数字化地形图毕业论文

1 引言

全球电子工业的迅猛发展，给测绘行业带来了新的变革，测绘技术获得了巨大的发展，各种电子测绘仪器和先进的测绘手段逐步应用于生产。电子计算机及全站仪的普及，使地形图的成图方法由传统的经纬仪加小平板手工绘图或大平板手工绘图全面向全站仪获取信息配合计算机这一数字化测图的方向发展。

信息化、数字化技术发展以来，现在数字化测图技术以其测量精度高、成图速度快、容易更新、工作效率高等一系列的优点，配合相关的成图软件，已在全国城市开发、矿山建设、工程施工等方面的地形图测绘中得到了广泛的应用。我们结合长期从事数字化测图工作，就数字成图中的几个方面谈一些简单的体会。

2 目前主要应用的几种作业方法

目前在我国，获得数字地图的主要方法有3种i原图数字化、航测数字成图、地面数字测图。但不管哪种方法，其主要作业过程均为三个步骤：数据采集、数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供光盘等）。

原图数字化

当一个城市（地区）需要用到数字地形图而一时因经费困难或受到时间等原因的限制时，该方法是再适宜不过的了。它能够充分地利用现有的地形图，仅需配备计算机、数字化仪、绘图仪再配以一种数字化软件就可以开展工作，并且可以在很短的时间内获得数字的成果。如一时连购买设备的经费也难以落实，也可让具备有图纸数字化能力的测绘单位代而为之。它的工作方法有两种：手扶跟踪数字化及扫描矢量化后数字化，其中后一种要比前一种的精度高、效率高，但扫描矢量化需要购买相关的软件，也需要一定的成本。但是，利用该方法所获得的数字地形图其精度是受原图精度影响的，再加上进行数字化过程中所产生的各种误差，所以，它的精度要比原图的精度还要差，而且它所反映的是原图成图时地表上的各种地物地貌。在经济比较发达的城镇，该方法对有变化的或新增的地物地貌就不能很好的表现。若是在偏僻的山区对精度要求不高的情况下，可以把原图数字化以提高工程进度，该方法有一定局限性。

现在，为了充分利用该法得到的数字地图，也可通过在修测、补测时，再实测一部分原地物点的精确坐标，把实测的坐标展在原图上，通过软件纠正，可在一定的程度上提高原有图的精度。但总体精度还是不够均匀，这样的地形图只能应用于简单的或粗略的设计或画线用，如果用于较严格的建设工程或规划工程则不能达到预期目的。

航测数字成图

当一个地区（或测区）很大时，就可以利用航空摄像机在空中摄取地面的影像，通过航测软件对拍摄影像的一些几何纠正，生成航片再通过外业判读，在内业建立地面的模型，通过计算机用绘图软件在模型上量测，直接获得数字地形图。随着科技的进步，数码航空相机已取代传统胶片相机，获得影像的精度也有了很大的提高，应用领域也很广泛，这将是今后数字测图的一个重要发展方向。

该方法的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成，外业只需要相片控制测量和野外调绘工作，它具有成图速度快、精度高而均匀、成本低，不受气候及季节的限制等优点。但是该方法的初期投入较大，需要大量的处理软件、计算机工作站等大型设备，同时需要有一定素质的专业技术人员才能完成。因此，它特别适用于某一地区的大面积成图，如果一个测区较小，它的成本就显得较高。

地面数字测图

为满足城市规划开发和划拨地以及土地利用等高精度要求，城市建设部门、土地管理部门迫切需要精度高的大比例尺地形图，其主要获取来源还是采用地面数字测图的方法，主要是采用全站仪、电子平板外业采集数据，再用相关的成图软件进行内业处理，最终形成数字化地形图。此方法是目前许多测绘单位用得最多的数字测图方法。

采用该方法所得到的数字地形图的特点是测量仪器比较容易操作，一般普通文化程度的人员都能学会，成图软件大多是汉化的，各种符号比较齐全，通信方便，操作简单，测量精度高，成图精度相应也比较高，重要地物相对于邻近控制点的精度可以控制在5cm以内，完全满足城市规划、地籍及土地管理等方面的图件精度要求。此作业方法比较灵活，可以任意大小的测区进行快速更新和补测修测工作。

