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

1、 第32卷第2期2009年4月测绘与空间地理信息GEOMA TICS &SPA T I AL I N FORMA TI ON TECHNOLOGYVol . 32, No . 2Ap r . , 2009基于M apG I S 的土地利用总体规划图编制技术与方法以广宁县为例宋榕潮, 杨木壮, 谢鸿宇(广州大学地理科学学院, 摘要:MapGIS 是一个集图形、图像、地质、地理、系统, , 从资料准备、图形输入MapGI S 软件编制土地利用总体规划关键词:MapGIS; ; 矢量化; 广宁县中图分类号:P285; P208文献标识码:B 文章编号:1672-5867(2009 02-00

2、41-05The Techn i cal Approach of the Co mpil ati on of Overall Land UsePl ann i n g Map Based on MapGI S Take Guangn i n g County as an exampleS ONG Rong -chao, Y ANG Mu -zhuang, X I E Hong -yu(School of geograph i ca l sc i ences, Guangzhou Un i versity, Guangzhou 510006, Ch i n aAbstract:MapGI S i

3、s a high -perf or mance large -scale intelligent s oft w are syste m s which sets the most advanced graphics, i m ages, geol ogy, geography, re mote sensing, mapp ing, artificial intelligence and computer science t o one . It is app lied widely in the work of over 2all land use p lanning, the functi

4、 on is for m idable . Taking the comp ilati on of overall land use p lanning map in Guangning County of Guangdong Pr ovince as an exa mp le, fr om as pects of material p reparati on, graph input, graphic editi on, attribute editi on and graphical out put, this paper intr oduced the technol ogy and t

5、he method of the comp ilati on of overall land use p lanning map using the MapGI S s oft 2ware in detail .Key words:MapGI S; overall land use p lanning map; vect orizati on; Guangning County0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(GI S 作为集计算机科学、地理学、

6、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1来越多的制图软件提供了强有力的技术支撑。MapGI S 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。MapGI S 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收稿日期:2008-11-10基金项目:住房与城乡建设部科研项目(2008-K7-14 资助化制图软件。本文以广宁县150000土地利用总体规划图制作为例, 详细介绍了MapGI S 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

7、义。21M apG I S 的功能特点MapGI S 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, 在作者简介:宋榕潮(1981- , 男, 广东佛冈人, 土地资源管理专业在读硕士研究生, 主要研究方向为土地利用变化与土地规划。通讯作者:杨木壮(1965- , 男, 广东揭阳人, 教授, 博士, 主要从事自然资源与土地资源方面的研究工作。 42测绘与空间

8、地理信息2009年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3-6泛应用。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. 2Map

9、GI S GPS 输入、其野外数字测图等多种灵活方便、开, 便于批量作业, 在目前GI S 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. TI F 等 , 然后转换成矢量数据, 存入到线文件(3. WL 或点文件(3. W T 中, 再进行 7编辑、输出。基本过程如图2所示。2M apG I S 制图流程MapGI S 制图大致分为以下几个阶段:输入、图形编辑、县(流程(如图1 图2图形输入F i g . 2Graph i cs i n put图1MapGI S 制图流程F i g . 1The mapp i n g process us

10、i n g M apG I S2. 1资料准备2. 1. 1熟悉国家标准1 熟悉G B 12343-1990125000, 150000地形图编绘规范、G B 12342-90125000, 150000, 1100000地形图图式;2 熟悉G B /T 13989-1992国家基本比例尺地形图分幅和编号;3 熟悉G B /T19996-2005公开版地图质量评定标准;4 熟悉G B /T20257. 2-2006国家基本比例尺地图图式;5 熟悉G B /T14511-1993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150000广宁县土地

11、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 ;利用大型扫描仪将纸质广宁县150000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150000地利用总体规划图. TI F , 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MapGI S 将扫描的TI F 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1500

12、00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 第2期宋榕潮等:基于MapGI S 的土地利用总体规划图编制技术与方法43在MapGI S 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、

13、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. W T , 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12mm 。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. W T 、线文件(3. WL 和区文件(3. W P 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。MapGI S

14、 在制作, 图层的设置及8。工程文件中线、, 在此称因此, 在划分广宁县150000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。2. 3图形编辑MapGI S 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, MapGI S , 统包括点编辑、编辑。表1广宁县150000土地利用总体规划图图层划分方案Tab . 1The l ayers d i v isi on of 150000overa ll l and use pl ann i n g map

