土地整理项目 [ＤＥＭ分析法在土地整理项目中应用]

　　摘要：本文以江西省上饶县皂头等乡（镇）土地整理项目为例，探讨了数字高程模型在土地整理规划中的应用。通过项目区数字高程模型的建立，实现项目区地形的三维可视化地形分析，判断项目区地形现状,辅助土地整理规划辅助设计,为该类地区整理项目中总体规划方案确定、工程项目规划以及工程量测算等方面提供参考和依据。
　　关键词：土地整理 地理信息系统 规划设计 空间分析
　　
　　Application ofDigitalElevation model technology
　　in Land Consolidation Programming
　　
　　Abstract: This paper introduces the establishing method of the Digital Elevation Model(DEM) based on MapInfo and probe on its application in Land Consolidation Programming. In China, land consolidation has contributed a lot to the realization of the rational disposition of land resource and to the improvement of the land use efficiency and the ecological environment.With the Geographic Information System (abbreviate GIS) development and land consolidation overall development, arrangement of work of technology, how be in an all-round way, a effective one apply GIS technology to the land consolidation, the work quality of improving the land consolidation programming has become the problem that relevant professionals care about and hope to solve gradually.TakingShangrao county of Jiangxi province as an example, the application of GIS technique in land consolidation programming has been discussed in the paper. Though setting-up of the digitized map of project district, is it carry on introduction, manage, operate, analysis, show to geographical spatial datum to realize, can obtain land resource relevant information fast, can realize goal automation statistical and quantity charge to space, make a large amount of a abstract one, isolated data vivid, easy to observe and analysis.
　　Key words:land consolidation programming； GIS；planning and designing；spatial analysis
　　
　　本文以江西省上饶县皂头等乡（镇）土地整理项目作为研究区，建立了基于GIS数字高程模型及相关专题图，并将它应用于该项目区的现状分析和规划设计中，旨在为GIS技术特别是其数字高程模型技术在土地整理专项规划中的应用做一些有益的探索和尝试[1][2][3] ][4][5]。
　　
　　1. 数据准备和研究方法