3 地面数字化地形测量工作简述

控制测量与图根测量

在地面数字化地形测量工作中，随着GPS技术的发展及全站仪的普及，控制网的布设形式更加灵活多样。控制测量的工作与传统的控制测量相比更简便，工作效率也比较高。现在，平面控制测量工作主要有以下几种方法。

（1）利用静态GPS配合导线法。在国家等级控制点或城市基本控制点的基础上、在测区建立静态GPS控制网，根据测区的面积和居民地及地形情况，适当布设控制点的个数，居民地及复杂地区配合全站仪导线测量。

（2）利用动态GPS。RTK测量直接实测图根点。现在RTK平面精度一般能达到10mm+1ppm，已远远满足图根导线1∶5000的精度，这样大大减少了平面控制测量工作，利用动态GPS RTK测量可以直接得到图根点成果。若是村庄比较密集，可再进行二级图根加密。

（3）单一导线或导线网法。随着全站仪的广泛普及应用，进行导线测量变得十分方便，而且相应的平差软件也比较多，计算也很容易，加之导线布设形式比较随意灵活，观测方便，不失为首级控制和图根控制的好方法。因此，对于施工面积比较小的控制点比较近的测区或居民地街道等测区，就可以直接采用导线法进行。

总之，随着现代先进测绘仪器的不断应用，进行控制测量工作的手段和技术不断完善，工作效率也有了较大的提高。近年来，在浙江许多城市进行1∶500数字化地形测量工作时，大多采用的是静态GPS配合导线方法。即根据测区面积大小，先在测区利用四台加拿大Smart 3100IS接收机，观测了若干个首级控制点，然后按照每幅图平均需要点的数量要求，进行图根点导线测量工作，在村庄和树木密集的地区适当增加部分图根点。

控制点高程测量是根据测区地形情况和甲方要求，主要还是采用水准测量、三角高程测量或全站仪直接高差方法进行，如果已知高程点较多，也可以采用GPS高程拟合方法进行，但大家知道GPS高程拟合的精度比较其他方法要低，在精度要求不高的情况下可以采用。

野外测图

数字测图与传统平板测图精度的比较

众所周知，在传统平板测图中，地面点平面位置的误差至少受下列误差的影响比较大：①图根点的展绘误差M展；②测定地物点的距离误差M距；③测定地物点的方向误差M测；④地形图上地物点的刺点误差M刺和绘图误差M绘；⑤清绘时所造成的误差M清。

正是因为上述诸多误差因素影响，普通平板测图方法所得到的地形图上地物点平面位置的误差相对就比较大。而在数字测图中，因为是计算机自动展点，所以图根点与地物点的展绘误差可看作0。则剩下的为M距、M向取决于全站仪的标称精度和测量照准误差。顾及测量中棱镜不到位的因素，在观测时可以在照准后再进行记录数据，这样，实测得的该点平面位置精度相对于图根点的误差较小，从而提高了测量精度。

由此可见，在视线良好的情况下，由于全站仪相对于经纬仪测角、测距精度的提高及计算机的应用，测量碎部点的距离可以放大，图根点的密度可作相应地降低，边长可放宽。对于支站，也可不受2站的限制可以适当放宽要求，一般支3～4站的精度还是可以达到要求的，不过进行支站操作时要认真细心，尽量减少误差。

碎部测量工作

现在许多测绘单位进行碎部测量所使用的全站仪的精度一般为2″或5″，±5mm+5ppm以上的平面精度，而且都是电子自动读数自动存储的，然后进行数据通讯（即数据传输），即可进行内业连点与成图。

我们进行的数字化地形测图工作中，碎部测量的主要方法为全站仪极坐标法，实时将数据记录在仪器中，再配合绘制外业草图，每日工作结束后，及时将全站仪的数据传输到计算机中并进行备份，通过室内连点，取得野外实测的准确图形，在实测得多数碎部点的坐标后，可利用软件中的方向交会、距离交会、十字尺测量法或量算定点等方法来取得其余各点的坐标，再辅以软件中的偏移、拷贝、延伸自动绘制等高线等功能，得到最后的图形。这种作业模式我们认为有以下四条优点：

