（地图制图学与地理信息工程专业论文）农用地分等省级汇总中分等单元制图综合方法研究.pdf

摘要本文以陕西省及宁夏回族自治区农用地分等省级汇总项目为依托，以国土资源部颁发的农用地分等规程、农用地分等空间数据库标准及各期技术简报为依据，以农用地分等省级汇总中分等单元面状要素制图综合为研究议题，详细分析了农用地分等省级汇总中分等单元制图综合的原则、关键问题、特殊性、研究现状及存在问题。在理论研究层次上，把两分等单元的邻近度由纵向与横向两方面控制的认知观点凝炼成形心线外距、形心线内距、边界顺向延伸长度三个空间基本量，给定量化模型，并成功地应用到分等单元图形融合之中。在实践及方法层次上，其一提出了县内合并位置邻接、邻近同地类、同自然等、同利用等、同经济等分等单元的手段与方法；其二为了保证汇总成果等别空间分布的合理性，提出了乡内归并同地类、同自然等、同利用等、同经济等小于最小上图面积分等单元的手段与方法；其三提出了扩充小于最小上图面积的零星分布分等单元的手段与方法。理论分析及项目的实践应用表明，文中所提理论及方法逻辑严密、可操作性强，能提高了农用地分等省级汇总的效率、成果的精度，并对数字环境下带有多属性约束的面状要素制图综合问题具有一定的借鉴与参考价值。关键词；地理信息系统；地图制图综合；面状要素；分等单元；农用地a b s t r a c t1 1 1m i sp a p e r ，r e l y i n go nt h es h a a n x ip r o v i n c i a la n dt h en i n g x i ah u ia u t o n o m o u sr e g i o na 酊c u l t l h a ll a j l dc l a s s m c a t i o n - s u i 】【1 1 1 1 a r ) rp r o j e c t ，a c c o r d i n g t ot h er e g u l a t i o n sf o rc l a s s i f i c a t i o no na 鲥c u l t u r a ll a n d i ，。t h er e g u l a t i o n sf o r 伊a d a t i o no na 酊c u l t u r a l1 a 1 1 d ”a n dp h a s e so fat e c l u l i c a lb r i e f i n g ，s t u d yo nt h ei s s u e so ft l l ea 酣c u l t u r a l1 a 1 1 dc l a s s i f i c a t i o np r o v i n c i a ls u m m a r yo fm ec l a s s i f i c a l i o nu n i tm 叩g e n e r a l i z a t i o na j l dt h a tad e t a i l e da n a l y s i so fm ep n n c i p l e s ，k e yi s s u e s ，s p e c i f i c i t y ，p r e s e n ts t a n j sa 1 1 dp r o b l e m s i nt h et h e o r e t i c a lr e s e a r c hl e v e l ，i m p r o v et h e 铆on e i 曲b o r i n gu n i tc l a s s i f i c a t i o nd e g r e e s 舶mm ev e n i c a la 1 1 dh o r i z o n t a lc o n t r o lo fb o t ht h ec o 印i t i v ep o i n to fv i e wt om ee x t e m a la j l di n t e m a ld i s t a l l c eb e t 、e e nt h ec e n t r a lp o i n t s ，t h et e n d e n c yl e n 舀ho f b o u n d 撕e sa r e 恤e ek e y - f a c t o r so ft h i si s s u e ，t ot h eq u a l l t i t a t i v em o d e l ，a n ds u c c e s s 如1 1 y 印p l i e dt ot h ec l a s s i f i c a t i o no fu 1 1 i t 伊a p h i c si n t e 乒a t i o n a n di nm ep r a c t i c ea n dm e t h o d s1 e v e l ，o n ep r o p o s e dm e a j l sa n dm e t h o d so 九h em e 昭e rc o u n t ) ，c 1 a s s i 丘c a t i o nu n i tw h i c h2 l r et h el o c a t i o no fa d j a c e n t ，n e i g h b o r i n gw i