　　本文试验项目区位于江西省上饶县尊桥乡、皂头镇和郑坊镇，分为皂头片、尊桥片、郑坊片三片。皂头片位于上饶县中部，涉及6个行政村；尊桥片位于上饶县中部，涉及3个行政村；郑坊片位于上饶县北部，涉及5个行政村。项目区附近水利、交通、林网、电力、生态保护等基础设施较为优越。
　　根据土地整理规划编制需要和论文研究需要收集了项目区2004土地利用现状变更调查资料（EXCEL格式台帐数据）、上饶县土地利用总体规划图（1997-2010年）、项目区涉及地区1：10000地籍图扫描文件和1：10000地形图扫描文件、上饶县近年来的统计年鉴。利用MapInfo软件配准和数字化项目区涉及地区1：10000地籍分幅图并利用GIS技术从图中自动提取部分资料，再将项目区土地利用现状变更调查资料（EXCEL格式）导入MapInfo处理，使空间数据和矢量数据相互对应。利用MapInfo软件配准和数字化项目区涉及地区1：10000地形图，从中提取地形信息（高程点、等高线），运用MapInfo软件制作项目区数字高程模型，并以此进行分析和辅助规划。
　　
　　2. 项目区DEM建立
　　数字高程模型(digital elevation model，简称DEM)是采用规则或不规则多边形拟合面状空间对象的表面，主要是对数字高程表面的描述[11]。根据多边形的形状，可以把DEM分为两种，即格网模型和TIN模型，其中又以TIN模型运用的居多。DEM的主要优点是能够方便地进行空间分析和计算。DEM的方法主要有地面测量、摄影测量、立体遥感、地形图数字化、GPS、激光扫描、干涉雷达等多种方法[8]。建立DEM 的方法有多种，但根据已有等高线地形图获取高程数据则比较简单、快速和可靠，是目前采用的主要方法[10]，而且其精度也能达剑用户的要求，性价比高。
　　2.1 项目区图件扫描与配准
　　扫描后的栅格图需要进行纠正，以消除纸张变形所带来的误差。一般情况下，采用仿射变换的方式来纠正。配准地籍图是土地整理图件制作的第一步。土地整理中首先需要配准的栅格图件是项目区的1：1万地籍分幅图的扫描件，配准时通常采用平面直角坐标系(non-earth投影) ，控制点选择公里网格的交点。土地整理图件制作所需的一部分信息都是从地籍图上提取的。
　　2.2地形图数字化
　　等高线矢量化处理。主要包括对等高线进行屏幕跟踪矢量化、对等高线标赋高程值、对离散高程点进行屏幕矢量化、对高程点标赋高程以及对这些矢量化产品进行编辑、检查、拼接，并最终生成完整的矢量图。MapInfo系统提供了比较强大的图层管理功能，可以按照用户要求显示、编辑、选择、标注和保存图层，图层的叠加顺序信息以工作空间的方式保存。MapInfo是按图层组织计算机地图的；矢量图中每个图层分别包含了地图信息的不同方面，多个图层按照一定的顺序重叠便形成了一幅具有完整信息和空间含义矢量地图[7]。
　　2.3空间数据内插生成DEM
　　DEM 的内插是根据所采集规则排列的原始数据高程求出待定点的高程。DEM 的建立主要有两种方法，基于规则格网的建模方法（GRID）和基于不规则三角网的建模方法（TIN）[8]。本文以项目区尊桥片为例说明MapInfo系统下DEM建立的过程。首先，从尊桥片涉及的1：10000地形图中矢量化等高线和高程点（在现状图制作过程中已经完成），应用MapInfo专装题图制作工具中的格网生成器，采取IDW（倒数距离权重插值器）插值的方法内插生成格网专题图。选择需要显示的图层叠加在格网专题图上，然后用“创建3D地图”命令创建基于此格网数据的3D地图,如图（1）。
　　
　　3.DEM的建立及其在土地整理项目中的应用
　　DEM作为地形表面的数字表达形式，与传统地形图相比，它具有可实现地形信息多形式显示；保持地形精度；易于实现自动化、实时化等特点 ，已成为空间数据分析的重要工具，并被应用在数字流域模拟、虚拟现实等领域，取得了良好效果[8] 。
　　对于丘陵山区类型的土地整理项目，项目区地形地貌的分析往往对规划方案的各个方面都产生一定的影响，而单一依靠对项目区地形图纸图的判读难以满足地形分析的需要。针对丘陵山区地貌条件复杂、直观性差等难点，利用DEM在空间数据分析处理方面的优势进行地形分析，则能达到比较理想的效果，并且可以为该类地区整理项目中总体规划方案确定、工程项目规划以及工程量测算等方面提供辅助决策[9]。
　　江西上饶县皂头等3个乡（镇）土地整理项目属于丘陵山区土地整理项目，项目区内地形比较复杂，以尊桥片为例，区内分布了很多山丘，总体属于阶地河漫滩地貌，从一般地形资料中无法对其形成有效地分析，故本文尝试为该片建立DEM模型进行分析。