（1）在测量村庄时，很多时候房屋只能测量前面两个点，宽度却无法测量。跑点人员就可以顺便丈量宽度，实现了测量一次成图，减少了支站和野外巡视的时间，提高了工作效率。

（2）在测绘比较复杂的地区时，可以不按照顺序来跑点，而是实行就近原则，绘图员可以在草图上一一表示清楚，可以实现一遍就可跑完地物，避免了重复跑尺和遗漏，达到省时省力增效的目的。

（3）在进行山区测量时，一般一站只能看到一部分。若在跑尺员已爬上山，但在本站无法看到的情况下，这时绘图员就可在山下支站、定向，并指挥跑点人员自己上山，使作业过程更加灵活。

（4）有了原始的地形草图后，为下一步的室内编辑工作创造了比较优越的条件，因为草图实际上已经是地形图的原形了，而且编辑人员可以随时向绘图员了解实地情况。当然，有的施工单位是采用外业观测输入编码+计算机室内编辑。我们认为仅仅依靠编码容易发生一些错连或漏连，这样造成外业巡视或补测的工作量就相应的增加。

内业处理

实际上，数字化地形测量工作是一个连贯的工作过程，即每天施工完成的测点数据都是及时地进行传输，内业工作人员及时收集当天各生产组的地形草图，及时编辑处理，保证绘图员在有效的记忆时间里对当天或近日所跑地形进行检查校验，减少二次外业的工作量。

数字化地形图测量软件的选择

地形图测量软件的选择十分重要，首先要看该软件是否适合本单位的实际生产组织情况，二要看其可操作性、界面友好程度、简便易学程度，三要充分考虑甲方需要。

目前测绘成图软件种类较多，有的是本系统或本单位自行开发的，有的是由专门的测绘软件开发商开发的，是以商业目的提供给广大用户使用的。自行开发的软件有很多局限性，不容易被甲方接受。因此，大多生产单位都较多地使用商业软件（如南方CASS系列、北京威远图、清华山维、广州开思等）。

EPSW系列主要用于实测与自动绘制各种大比例尺数字地形图、地籍图、管线图、地物平面图、断面图等，但它的这几个功能是在不同的专门软件中的。它的主要特点如下：①实时成图。充分发挥了原来的平板测图优势，即测即显，在现场成图，真正达到了内外业一体化。②具有多种碎部测量方法。③独创的一步测量法，可以一边测图根，一边测碎部，最后再平差。该软件的最大优点是比较符合有一定野外工作经验的测绘工作者使用，同时又能高效地完成工作，应该说是我国现在电子平板测图系统中做得最好的。因此，深受广大测绘人员的喜爱，也占据了较大的电子平板测图市场。它开创了数字测图的新局面，对我国数字测图技术的推广起到极大的推动作用。但是，它将原来在外业的工作依旧在外业完成，并且外业用的便携计算机很容易损坏。

对于已经熟悉AUTO CAD的用户而言，南方CASS系列、北京威远图、清华山维、广州开思等系列软件则是一个很好的选择。因为它们是基于AUTO CAD平台上开发的数字化测量专用软件。大家知道，AUTO CAD是目前世界上功能强大的绘图软件，几乎它的所有功能都可以在测量专用软件上使用，其输出格式*.D W G也已基本是国内通用格式。同时，这些软件又在AUTO CAD的基础上开发了许多功能，如量算定点、绘制等高线、绘断面图等。除此之外，还提供了地籍表格绘制与图纸管理等功能。因此，强大的功能和友好的界面以及简单易学等优点得到了充分的体现，加上开发商良好的培训和软件升级服务，也是当前诸多单位使用最多的软件，我们目前使用的就是南方C A SS系列数字化测量专用软件。

数据传输

外业测量结束以后，就可以把全站仪用传输线与计算机连起来，进行数据的传输了。独立的传输软件，可以从仪器销售商那里获得。现在大部分成图软件也都有数据传输功能，因此更加方便了。数据存储在电脑里的也都是纯文本格式，有什么需要修改的直接编辑就可以。