t ht h es 锄eo fl a j l dt ) ，p e ，n a t u r a l 伊a d e ，u s e 伊a d ea n de c o n o m i c 昏a d e ；s e c o n d ，i no r d e rt oe n s u r em er a t i o n a l i t yo ft h es 眦m a d ，o fr e s u l t so f 乒a d es p a t i a ld i s t r i b u t i o n ，p r o p o s et om e 唱et o m s l l i pc 1 a s s i 丘c a t i o nu 血t sw i t ht h es 锄eo fl a l l dt y p e ，n a t u r a l 伊a d e ，u s e 黟a d ea 1 1 de c o n o m i c 孕a d e ，b u tt h ea r e ao ft h e s eu n i t si ss m a l l e rt h a nt h es m a l l e s ta r e ao nm em 印；t h i r d ，p u tf o 刑a r dm em e t h o dt oe x p e n dm ec 1 a s s i f i c a t i o nu n i t ss c a t t e r e d ，w h o s ea r e aa u r el e s sm a nt h es i z eo ft h es m a l l e s to nt h em a p t h e o r e t i c a la i l a l y s i sa 1 1 dp r a c t i c a la p p l i c a t i o ns h o wt h a tm er e f e l l r e dt ot h et h e o qa n dm e t h o d sa r es t r i c ti nl o 百ca n do p e r a t i o n a l ，t oi m p r o v et h ep r o v i n c i a la 酣c u l t l l r a ll a n dc l a s s i f i c a t i o ns u m m a r ) re m c i e n c y ，a c c u r a c yo fr e s u l t s ，a n dh a v es o m ev a i u ef o rm u l t i _ a t t r i b u t eb i n d i n g l i k e - s h a p e da u r e af e a t u r e so f m 印g e n e m l i z a t i o nk e yw o r d s ：g e o 黟印1 1 i c a li n f o m a t i o ns y s t e m ；c a r t o 铲a p h i cg e n e r a l i z a t i o n ；a r e af b a t u r e ；c l a s s i f i c a i i o nu 血t s ；a 面c u l t u r a l l a n d论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：弓哓致。7年3 月z ，日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。( 保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：导师签名：z 明年3 月玎日乙矿67 年3 月广日长安大学硕士学位论文第一章绪论弟一早殖下匕1 1 研究背景及选题依据农用地分等是“新一轮国土资源大调查的重要内容之一，目的是在土地利用数量调查的基础上，全面摸清土地的质量，为实现土地数量与质量并重管理奠定基础。农用地分等规程第4 条要求农用地分等是在国家、省、县3 个层次上展开，县级分等成果要在本县域范围内可比；省级协调汇总成果要在本省域范围内可比；国家级协调汇总成果要在全国范围内可比【l 】。由此可见，农用地分等任务分为县( 区、市) 级分等、省( 自治区、直辖市) 级与国家级汇总三个层次。县级分等是基础，其成果数据库与图件比例尺一般在1 ：1 万l ：1 0 万之间。省级汇总在于从全省的角度整合县级分等成果，并作为国家级汇总的基础，具有承前启后的作用，成果的宏观性与综合性高于县级成果，空间数据库与图件比例尺为1 ：5 0 万。对县级农用地分等成果进行省级汇总其实质为空间数据库的制图综合，其中分等单元图层的制图综合最为重要，任务量也最大，直接关系着省级汇总工作的效率及成果质量，提出一套行之有效的县级分等单元制图综合方法对农用地分等省级汇总工作至关重要。本文着力于这一课题研究，依托所承担的陕西省与宁夏回族自治区农用地分等省级汇总项目，以国土资源部编制的农用地分等规程为准绳，结合地理信息系统环境下空间数据库及地图制图综合的具体特点，分析农用地分等单元地理特征，提出了一种多属性约束下的省级分等单元汇总方法。