　　通过对项目区土地整理项目尊桥片三维空间地图的观察，可以看出，该项目区整体成“几”字形，地势起伏不平，中部地区地势最高。为了更好的进行土地整理规划设计，本文依据地形走势将该片区大致分为A、B、C三个区域，如图（2）所示，分别进行分析和设计。
　　
　　从尊桥片土地整理现状图和三维地形图上可以看出，A区呈南北方向狭条状，沿西侧有一条级别较高的尊桥公路，中部有较密集的居民点分布。A片的灌溉水源较为丰富，南部和北部有许多山涧溪流，中部有上谭水库北支渠穿过，灌溉只要依靠自流和引水，渠道设施比较简陋，灌溉质量较低。通过仔细研究发现A区东侧比西侧地势略高，因而考虑沿东侧修建斗渠，沿西侧公路修建斗沟，再修建一定数量的灌排两用农渠，形成完整的灌排网络，以保证灌溉质量和排水通畅。同时修建和改造连接各居民点的道路，修建田间道、生产路形成道路体系，并且在田间道两侧修建防护林。
　　B区的北部较为平坦，南部呈山丘地形。考虑北部设计为畈田，南部设计为梯田，以中间的公路为界。南部的灌溉可以设计多条灌排两用渠直接从上谭水库北支渠引水，再在两侧设计斗沟以便排水通畅。北部山丘地势较高，引水灌溉比较困难，故考虑在山丘上修建蓄水池，储蓄山涧水源和降水，并沿等高线设置渠道，以保证梯田的灌溉。
　　C区和A区较为类似，也呈现狭条状。区内有一些地势较低的洼地，在雨季极易造成积水，影响作物生长，可以通过局部土地平整改和修筑排水渠道善这一情况。C区的灌溉水源主要来自上谭水库北支渠，在东北部也有一些山涧水源，考虑修建灌排两用渠直接从支渠中引水并向两侧灌溉，对于山涧水源则通过修整原有渠道，提高引水质量。
　　土地整理规划前后项目区灌溉体系对比图和道路体系对比图，见图（3）图（4）。
　　
　　4. 结语
　　随着GIS应用技术的发展和土地整理工作的广泛开展，如何更全面、更有效的利用GIS技术辅助土地整理规划设计，提高土地整理工作质量逐渐成为了相关从业者关心和希望解决的问题。本文以江西省上饶县皂头等3个乡（镇）土地整理项目为例，通过分析和研究，探讨了GIS技术在土地整理规划中的应用思路和方法，取得了一些启发。
　　基于GIS技术的土地整理图件制作能为规划编制工作带来极大的便利，主要体现在：。
　　（1）实现对土地整理相关数据的有效管理。通过GIS技术支持下的土地整理相关空间数据和属性数据的有机结合，有利于更好的储存、查询、分析、显示，改变了单一属性数据分析的缺陷，便于生成相关专题图件，使决策方案更加合理。
　　（2）应用GIS空间技术为项目区土地整理规划设计提供依据。DEM分析方法实现对项目区地形的可视化分析。从项目区高程数据中插值生成DEM数据，利用DEM在空间数据分析处理方面的优势进行可视化地形分析，并以此辅助决策则能很好地实现这些要求，并且可以为该类地区整理项目中总体规划方案确定、工程项目规划以及工程量测算等方面提供辅助决策。
　　综上所述，本文对GIS技术在土地整理规划中的应用做了一些有益的探索和尝试。GIS对信息的表达形式具有直观、形象的特点。图形化的结果输出表现方式，比起传统的数据文件和报表形式，更便于决策人员所应用，从而也使得规划更容易被公众所接受。
　　
　　参考文献
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　　[2]吴次芳、程美球。乡村土地整理的若干技术问提探讨[J]。中国土地科学,1997,（4）。
　　[3]邹路等。GIS技术在福建省土地开发整理规划中的应用与研究[J]。福建水土保持,2004,16(3)。
　　[4]鲁成树等.GIS技术在农田平整工程设计中的应用研究[J]。西北农林科技大学学报(自然科学比版),2004,16(3)。
　　[5]方学蜜等。基于地理信息系统的芝罘区土地整理与分析[J]。山东省农业管理干部学院学报, 2004,20(1)。
　　[6]陈述彭等。地理信息系统导论[M]. 北京：科学出版社，2002。
　　[7]邬伦等。地理信息系统――原理、方法和应用[M]。北京：科学出版社，2002。
　　[8]李志林等。数字高程模型[M]。武汉测绘科技大学出版社, 2000。
　　[9]毛泓、王秀兰。数字地形模型在土地整理中的应用[J]。华中农业大学学报, 2002, (4)。
　　[10] 余鹏等。利用地形图生产DEM数据的研究[J] ,测绘通报,l998, (10)：l6一l8。
　　[11] 王家耀。空间信息系统原理[M]．北京：科学出版社，2001。