南方CASS系列软件内业编辑

（1）展点。打开CASS，在标题栏点击绘图处理，选择展测点点号和高程点。为了容易区分，可分别展为不同的颜色。展绘高程点可给个距离，以去掉一些多余的。

（2）连线。根据外业草图用符号和线型把需要连接的点相连，把测区地物地形如实反映出来。在连线过程中应注意坎子等有向线型的朝向。为了防止线状地物拟合时弧度过大，可在拐弯时增加几个点。对房屋等一些规则的地物，可充分利用几何原理，进行作平行线、拐直角、对称等方法作图。

（3）勾绘等高线。CASS软件在山区地物地貌复杂情况下，生成的等高线往往很杂乱，这时靠手工拖、拉、剪修往往费时费力，而且打断以后线变得特别碎，文件变得很大，操作反应很慢。在使用过程中我们发现，可以先自动生成，然后计曲线和间曲线，用样条曲线命令Spline来重画一遍也非常快，而且此命令画出的线条，无论怎样打断以后，拖动起来都很容易，线条也非常流畅，文件非常小。

（4）文件保存。在作图过程中，可以在自动保存对话框中将自动保存时间设置小一点，5分钟或10分钟，这样在停电或意外死机时只丢失几分钟的工作，同时最好另存一个文件副本进行备份。这样才能确保文件万无一失。

（5）绘制地形底图。在编辑完成后，就可进行打印输出地形底图供野外检查巡视使用。

野外检查

野外检查巡视是地形测量工作中的重要环节，检查工作的好坏也直接影响到最终成果的质量。在内业连图过程中，不可避免地产生漏连、错连或表示不合理的地方，这其中又以独立地物容易漏，如电线杆、路灯、井盖、等高线等，外业的草图也不能确保百分之百的正确，所以必须要实行外业自检。在野外检查过程中，要坚持全面跑到、看到、量到。严格按照规范要求去检查，及时采取有效措施进行纠正。

地形图的分幅

一般地形图的分幅按50×50分幅或40×50分幅。在分幅以前最好先作个图幅接合表出来，这样在填每幅图左上角的接合表时就方便一些了。CASS的图框模版放在安装盘Blocks目录下，文件名位和，只要把这两个文件的测绘单位、用图单位、测量员、等信息改好，以后调用时方便，不必再一一改正。

成果图输出

当分好幅、图廓整饰完成以后，就可以打印输出成果了。当第一幅图打印完成后，要拿格网尺来检查打印的图框大小，以不超过为准。若超过限差，必须在绘图仪里校准，进行重新设置。由于进纸等原因，在打印过程中也要不断的进行抽查，才能保证产品质量。当检查完成后，应对全部成果进行拷贝或刻录光盘，在甲方验收后连同其他成果一并上缴。

4 结束语

通过我们长期的数字化地形测量工作，积累了不少的经验，在生产实际工作中也掌握了多种地形测量软件的应用，使地形测量工作成为一个重要的市场手段，并优质高效地完成了许多项目，创造了良好的经济和社会效益。

王亚男

（天津市城市规划设计研究院，天津，300041）

摘要：从项目区的划定、DEM的构建，到项目区的适宜性评价，在此基础上对项目区进行土地利用分区，布置土地利用布局，确定综合规划的方案，形成了基于DEM的小流域土地整理的综合规划探讨。

关键词：DEM；小流域；土地整理；综合规划

基于DEM的小流域土地整理的综合规划与设计，其研究主要技术路线分为土地整理项目区范围的划定、基于地形图的DEM的构建、项目区适宜性评价、土地利用分区、土地利用布局、项目区规划与设计方案和主要工程规划与设计几个方面，详细流程如图1所示。

图1 小流域土地整理规划设计技术流程

1 小流域土地整理的项目区的划定

资料收集与实地踏勘

根据国土资源部颁发的《土地开发整理标准》及土地开发整理规划编制要求，项目规划所需资料一般包括：①项目区基本概况，包括行政辖区、地理位置、土地面积、人口等；②自然条件，包括项目区地形、地貌、气候、土壤、水文、地质、植被及自然灾害等情况；③社会经济条件，包括产业发展、市场状况、收入水平、民族习惯等；④土地利用现状，包括各地类的数量、权属、土地生产能力、土地利用中存在的主要问题等；⑤土地开发整理法规政策以及农业、水利、林业、环境保护等相关行业技术规范与标准；⑥土地资源、水资源调查报告、土地利用总体规划、土地开发整理规划等；⑦项目区的地形图、土地利用现状图、土地权属界线图、项目所在县（市）、乡（镇）土地利用总体规划图、土地开发整理规划图等。