1 2 研究现状及进展分析1 2 1 计算机地图制图综合研究现状随着计算机技术的不断发展，该项技术被引入到地图学领域，出现了计算机地图制图综合。1 9 9 2 年m c m a s t e r 对计算机地图制图综合有一较完整的表达，即通过空间和地理属性的变换，从数据源导出一个符号化的、数字编码地图数据集的过程，其目的就是减少或者简化图域内地图或者编码数据的数量、类型和地图学描述，以求符合于所选择的制图目的和所面对的读者，并保持预定比例尺上的清晰度【2 1 。计算机地图制图综合是人工制图综合的延伸和发展，一方面继续遵循传统制图综合的基本思想和原则；另一方面又不同于传统意义上的制图综合，计算机地图制图综合是高效率的自动化动作，是定额化地遵循一组预先决定的计算机指令，以求减少制图综合工作强度，为制图综合实践提供客观、一致性的应用方法【3 1 。第一章绪论计算机地图制图综合的发展可以归为两个阶段，以8 0 年代为界线，在此将其称为开拓阶段和发展与提高阶段。( 1 ) 8 0 年代及其以前：开拓阶段1 9 6 6 年t o b l e r 和p e r k a l 分别发表了论述计算机地图制图综合的相关文章，由此开启了计算机地图制图综合研究的大门。由于当时计算机能力的局限性，早期的工作多是基于某种单纯的图形，主要是对线状符号的研究，很少提及点状符号和面状要素。对线状符号的研究主要有线形简化( 删除) 算法、线形平滑( 柔缓尖硬折角) 以及线状符号制图综合中一些相对复杂情况的研究，如合并平行线为一单线、图元位移避让等。该阶段制图综合研究存在着两大问题，一是专注于单个局部的综合问题，不能解决具有空间关系约束的制图综合问题；二是将空间对象看作是单纯的集合曲线，不考虑它的地理意义。这些多是由于早期计算机技术的发展状况造成的，不可避免。同时，该阶段也包含计算机综合领域两个比较大的进步。一是提出了计算机地图制图综合领域的概念模型。n i c k e r s o n 和f r e e m a j l ( 1 9 8 6 ) 提出了第一个为计算机地图制图综合设计的概念模型【3 1 。1 9 8 9 年m c m a s t e r 给出了至今看来仍然最为全面的综合概念模型【4 1 。另一个是引入灿即计算机人工智能( 最早是专家系统) ，该技术为模拟人类制图综合过程提供了可能性。总之，在进入9 0 年代之前，计算机制图领域的大致框架已经基本形成，但是缺乏实现。( 2 ) 9 0 年代以后：发展和提高阶段9 0 年代至今是计算机地图制图综合研究得到了迅速发展和提高，特别是实践技术。首先，高级图形界面和并行处理等技术，很快地在或地图软件中成为现实，并普遍地被地图工作者在屏幕上以人机交互的方式利用，就象在纸上那样方便。九十年代中前期，德国测绘局与各州、市、县协议发展数字地籍图德文简写和权威的地形一地图信息系统【5 1 ( 简称a t s ) 。这个庞大项目所涉及到的相当多制图综合工作，是由计算机实际完成的。随后，j a g e r ( 1 9 9 3 ) 对方法有较全面描述，包括1 ：2 5 万德国地形图的设计和输出【3 1 。b e i n e s ( 1 9 9 3 ) 讨论了a t s 项目中的机助制图综合有关问题。c h i t h a m b a r 锄r ( 1 9 9 1 ) 等基于抽取多边形图元之“骨骼”的思路发展了一个压缩( c o l l a p s e ) 操作，即面元退化为线元或点、线元退化为点的算法，并给出实践及其评价【6 】os e h y l b e 唱( 1 9 9 3 )描述了栅格数据格式下一种基于知识库的不复杂面状元素制图综合的方法，并用瑞典l ：5 万地形图为输人进行了试验及其评价【7 1 。b o 和l i ( 1 9 9 5 ) 把数学形态学( m o 叩h 1 0 1 9 y )2长安大学顾十学位论文方法引入制图综合，在较成功试验实践的基础上给出一个多边形图斑自动综合的代数基础【8 1 。张青年( 2 0 0 4 ) 提出将线状要素作为一个整体，采用动态分段方法进行制图综合，并通过广东省水系和交通图进行了试验及评价【3 】o 刘颖( 2 0 0 5 ) 等则针对海图水深综合，提出了“表达、识别和综合的新模式，并对其实用性和有效性进行了验证【3 1 。综合所述，计算机地图制图综合技术已经得到很大发展，实现了理论方法与实践联系。但地图制图综合的全自动实施还没有完成，还没有比较完美的数学模型来支持该项技术。1 2 2 计算机地图制图综合与地理信息系统的发展近年来，g i s 得到了迅速的发展，应用领域不断扩大，处理的问题更加复杂化，g i s系统往往需要不同比例尺的数据支持。目前的解决方法是在g i s 系统中建立不同比例尺的数据库，显示时设定不同要素或图层的比例尺范围。这种处理方法引起了数据冗余、数据不一致以及内存增加等问题。理想的情况足只存储一种较大比例尺的数据，从中可导出其它需要的较小比例尺数据，这就是g i s 中的地理信息综合，通常称为自动综合【9 10 1 。其含义比传统意义上的制图综合更为广泛，它不仅仅是制图问题，同时也是g i s 环境下的图形显示、操作和存储问题。