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摘要：为了精确制作我省第三次国土调查坡度分级图，1： 10000 DEM数据制作的坡度图图斑融合方法尤其重要。本文综合应用ArcGIS软件的空间分析方法和程序开发技术，以基础测绘1：10000数字高程模型数据为基础，研究了一套第三次全国国土调查坡度分级图的快速制作及质检技术方法。经实际项目生产验证，该套方法能够快速实现耕地坡度分级成果的生产和质检，在保证成果精度及准确性的基础上，切实提高生产效率。
关键字：坡度分级图; DEM;ArcGIS
一、引言
坡度分级图（简称坡度图）是表示地面倾斜率的地图。坡度图作为第三次全国国土调查的重要成果，在土地利用、耕地保护等相关管理中发挥重要作用。[1]由于任务时间紧，任务重，传统的制作方法已不能满足相关要求。 因此我院自行研制了一套高效，快速的制作方法，主要利用ArcGIS软件进行坡度计算分析，有效解决了传统方法中地形图比例尺、数据转换、空间分析等因素对坡度图精确度和准确度的影响。并参照《利用DEM确定耕地坡度分级技术规定》，通过叠加对比等技术，研制出一套坡度图的质量检查方法，将质量检查伴随整个生产过程，保障成果真实和准确。
二、核查目的及核查方法
耕地坡度是耕地资源的重要属性之一，直接关系到耕地保护政策制定、生产能力评价等工作。[2]为进一步保障“三调”坡度调查成果的准确性、真实性，国务院第三次全国国土调查领导小组办公室组织对各省级三调办提交的耕地坡度调查成果进行国家级核查。
利用基础测绘1：10000数字高程模型（DEM）数据，采用ArcGIS软件，通过叠加对比等技术，实现耕地坡度调查成果的核查。对于“三调”坡度图生产中使用1：10000 DEM的，采用同源的1：10000 DEM进行核查;对于“三调”坡度图生产中，沿海、省界各县市没有足够的 1：10000 DEM 数据，不能满足县级界线全覆盖时，采用其他数据源的，采用同源的DEM进行核查。
三、坡度图评价
当县级坡度分级矢量图与DEM计算坡度不一致，综合考虑坡度图进行了图斑综合、以及不同坡度级管理重要性不同等因素，依据县级坡度分级矢量图与DEM计算坡度的相应情况进行加权计算，统计出问题图斑总面积和面积占比，以面积占比作为差异率。对差异率低于3%的，认定为成果合格，否则认定为不合格。
四、作业中坡度图的质量检查过程
生产过程中制定科学有效的质量控制方法，有序开展检查工作，实行首件产品生产及检查验证，及时发现生产中的质量问题，确保高质量完成。根据坡度图的特点，对坡度分级栅格数据、坡度分级矢量数据、元数据等成果，采用人工对比检查、人机交互检查等方法进行内业检查。项目严格执行“二级检查、一级验收”的原则，一级检查是各作业部门对坡度图成果进行100%的内业详查。二级检查是院级质量检查科对坡度图成果进行 100%的内业检查。
1、数据预处理检查：生产部门在开始生产前要对原始DEM数据进行预检查，主要检查原始1：10000 DEM图幅是否接边、依据元数据划分生产年代。依据技术设计要求，执行生产时间接近现在的覆盖生产时间较早的、高精度覆盖低精度的原则。在开始生产前，作业部门集中排查，以确保在数据使用原则正确性的前提下，保证数据的真实性。
2、DEM拼接检查：检查拼接后的图幅是否满足单个县区外扩1000米需要，如不满足分两种情况，一是：能否满足标准县界，如果能满足标准境界就不需要补充数据。二是：不能满足标准县界，如海边和省界，查看是否有其他可代替数据，如1：50000 DEM。将1：50000 DEM数据转成5米格网DEM数据使用。[3]
3、坡度分级：坡度图分级时，利用ArcGIS运行开发的批处理程序自动完成，但需要人工配合输入5个坡度级别，并检查坡度级别和坡度分级方法是否正确。
4、坡度分级矢量化和坡度分级矢量化数据后处理检查：
（1）矢量坡度综合检查
为满足此次“三调”数据库中最小上斑面积的要求，本次坡度分级矢量数据综合面积参照《利用DEM确定耕地坡度分级技术规定》中1：5000比例尺要求进行，最小矢量坡度面积保留为实地750m2。将小于750m2 的矢量坡度跟相邻矢量合并，以满足要求。
坡度分级图斑按照“就低不就高”原则逐级并入临近图斑，如果邻近图斑等级没有小于本图斑的，就与邻近高级的图斑逐级合并，以保证消除小图斑，同时将宽度小于1个格网尺寸的线状图斑合并至相临图斑中，可以自动化合并结合人为辅助。由于此过程繁杂，为避免人工操作错误，提高效率，根据综合原则，我院技术人员自行研发了一套程序，在ArcGIS下可以实现用计算机自动化代替繁重、重复的人工操作。