15、 i n Guangn i n g Coun ty文件类型图层名基础底图注记层地类代码注记层基础底图线层线文件(3. WL 交通路线层水系线层地类界线层区文件(3. W P 基础底图区层地类区层内容权属注记、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权属界线、行政界线、飞地界线、等高线、图框、图例框、经纬线公路、铁路、其他道路河流、湖泊、水库、坑塘耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿用地、未利用地水系区、图例区、晕线区耕地区层、园地区层、林地区层、牧草地区层、居民点及工矿用地区层、未利用地区层点文件(3. W T 2. 3

16、. 2图元参数设置广宁县150000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150000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 。T

17、ab . 2名称图名表2广宁县150000土地利用总体规划图主要点参数表The ma i n po i n ts param eters of 150000overa ll l and use pl ann i n g map i n Guangn i n g Coun ty图例名图名县区级名称注释高度50251510332. 5注释宽度50251510332. 5注释间隔03030300. 200注释角度0000000汉字字体8888291注释颜色1111111行政注记乡镇级名称行政村名称地名高程地类注记地名高程地类注记 44测绘与空间地理信息2009年Tab . 3名称公路河流等高线广宁县

18、150000土地利用总体规划图主要线参数表The ma i n li n e param eters of 150000overa ll l and use pl ann i n g map i n Guangn i n g Coun ty线型11116 16161表3图例名公路河流等高线耕地线颜色16128551111线宽0. 50. 150. 150. 150. 150. 15 线类型000000X 系数Y 系数辅助线型0000000辅助颜色1111111101010111010101110地类界线园地林地居民点及工矿用地图3地类注记参数F i g . 3The param eters o

19、f the annot a ti on of l and type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

20、。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4公路线参数F i g . 4The li n e param eters of h i ghway2. 3. 3点、线、区图元编辑1 点状要素的编辑图5图形编辑界面F i g . 5Graph i c ed iti n g

21、 i n terface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2. 4属性编辑2. 4. 1属性数据重要性MapGI S 的最大优越性在于空间数据和属性数据的统 第2期宋榕潮等:基于MapGI S 的土地利用总体规划图编制技术与方法45一存贮和管理, 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。(3. MPJ , 这样就能得到一幅

22、完整的电子矢量化地2. 4. 2属性数据结构在MapGI S 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 . 4The a ttr i bute l spot地序号123456图广宁县150000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。字段名称I D长整型双精度型双精度型字符串字符串字符串字段长度8151551510小

23、数点位图7广宁县150000土地利用总体规划图(局部66面积周长地类码地类名称所属部门F i g . 7The 150000overa ll l and use pl ann i n g map i nGuangn i n g Coun ty(Part2. 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。MapGI S 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MapGI S 编辑

24、系统中一边修改图形一边编辑图元属性(如图6所示 。图形输出通过MapGI S 输出系统完成, 它是MapGI S 系统的主要输出手段, 它读取MapGI S 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MapGI S 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Postscr p t 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F i g . 8The ed iti n g of eng i n eer i n g output3结束

25、语利用MapGI S 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。MapGI S 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(下转第50页 划管理办公自动化和网络化建设。图6区属性数据录入F i g . 6I nputti n g the d ist

26、r i ct a ttr i bute da t a2. 5图形输出利用MapGI S 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50 测绘与空间地理信息 2009 年 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 源遥感数据融合的策略 8 。 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 : GV i = 6 结束语 总体来说 ,多源

27、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 。 1 m ×n D jk 2 ijk 其中 , j, k 表示矩阵 D i

28、 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 i, j ( fi, j - ×( gi, j - f g i, j ( f - × f 2 ( g i, j i, j - g 2 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 其中 , fi, j和 gi, j分别为 ( i, j 点的灰度值 , 与 为两 f g 幅图像的平均灰度值 。 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 :

29、 测绘出 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 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 遥感图像自动分类识别技术研 M 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 究 D . 哈尔滨 : 东北林业大学硕士学位论文 , 2005. 6 Kovacevic J, Vetterli M. Perfect reconstruction filter banks w ith rational samp ling factors J . IEEE Trans on Signal . Processing, 1993, 41 ( 6 : 2047