计算机地图制图综合研究在点状要素的取舍、线状要素的形态特殊概括，面状要素的轮廓简化与合并，乃至图形要素间关系处理方面取得了很大的发展，出现了一些商业化的自动综合模块，把这些模块灵活应用于g i s 系统中，将已有的综合技术与g i s 系统结合，不仅能够解决g i s 信息可视化、数据库组织等问题，发挥自动综合的科研效益，也能进一步推动自动制图综合理论的发展。1 2 3 计算机地图制图综合研究新进展( 1 ) d e l a u n a y 三角网在自动综合中的应用由于d e l a u n a y 三角结构能够方便地计算空间物体间大量存在的邻近关系，因而它在自动综合中可用于多个方面，如选取、化简、图形等级变换、合并、夸大、位移等【l l 】。目前，d e l a u n a y 三角网已被应用于建筑多边形的合并，水域多边形的化简等方面。d e l a 叽a y 三角结构在数据库中并不存在，而需要时动态建立，不使用时不需建立，而且往往建立的都是局部的d e l a u n a y 三角结构。( 2 ) 自动综合分形方法在自动综合中的应用具有自相似性的形态广泛存在于自然界中，如：连绵的山川、飘浮的云朵、岩石的断裂口等等，美籍数学家曼德布罗特把这些部分与整体以某种方式相似的形体称为分形第一章绪论( 丘a c t a l ) 【1 2 】。1 9 7 5 年，他创立了分形几何学( f r a c t a l g e o m e t 叫) 。在此基础上，形成了研究分形性质及其应用的科学，称为分形理论( 丘a c t a l t h e o 呦1 2 】。因此可以把一个具有自相似性图形的一种复杂程度视为该图形形状结构特征变化的一种层次。尽管不同层次的图形具有不同的复杂度，但并不认为它们是不同的图形，只是对同一图形采用了不同的观察尺度而已。这种观点恰好可以用于同一图形在不同比例尺条件下进行的自动制图综合研究。因此，可以运用分形理论和方法来解决图形的自动制图综合问题。( 3 ) 小波方法在自动综合中的应用小波分析是一种新的时空域分析方法，借助于小波变换良好的时频局部化特征和多分辨率分析，我们可以用较少的小波系数来刻画多源、多尺度、大数据量的空问数据集的基本特征，获得该数据集的优化表利1 3 】。小波理论中的多分辨率分析( m r a ) ，因其可提供在不同分辨率下分析表达信息的有效途径，因而在地图学的某些领域中( 如图像压缩等) 受到高度重视。由于在图形数据处理方面，与地图制图综合关系密切的( 如在电子地图的无级缩放中如何得到多细节的数据支持、g i s 中多比例尺的图形数据表达、矢量地图数据的化简、地形特征线的自动追踪技术等) 问题中，与它们有着天然的联系，是分析和解决这些问题的强有力工具。( 4 ) 遗传算法在自动综合中的应用遗传算法( g e n e t i ca l g o n t h m ，简称g a ) 是一种仿生算法，抽象于生物体的进化过程，以自然选择和遗传理论为基础，将生物遗传过程中适者生存的规则与群体内部染色体的随机信息交换机制相结合，来解决最优化问题的方法。它能够实现全局并行搜索，具有简单、快速、稳定性强的特点。鉴于遗传算法的最优特性，将其应用于自动制图综合具有很多明显的优势。因此，将遗传算法用于制图综合中，在选取、化简、位移、地图注记配置等方面进行初步试验，在线状要素化简、道路网路综合方面的效果和优势较为明显。遗传算法必将部分解决自动制图综合中复杂的、带有智能化研究的问题【14 1 。( 5 ) 自动综合的人工神经网络方法人工神经网络就是模拟人的思维，是一个非线性动力学系统，其特色在于信息的分布式存储和并行协同处理。目前使用得最广泛的是t k o h o l e n 的定义，即“神经网络是由具有适应性的简单单元组成的广泛并行互连的网络，它的组织能够模拟生物神经系统对真实世界物体所作出的交互反应【1 5 】。”虽然单个神经元的结构极其简单，功能有限，但大量神经元构成的网络系统所能实现的行为却是极其丰富多彩的。在制图综合过程4长安大学硕上学位论文中，有些关键性的专家知识是无法言传的，或即使能够言传，也无法用一两个简单明了的数学表达式予以描述。克服计算机语言表达局限性的一个可能途径是使用具有学习能力的神经元网络系统【13 1 。( 6 ) 基于a g e n t 的自动综合a g e n t 是一种人们称为“智能体 或“智能代理”的一种起源于分布式人工智能的方法，它具有自治性、反应性、能动性、学习性、通信性和移动性等特征【1 3 】。其显著特点是具有一定的自我工作能力和思维能力，能代替人类做一些简单的工作，这与我们在自动综合中千方百计寻求智能化方法的设想不谋而合。因此，将a g e n t 用于自动综合中来，是很有必要的。1 2 4 农用地分等省级汇总研究现状上个世纪7 0 年代，我国就开始了农用地分等定级的研究工作。上世纪9 0 年代中期，在总结试点经验的基础上，编制完成了农用地分等定级规程。国土资源部成立后，将农用地分等定级估价工作列入新一轮国土资源大调查计划。从1 9 9 9 年开始试点，2 0 0 0年分省布署至今，全国各个省市自治区均已完成省级农用地分等和县级定级估价试点工作，并形成了图件、文字、表格、数据库、标准样地等系列成果，国家级汇总工作亦基本完成。农用地分等是土地管理的重要基础性工作，其成果既是农用地定级估价的基础，也是农用地征用、耕地补充开发与质量评价的重要技术依据。