为保证程序计算的正确性，需要对综合后的坡度分级矢量成果进行人机交互检查。在ArcGIS下将综合后的矢量成果与原始数据进行对比，通过公式制定算法，对于跨度超过两级、面积综合过大等问题进行人工检查，对综合不合理情况进行改正。
（2）小图斑检查
对于一个完整的县区矢量成果，除县界周围，其他地方不应有小于750m2的矢量图斑。利用ArcGIS软件的查找功能，在数据列表下搜索查找面积小于750m2的矢量图斑，逐一排查，如果图内有小于750m2的矢量图斑就视为错误图斑，依据图斑综合的原则进行改正。检查小图斑同时，也应检查县界周围小图斑是否有复杂链（即多个小图斑由于裁剪，粘连到一起），复杂链数据不是一个图斑，而是多个图斑的综合，如果不被发现就不能保证县界周围坡度级的正确性。
（3）差异率
检查坡度图矢量成果与原始DEM计算坡度是否一致，由于制作坡度图进行了大量图斑综合，依据坡度图坡度与DEM计算坡度的相应情况进行加权计算，统计出问题图斑总面积和总面积占比，以面积占比作为差异率。对差异率低于3%的，认定为成果合格，否则认定为不合格。通过内部开发的程序，可以精准提取差异图斑计算出差异率。对于不合格数据应查找并分析原因将其改正，直到正确。
6、元数据检查：主要检查元数据是否依据元数据生产规定进行填写，元数据的内容填写是否规范，元数据字段格式是否正确，数据使用原则与坡度图矢量成果是否一致。
7、上交成果检查：上交成果应依据第三次全国国土调查成果以县区为单位，包括矢量数据和文本数据。对照上交模板检查矢量数据数据格式和数据结构，对照成果清单检查文档材料。编筐编篓全在收口，成果的提交无论从命名，还是到各式都要进行依依排查。
结束语
坡度图的制作是我单位首次开展，虽然生产中遇到了诸多困难，但最终经过不断实验、反复推敲，终于顺利完成坡度图成果验收，并一次性实现“批合格”。在生产过程中自行研发的多套批处理程序，为以后开展类似项目积累了宝贵的经验。
参考文献
[1] 周春峰.浅谈基于ArcGIS软件的坡度图制作[J].经伟天地，2020.04
[2] 李寶.第三次国土调查县级坡度图制作关键技术研究[J].科技创新导报，2019，（27）
[3] 梁永刚. 第三次全国国土调查高精度坡度图图斑融合方法研究[J]. 江西测绘. 2020，（03）
[4] 陈平; 代进文; 李磊.基于ArcGIS Pro的三调坡度分级图制作技术研究[J]. 地矿测绘. 2020，36（03）
关键字：坡度分级图; DEM;ArcGIS
一、引言
坡度分级图（简称坡度图）是表示地面倾斜率的地图。坡度图作为第三次全国国土调查的重要成果，在土地利用、耕地保护等相关管理中发挥重要作用。[1]由于任务时间紧，任务重，传统的制作方法已不能满足相关要求。 因此我院自行研制了一套高效，快速的制作方法，主要利用ArcGIS软件进行坡度计算分析，有效解决了传统方法中地形图比例尺、数据转换、空间分析等因素对坡度图精确度和准确度的影响。并参照《利用DEM确定耕地坡度分级技术规定》，通过叠加对比等技术，研制出一套坡度图的质量检查方法，将质量检查伴随整个生产过程，保障成果真实和准确。
二、核查目的及核查方法
耕地坡度是耕地资源的重要属性之一，直接关系到耕地保护政策制定、生产能力评价等工作。[2]为进一步保障“三调”坡度调查成果的准确性、真实性，国务院第三次全国国土调查领导小组办公室组织对各省级三调办提交的耕地坡度调查成果进行国家级核查。
利用基础测绘1：10000数字高程模型（DEM）数据，采用ArcGIS软件，通过叠加对比等技术，实现耕地坡度调查成果的核查。对于“三调”坡度图生产中使用1：10000 DEM的，采用同源的1：10000 DEM进行核查;对于“三调”坡度图生产中，沿海、省界各县市没有足够的 1：10000 DEM 数据，不能满足县级界线全覆盖时，采用其他数据源的，采用同源的DEM进行核查。
三、坡度图评价
当县级坡度分级矢量图与DEM计算坡度不一致，综合考虑坡度图进行了图斑综合、以及不同坡度级管理重要性不同等因素，依据县级坡度分级矢量图与DEM计算坡度的相应情况进行加权计算，统计出问题图斑总面积和面积占比，以面积占比作为差异率。对差异率低于3%的，认定为成果合格，否则认定为不合格。
四、作业中坡度图的质量检查过程
