有图层 赵天鹏. 南方 CA SS 610 测图系统在水库淹没土地面积量算与统计[ 1 ] 合并成一个总图 。最后 ,即可得到一个图幅的图斑面积统计结 ( ) 中的应用 [ J ]. 水电科技与经济 , 2008 , 14 2 : 123 ,125.果 ,如图 8所示 。 [ 2 ] 李泽建. 地理信息系统框架研究及其在水利行业中的应用 [ D ]. 昆 明 : 昆明理工大学 , 2002. [ 3 ] 陈凯. 洪水淹没计算与评估系统的研究与实现 [ D ]. 长沙 : 中南大 学 , 2004. [ 4 ] 洪亮 ,何宗宜 ,李世祥 ,等. 一种基于 3D G IS的计算水库淹没区范 ( ) 围的算法研究 [ J ]. 长江科学院院报 , 2009 , 26 9 : 85 ,87. [ 5 ] SAWUN YAMA T, SEN ZANJE A and MH IZHAC A. E stim a tion of sm a ll re se rvo ir sto rage cap ac itie s in L impopo R ive r B asin u sing geo2 ( ) grap h ica l info rm a tion system s G ISand remo tely sen sed su rface are2 a s: Ca se of M zingwane ca tchm en t [ J ]. Physic s and Chem istry of the 图 8 一个图幅的图斑面积统计结果 ( ) Ea rth, 2006 , 31 15 : 935 ,943. F ig18 The a rea sta tistic s of p a tche s of grap h in one m ap shee t WOL SK I P, SAV EN IJE H H G, MURRA Y H M , e t a l. Mode ling of [ 6 ] 利用“Expo rt”命 令 , 将 表 格 自 动 以 Exce l表 的 形 式 进 行 输 the flood ing in the O kavango D e lta, Bo tswana, u sing a hyb rid re se rvo ir 出 ,然后加上表头和相关村组信息 ,至此 ,一个图幅的图斑面积 ( ) - G IS mode l [ J ]. Jou rna l of H yd ro logy, 2006 1 : 58 ,72. 统计工作就完成了 。当有多个图幅时 ,可以在生成图斑号的过 [ 7 ] 陈影 ,程耀东 ,闫浩文. 利用 FM E进行 G IS数据的无损转换 [ J ]. 测 程中添加 一 个“图 幅 ”字 段 , 赋 予 不 同 图 幅 名 。采 用 相 同 的 方 ( ) 绘科学 , 2007 , 32 2 : 75 ,77. 法 ,将不同图幅的图斑面积统计完之后 ,即可完成水库淹没区图 斑统计工作 。 ( ) 作者简介 :徐锐 1984,,男 ,江西修水人 ,硕士 ,助理工程 师 ,现主要从事 G IS在水利水电行业的应用研究 。