农用地分等成果的省级汇总主要是结合各县农用地分等工作的实际情况，以建立健全农用地质量调查、评价、监测技术体系为目的，以信息技术手段，全面掌握和科学量化农用地质量状况，并建立省级等别体系和标准样地体系【1 6 】。就目前而言，农用地省级汇总的技术方法处于探索阶段，各省方法不一，国家对此也只是提出了指导性意见，提出了省级汇总的目标和要求。就汇总原则、汇总方法、成果精度而言，各省汇总成果各有特色，千差万别。全国各省分等定级工作均已完成，目前公开的省级汇总方法主要集中在一下三种：一是在保证各县级成果具有横向可比性的前提下，直接汇总得到各等别面积，并通过接边、缩编形成省级图件成果，没有省级单元及指数；二是在县级成果图上，通过单元归并形成省级单元，通过县级分等单元指数的面积加权平均或算术平均得到省级单元指数，并在省级层次上重新分等，有省级单元和指数。三是全省统一进行处理的模式，即数据以县级为单位进行收集，在省级层面对全省的参数进行计算，获得自然质量等指数、利用等指数和经济第一章绪论等指数及相应的等别【1 7 j 。上述三种方法都是在效率上做文章，力求快速实现农用地分等省级汇总，但是各有不足。方法一实现难度大，在县级数据基础上直接进行可比性操作存在理论与技术瓶颈，同时各等别的图斑具有集中分布与离散分布两种特征，对于后者在面积相加的基础上，再进行缩编，精度难以保证；第二种方法直接从县级数据向省级汇总，两级图件比例尺变化、信息丰富程度均差别很大，涉及知识面广，技术难度较高；第三种方法从实质上讲，是在全省的基础之上做分等工作，涉及汇总的成分不大【1 7 】。1 3 技术路线1 3 1 目的和内容本研究是在借助舡c g i s 软件现有制图综合功能的基础，结合农用地分等单元数据特征，探求在觚g i s 环境下实现分等单元省级汇总。本研究主要内容包括：( 1 ) 研究心c g i s 软件现有制图综合功能应用于农用地分等工作省级汇总中分等单元制图综合的优势与不足。( 2 ) 分析现有面状要素空间邻近度量化模型存在的不足，建立适合分等单元的空间邻近度量化模型，使分等单元之间的邻近度量化更为合理。( 3 ) 将约束性d e l a u n a y 三角网引用到分等单元制图综合当中，提出一种约束性农用地分等单元制图综合方法。1 3 2 技术路线本文是在分析现有农用地分等省级汇总各种方法基础上，基于计算机地图制图综合，采用县级成果向省级成果汇总的方法，进行农用地分等省级汇总新方法探讨。图1 1为本文总的技术路线。6长安大学硕士学位论文图1 1 论文技术流程图7第二章农用地分等省级汇总的依据及原则第二章农用地分等省级汇总的依据及原则2 1 农用地分等概述2 1 1 农用地分等概念农用地等是在全国范围内，按照标准耕作制度，在自然质量条件、平均土地利用条件、平均土地经济条件下，根据规定的方法和程序进行农用地质量的综合评定，划分出的农用地等别，包括农用地自然质量等别、农用地利用等别、农用地经济等别三个层次。农用地分等就是根据农用地的自然属性和社会经济属性对农用地的质量优劣进行综合定量评定，并划分等别【l 】。2 1 2 农用地分等对象农用地分等的工作对象是县级行政区内现有农用地和宜农未利用地用地 u ( 不包括自然保护区与土地利用总体规划中划定的永久性林地、牧草地和其他农用地) 。广义农用地，包括耕地、园地、林地、牧草地和其他农用地。本文中的农用地仅指耕地。2 1 3 农用地分等的目的和意义农用地分等的目的是贯彻落实中华人民共和国土地管理法，建立科学的土地等级体系；科学量化农用地质量及其分布，努力实现农用地的依法、科学、合理和统一管理，并实现耕地的占补平衡以及“土地的数量管理向数量和质量综合管理 的目标迈进，为理顺土地价格体系，培育完善的土地市场，促进土地资产合理配置，土地征用补偿和农村集体土地使用权流转等工作提供依据。2 2 农用地分等省级汇总概述2 2 1 农用地分等省级汇总的概念及主要内容农用地分等定级工作首先在县市级单位开展，工作底图是比例尺在1 ：1 万1 ：1 0万之间的县级农用地分等空问数据库。农用地省级汇总是结合农用地分等定级和专题制图的专业知识，对农用地分等的县级成果通过制图综合等手段进行汇总，目的在于综合反映全省范围内的不同等别的农用地分布、面积等状况。根据国土资源部农用地分等定级规程的要求，省级汇总在县级成果的基础上直接汇总。汇总工作的主要任务包括：全省范围内分等参数等值区和等别的协调；县级成果图的空间接边和属性数据( 类型、等别) 接边；各分等专题要素的制图综合；成果编绘；报告撰写与成果整理等。长蜜大学颤擘位论空2 22 省级汇总中分等单元汇总的主要内窖分等单元省级汇总其实质就是县级分等单元的制图综合。它主要包括如下两个主要内容：( 1 ) 图斑合并在制图综合中，广义的圈斑合并是指相互邻近或关联且属性相同实体的合并，可以进行邻接( 有公共边界) 区域的合并( 图2 1a _ b ) ，也可进行邻近( 无公拭边界) 但间距小于规定标准区域的合并( 图2 1a c ) 。合并要求目标的语义信息相同或相近，综合后的实体的语义信息应是合并前实体语义信息的综合、提炼和取舍l 瑚。在农用地分等单元制图综合中，图斑合并主要是指邻接或者邻近的、同地类同等别分等单元之间的图斑合并。邻接分等单元的合并较为简便，但是对于邻近分等单元将面临如下问题：如何合理地判断两个分等单元自】的日j 距? 