生产过程中制定科学有效的质量控制方法，有序开展检查工作，实行首件产品生产及检查验证，及时发现生产中的质量问题，确保高质量完成。根据坡度图的特点，对坡度分级栅格数据、坡度分级矢量数据、元数据等成果，采用人工对比检查、人机交互检查等方法进行内业检查。项目严格执行“二级检查、一级验收”的原则，一级检查是各作业部门对坡度图成果进行100%的内业详查。二级检查是院级质量检查科对坡度图成果进行 100%的内业检查。
1、数据预处理检查：生产部门在开始生产前要对原始DEM数据进行预检查，主要检查原始1：10000 DEM图幅是否接边、依据元数据划分生产年代。依据技术设计要求，执行生产时间接近现在的覆盖生产时间较早的、高精度覆盖低精度的原则。在开始生产前，作业部门集中排查，以确保在数据使用原则正确性的前提下，保证数据的真实性。
2、DEM拼接检查：检查拼接后的图幅是否满足单个县区外扩1000米需要，如不满足分两种情况，一是：能否满足标准县界，如果能满足标准境界就不需要补充数据。二是：不能满足标准县界，如海边和省界，查看是否有其他可代替数据，如1：50000 DEM。将1：50000 DEM数据转成5米格网DEM数据使用。[3]
3、坡度分级：坡度图分级时，利用ArcGIS运行开发的批处理程序自动完成，但需要人工配合输入5个坡度级别，并检查坡度级别和坡度分级方法是否正确。
4、坡度分级矢量化和坡度分级矢量化数据后处理检查：
（1）矢量坡度综合检查
为满足此次“三调”数据库中最小上斑面积的要求，本次坡度分级矢量数据综合面积参照《利用DEM确定耕地坡度分级技术规定》中1：5000比例尺要求进行，最小矢量坡度面积保留为实地750m2。将小于750m2 的矢量坡度跟相邻矢量合并，以满足要求。
坡度分级图斑按照“就低不就高”原则逐级并入临近图斑，如果邻近图斑等级没有小于本图斑的，就与邻近高级的图斑逐级合并，以保证消除小图斑，同时将宽度小于1个格网尺寸的线状图斑合并至相临图斑中，可以自动化合并结合人为辅助。由于此过程繁杂，为避免人工操作错误，提高效率，根据综合原则，我院技术人员自行研发了一套程序，在ArcGIS下可以实现用计算机自动化代替繁重、重复的人工操作。
为保证程序计算的正确性，需要对综合后的坡度分级矢量成果进行人机交互检查。在ArcGIS下将综合后的矢量成果与原始数据进行对比，通过公式制定算法，对于跨度超过两级、面积综合过大等问题进行人工检查，对综合不合理情况进行改正。
（2）小图斑检查
对于一个完整的县区矢量成果，除县界周围，其他地方不应有小于750m2的矢量图斑。利用ArcGIS软件的查找功能，在数据列表下搜索查找面积小于750m2的矢量图斑，逐一排查，如果图内有小于750m2的矢量图斑就视为错误图斑，依据图斑综合的原则进行改正。检查小图斑同时，也应检查县界周围小图斑是否有复杂链（即多个小图斑由于裁剪，粘连到一起），复杂链数据不是一个图斑，而是多个图斑的综合，如果不被发现就不能保证县界周围坡度级的正确性。
（3）差异率
检查坡度图矢量成果与原始DEM计算坡度是否一致，由于制作坡度图进行了大量图斑综合，依据坡度图坡度与DEM计算坡度的相应情况进行加权计算，统计出问题图斑总面积和总面积占比，以面积占比作为差异率。对差异率低于3%的，认定为成果合格，否则认定为不合格。通过内部开发的程序，可以精准提取差异图斑计算出差异率。对于不合格数据应查找并分析原因将其改正，直到正确。
6、元数据检查：主要检查元数据是否依据元数据生产规定进行填写，元数据的内容填写是否规范，元数据字段格式是否正确，数据使用原则与坡度图矢量成果是否一致。
7、上交成果检查：上交成果应依据第三次全国国土调查成果以县区为单位，包括矢量数据和文本数据。对照上交模板检查矢量数据数据格式和数据结构，对照成果清单检查文档材料。编筐编篓全在收口，成果的提交无论从命名，还是到各式都要进行依依排查。
结束语
坡度图的制作是我单位首次开展，虽然生产中遇到了诸多困难，但最终经过不断实验、反复推敲，终于顺利完成坡度图成果验收，并一次性实现“批合格”。在生产过程中自行研发的多套批处理程序，为以后开展类似项目积累了宝贵的经验。
参考文献
[1] 周春峰.浅谈基于ArcGIS软件的坡度图制作[J].经伟天地，2020.04
[2] 李寶.第三次国土调查县级坡度图制作关键技术研究[J].科技创新导报，2019，（27）
[3] 梁永刚. 第三次全国国土调查高精度坡度图图斑融合方法研究[J]. 江西测绘. 2020，（03）
[4] 陈平; 代进文; 李磊.基于ArcGIS Pro的三调坡度分级图制作技术研究[J]. 地矿测绘. 2020，36（03）