如何实现邻近分等单元的合并? 这将对分等单元制图综合的结果有着很大影响。图2 l 图斑台j 1 不意图( 2 ) 小图斑综合在进行分等单元制图综合时，通常对分等单元规定一个最小的卜圈面积，面积第二章农用地分等省级汇总的依据及原则小于该限值的分等单元图斑称为“小图斑，也称为“零星分等单元。小图斑综合就是对小面积分等单元的处理，具体说是小面积分等单元“生存竞争 中被“保留 、“舍弃”、“吞并一的问题1 8 】。那么，究竟哪些小图斑应该保留并如何使其满足最小上图面积? 哪些小图斑应该被舍弃? 小图斑应该并入哪个大图斑中呢? 怎么合理的实现小图斑综合昵? 这是农用地分等单元制图综合中处理较为复杂，也是关键的一步。2 2 3 影响农用地分等省级汇总的一般因素农用地分等省级汇总工作一项复杂的工程，影响因素多种多样，主要包括如下几( 1 ) 汇总技术路线和方法的影响农用地分等省级汇总过程中，通过制图综合得到的省级分等单元的可预见性和可重复性较差，采用不同的技术路线和汇总方法得到的图斑的大小和空间位置各有不同【1 7 j 。( 2 ) 地图比例尺变换的影响在传统的纸质地图汇总情况下，1 ：5 万地图向1 ：5 0 万地图汇总中间应该有一个l ：1 0 万或者1 ：2 5 万题图作为过渡，由于最小上图图斑、地理要素之间的空间竞争等诸多因素影响可能会丢失部分图斑【1 7 1 。但是在现有g i s ( 觚g i s ) 软件下，省级汇总过程中的比例尺变化对汇总成果影响微乎其微。在g i s 平台下l ：5 万地图可以很方便的转化坐标为1 ：5 0 万地图，转化后的图上要素基本不受影响，能够较为完整的与1 ：5 0 万地图叠置。( 因为在觚g i s 软件环境下，比例尺之间的转换只不过是重新计算坐标和单位，不存在制图综合问题，在纸质地图上由于在缩减比例尺时，地图上用于置放表达地图特征物符号的位置变少；同时，为了维持地图对象的大小关系和易读性，符号大小相对于它覆盖的实际地面来说增加了【2 2 1 ，因而需要制图综合) 。可以将县级大比例尺地图直接转化比例尺到1 ：5 0 万，与1 ：5 0 万省级基础图叠置完成汇总，无需中间比例尺过渡。( 3 ) 县域内自然条件的影响农用地县级分等单元划分受到了自然因素的严格限制，比如当县级图斑遇到河流分割时应该沿河流分割等，这些自然因素包括水系、土壤、道路、坡度等。省级汇总分等单元图斑也应该考虑到上述自然因素。在省级汇总时上述自然因素是影响图斑融合、分割的一个重要原则和依据【1 7 1 。( 4 ) 面积不可丢失原则对省级汇总的影响面积不可丢失是指县级图件和省级汇总后的图件面积按照地类、等别统计完全一l o长安大学硕士学位论文样。面积不可丢失是此次农用地分等省级汇总的关键，是判定汇总正确与否的一个重要标准，是影响图斑如何融合如何分割的一个重要因素。( 5 ) 县级成果的影响农用地分等省级汇总工作中，县级分等成果的准确性是后续汇总的一个坚实保证，换句话说当县级成果中有错误，如分等单元编号重复、等别划分错误等，都必将导致省级汇总的失败，而且这些错误都将是致命性的【1 7 】。县级分等成果的改动必将引起省级汇总工作的改动，而且将导致汇总结果的变动。2 2 4 农用地分等汇总与制图综合关系农用地分等省级汇总的目的在于从省级层次上展示农用地分等的成果，例如：自然质量等别、利用等别、经济等别以及与农用地分等相关的基础地理要素，农用地分等省级汇总是农用地制图综合的一个具体实例。作为农用地分等省级汇总成果中的省级汇总单元是对县级分等单元的制图综合，而且也是省级汇总成果的专题要素，表达结果应科学、详实，作为省级汇总成果的基础地理要素可从与省级汇总成果同比例尺其它空间数据库提出，因而不是农用地分等省级汇总的主要任务。农用地分等省级汇总与一般制图综合相比具有以下几点特殊性：( 1 ) 农用地分等的规范及技术的约束性农用地分等省级汇总从知识来源上讲，进行农用地分等省级汇总前，需要充分理解农用地分等规程、农用地分等数据库标准，准确了解农用地分等单元的划分原则，农用地分等省级汇总的技术要求以及其它的一些技术规范。( 2 ) 着重考虑的是分等单元的制图综合一农用地分等省级汇总从内容讲重点是分等单元的汇总，而河流、道路、行政边界、居民地等图上要素不参与汇总，只是为了保证地图的现势性用来更新1 ：5 0 0 0 0 0 省级图件【1 7 】。( 3 ) 县级分等单元制图综合具有多属性约束性农用地分等省级制图综合需要满足某些特殊要求，比如分地类面积、分等别面积不丢失等，可能采取了比较明显的夸张手法，对图斑进行汇总，而这一切都是为了汇总图斑的属性准确无误。这一点是和一般的制图综合相区别的。( 4 ) 比例尺跨度较大下的制图综合农用地分等省级汇总从制图上来讲，汇总成果图及数据库与县级成果图及数据库比第二章农用地分等省级汇总的依据及原则例尺跨度大，因而更重要的是依照农用地分等汇总的一些技术手段对图斑的夸张、归并世专于o( 5 ) 地理分布规律的约束性农用地分等省级汇总结果符合当地农用地等别分布的实际规律【1 7 】。( 6 ) 可追溯的约束性农用地省级汇总要求省级成果和县级成果之间能够满足可追溯性【1 7 】。即，县级分等单元和省级汇总单元图斑之间建立对应的追溯和面积汇总关系。2 2 5 农用地分等省级汇总制图综合的特点农用地分等省级汇总其实质是对县级分等单元面状要素进行地图制图综合，但是这一问题从要素空间分布特点及汇总工作的实际需要又带有鲜明的特殊性，这主要表现在以下两个方面：其一传统面状要素制图综合所涉及要素的分布具有稀疏性( 如湖泊等) ，制图综合主要表现为轮廓图形的化简，或者小面域的删除，而农用地分等单元与此截然不同，其空间分布具有质地法与范围法两种专题地图形式的双重特点。在平原地区，分等单元表示方法更接近质地法，其邻接性或邻近性较强，制图综合主要手段为邻接或邻近分等单元的合并：在山区，分等单元表示方法更接近范围法，制图综合主要手段为零星单元的逻辑删除或扩充问题。其二传统面状要素人工制图综合的属性约束条件较少，一般用一个指标作控制，而在空间数据库下，农用地分等单元制图综合属性约束条件较多，有行政区域空间方面及地类、自然质量等、利用等、经济等、面积的多重控制因素。2 3 省级汇总的技术依据及宏观控制原则2 3 1 农用地省级汇总原则( 1 ) 农用地分等成果省级汇总高精度原则2 6 2 7 】：为了确保农用地分等省级汇总的精度，省级汇总成果要尽量减少县级较大比例尺分等结果的数据损失，要求省级汇总在精度上满足以下要求：省级汇总的自然质量等、利用等、经济等等别应与全省县级成果中的总等别数目严格一致；省级汇总成果各等别分地类的面积应与全省县级成果中各等别分地类的总面积严格一致；省级汇总单元不破县界；长安大学硕士学位论文一个省级汇总单元所对应的多个县级分等单元的地类、自然质量等、利用等与经济等应相同；省级汇总单元的自然质量分、自然质量等指数、利用等指数、经济等指数取所包含的所有县级分等单元中面积最大者的对应值。( 2 ) 农用地分等成果省级汇总成果等别在空间上的平衡性原则：该原则要求省级汇总成果等别在县( 区、市) 之间、指标区之间应具备平衡性与可比性，即在县( 区、市) 之间、指标区的交界处不能出现跳等现象，如果出现跳等现象应具有地理意义上解释的合理性；否则，要在野外实际调查、专家论证及组织相关县( 区、市) 平衡调整的基础上予以修改。( 3 ) 农用地分等省级汇总成果与县级分等成果满足可追溯查询原则：省级汇总成果与县级分等成果足不同宏观尺度上的成果，为了便于省县( 区、市)两级国土资源部门对农用地分等成果的管理与利用，必须建立省级汇总单元与县级分等单元的对应关系表，并在县级分等单元记录中增加所在的省级汇总单元的编号，借此机制实现从省级汇总成果到县级分等成果及从县级分等成果到省级汇总成果的双向可追溯查询。( 4 ) 农用地分等省级汇总成果齐全原则：农用地分等省级汇总成果要严格按照国土资源部对该项工作最终成果的种类、形式与内容的统一要求，以满足农用地分等国家级成果汇总要求。2 3 2 农用地省级汇总的宏观控制原则为了保证农用地省级成果质量，省级汇总应遵循以下原则：( 1 ) 县级分等单元的归属具有唯一性一个省级单元可对应多个县级分等单元，但一个县级分等单元只能归属于一个省级汇总单元。( 2 ) 省级汇总单元属性应具有相对的一致性要求一个省级汇总单元所对应的多个县级分等单元属性表中的对应属性值不能相差太大，以保证汇总成果的合理性，本文所提出的按地类、自然质量等、利用等、经济等相同合并邻接、邻近分等单元及删除归并零星分等单元就是针对这一要求。( 3 ) 省级汇总单元不打破县界该原则限制在属性约束下合并邻接、邻近分等单元及删除归分等单元应受县行政边第二章农用地分等省级汇总的依据及原则界的约束，不能跨县界实施这些操作。( 4 ) 农用地类别数目及各地类面积不丢失在省级汇总成果中，按县统计的农用地类别数目应严格与县级成果中的类别数目相一致，不能有类别丢失现象，另外，各地类的总面积应也应等于县级成果中的相应面积。( 5 ) 等别数目及各等别分地类面积不丢失在省级汇总成果中，按县统计的自然质量等、利用等、经济等的等别数目应与县级成果中该方面的情况相同，不能有等别丢失现象，另外，自然质量等、利用等、经济等各等别分地类总面积也应与县级成果中的相应面积一致。2 4 省级汇总工作流程省级汇总包含地理基础数据库建立及汇总单元图层编制两项主要任务。地理基础数据库包含县级以上行政边界、乡级以上居民地、面状及线状水系、高程点、公路与铁路、注记，省级汇总地理基础数据库比例尺与省级土地利用现状数据库相同，因此这部分数据主要来自于省级土地利用现状数据库，但应根据省民政局及交通厅发行的最新行政区划图与交通图对县行政边界及公路铁路进行现势性更新。省级汇总数据库的专题内容为省级汇总单元图层数据，采用把县级分等单元图层转换成与省级地理基础数据库地图投影及比例尺相同的形式，并利用省级地理基础数据库中县界与县级分等数据库中县界的对应关系对其进行几何校正，在此基础上对县级分等单元进行制图综合，这是本文研究的主要内容，图2 2 为农用地分等省级汇总流程图。长安大学硕士学位论文省土地利用现状数据库县级分等数据库上上基础地理数据分等单元与县界上上县界与道路更新投影与比例尺变换il1r县界作控制对分等单元图层进行几何校正土邻接分等单元属性约束性合并上以三角网作控制按属性约束性合并邻近分等单元土零星分等单元空间及属性约束性归并上零星分等单元图形扩充图2 2 农用地分等省级汇总流程图第三章农用地省级汇总制图综合理论研究第三章农用地省级汇总制图综合理论研究3 1 制图综合概述3 1 1 制图综合概念制图综合是在地图用途、比例尺和制图区域地理特点等条件下，通过对地图内容的选取、化简、概括和关系协调，建立能反映区域地理规律和特点的新的地图规模的制图方法【2 引。其实质就是解决广阔的制图区域的众多地理事物与有限的地图幅面之间的矛盾，并且在地图上正确地深刻地反映制图区域的类型特征和典型特点，具体包括两个方面：一是正确处理地图的详细性和概括性的矛盾；二是正确处理地理各要素的几何精度与地理适应性的矛盾。制图综合的类型一般包括如下三种：( 1 ) 比例尺综合：由于地图比例尺缩小一部分图形会小到无法清晰表达的程度，从而产生选取和概括的必要。( 2 ) 目的综合：根据制图者对制图对象重要性的认识来确定的综合。( 3 ) 感受综合：从用图者的实际感受出发来研究用图者读图时的感受过程，而产生的地图综合方法。从地图综合的概念，可知地图综合具有科学性和创造性。其科学性在于地图综合具有科学的认识论和方法论特点，只有保证制图人员对制图对象的认识和在地图上再现它们的方法是正确的，地图才能起到揭示制图区域各要素的地理分布及其相互联系和制约的规律性作用。创造性在于编制地图既不是各种制图资料的简单堆积，也不会是简单的“取舍”，而是制图人员应用智慧、经验和判断力，科学地进行抽射1 9 】。3 1 2 制图综合基本方法制图综合是一个高度智能化的和具有创造性的作业过程，它是一个整体性任务，包含一系列不同性质的操作，可以分解为若干个子过程。这些子过程之间缺少明确的内在或逻辑联系，因此，这些子过程是以某种混合形式来组合应用的。不同学者对制图综合有着不同的分解模式，但总得来说，制图综合的基本方法包括内容的取舍、数量特征化简、质量特征化简和形状特征化简【2 9 1 。( 1 ) 内容的取舍内容的取舍是制图综合的最基本最重要的方法，是指选取较大的、主要的内容而舍去较小的、次要的或与地图主题无关的内容。选取主要表现在：一是选取主要的类别；1 6长安大学硕士学位论文二是选取主要类别中的主要事物。舍去也表现在两个方面：一是舍去次要的类别；二是舍去己选取类别中的次要事物。其中所谓的主要和次要是相对的，随着地图的主题、用途、比例尺的不同而改变。( 2 ) 数量特征化简地图上各事物的数量特征是地图各事物的长度、面积、曲率等体现的事物数量指标。数量特征化简就是减少事物的数量差别，增大数量指标内部变化的间距，对于数量指标低于规定等级的事物不予表示。进行数量特征化简时不仅要考虑地图的比例尺和用途，还要考虑制图区域内事物数量分布的特点。( 3 ) 质量特征化简地图上各事物的质量是以分类来实现的。质量特征化简就是减少一定范围内事物的质量特征，用概括分类代替详细分类，即按照事物的性质合并类型或等级相同的事物。( 4 ) 形状特征化简形状特征化简用于线状和面状事物，其目的在于保留事物本身固有的、典型的特征。化简的基本方法包括：删除、夸张、合并和分割。删除是去掉因比例尺缩小后无法清晰表示的细微弯曲，目的在于使曲线趋于光滑，但能反映事物的主要特征。夸张可以说是不因比例尺的放大，即为了特定意义而夸大因比例尺缩小而应删除的小弯曲。位移是为了保证地图上事物各要素的相互关系正确对比，对某个图形的位置移动。合并就是将邻近的间隔小的到难以区分的同类事物的图形加以合并，以表示事物的整体特征。分割是当合并法有损于事物的图形特征时，为了保持图形的主要特征，采用分割的方法将图形重新组合。3 1 3 影响制图综合的因素制图综合的程度和质量受各种因素的影响，主要因素有：地图用途和主题、地图比例尺、制图区域的地理特征、符号的图形尺寸、地图资料的质量。( 1 ) 地图用途与主题编制地图的目的与任务的不同，需要在图面上反映空间数据的深度和广度不同，因此地图的用途是地图综合的主导因素。例如1 ：5 0 万比例尺地形图与1 ：5 0 万比例尺政区图，由于两者用途不同，地图内容的取舍和化简程度就很不一样。1 ：5 0 万比例尺地形图是国家基本地形图之一，在军事上是战役用图，经济上是规划用图，在科学研究方面是参考用图，在这种地图上要全面地反映制图区域的自然和社会经济方面的基本情第三章农用地省级汇总制图综合理论研究况；而1 ：5 0 万比例尺政区图是省级机关进行行政管理工作用图，在图上主要表示社会经济要素( 如境界、居民地、交通线等) ，而对自然要素( 如地形、土质、植被等) 则可作较大的概括【25 。地图的主题决定某要素在图上的重要程度，因而也影响地图概括。在专题地图上表现特别明显。例如比例尺相同的同样地区但主题不同的两幅地图，一幅是地形图，一幅是政区交通图，前者自然要素与基础社会要素齐全；后者重点表示行政区划、铁路和主要公路、各级行政中心以及作为交通枢纽的居民地，对于水系则只是表示主要的河流和湖泊，一般不表示地形。( 2 ) 地图比例尺地图比例尺对制图综合的影响是极为明显的，是引起制图综合的根本原因之一。地图比例尺首先限定了地图缩绘到图上的面积，从而限定了在图上能够表示出地物的数量，制约着制图要素的选取。比例尺的变化必然引起图上单位面积包容制图区域范围大小的变化，随着比例尺的缩小，图上单位面积所包容制图区域范围就不断扩大，因而包容实地地物就越来越多；例如图上1 c m 2 的单位面积，在1 ：1 0 万和1 ：1 0 0 万地图上分别包容1 k m 2 和1 0 0 k m 2 制图区域范围，实