与此同时，技术小组与当地有关领导必须多次到项目区进行实地踏勘，主要了解项目区的地貌、种植制度、水源、现状设施等情况，具体划定项目区边界等，并就项目片规划设计中可能涉及的具体问题向当地基层领导、农民征求意见，与当地农业、水利专家共同确定规划思路。

划定小流域土地整理项目区的原则

划定小流域土地整理项目区时应遵循以下三个原则：①项目完整性原则。项目区的边界不应只考虑行政区的边界，还应该考虑项目区周围自然地物的分布情况，例如以分水岭、路、沟、渠等为界。②结合实测的地形图，以生态系统为划分基础，从小流域生态系统角度划定土地整理项目区边界，然后把项目区的现状图与实测的地形图进行叠加匹配，得到具有地形、地类等信息的电子图件。③尽量保证土地的权属在同一个乡镇管辖范围内。

2 基于地形图的 DEM 构建

数据源的获取与转换

本文主要根据数字化的地形图来建立 DEM。下面以琉璃河土地整理项目为例，简要说明一下测图的过程。

首先在项目区进行实地控制测量，采用GPS静态测量，沿线布设E级GPS网，采用点连接和边连接相结合布网，平面坐标起算点采用北京市测绘院提供的位于北京市怀柔区琉璃庙镇柏查子村附近的两个GPS点作为起算点。然后利用全站经纬仪在野外实测。全站经纬仪可以自动记录和显示有关数据，外业采集数据后，用数据通讯线连接全站仪和计算机，把野外观测数据传输到计算机中，再对野外采集的数据进行预处理，检查可能出现的各种错误；把野外采集到的数据编码，用测量数据转化成绘图系统所需要的编码格式。数据计算是针对地貌关系的，当测量数据输入计算机后，生成平面图形，建立图形文件，绘制等高线。对照外业的草图，修改新生成的地形图，补测重测存在漏测或测错的地方，然后加注高程、注记等。进行室内和室外检查；最后对地形图进行图框内外整饰。

测图的成果是 AutoCAD 格式的文件，本文主要是应用MAPGIS 软件建立数字高程模型，因而要进行必要的文件转换。首先把 AutoCAD 格式的等高线和高程点的图层另存为.dxf 格式。然后在MAPGIS 软件应用“文件转换”的模块，把.dxf格式的等高线和高程点数据，分别转换为MAPGIS软件形式的点文件和线文件。点文件为包含高程点信息的数据；线文件为包含等高线信息的数据。

矢量数据的编辑与处理

在等高线数字化生产过程中，由于地貌形态复杂，数据量大、人机交互作业易出错和图像处理技术存在缺陷等原因，不可避免地造成等高线数据的几何信息和属性信息误差。几何信息误差主要包括等高线的点位或线位误差、等高线相交或自交和数据采集不均匀引起的数据冗余和等高线不光滑等。属性信息误差主要包括少量高程错误和系统高程错误。等高线矢量数据是建立数字高程模型的基础数据，其质量直接影响其使用效果，因此必须对等高线数据进行检查修改。

在等高线数据的处理中，可采用MAPGIS 软件中的“DTM分析”应用模块中等高线检查工具进行处理。首先对等高线数据进行错误检查，包括线自相交检查、线封闭性检查、线相交检查、高程跳跃值检查、高程赋值检查等，然后找出产生错误的具体原因，对等高线文件进行线编辑处理，主要是对线数据的增加、删除、移动、续线、闭合、分割、属性修改等，另外还有对高程点数据的增加、删除、移动等功能。

等高线赋以高程值的属性

由 AutoCAD 格式转换过来的等高线的文件，并没有有关高程值的属性，因而必须给每条等高线赋以高程值。首先，建立等高线文件的属性结构，根据高程值选择字段类型为双精度型，字段长度为8，小数位数为2。其次，找到高程线之间的差值，接下来启动自动赋高程值的工具，然后从已知高程点处向外引一条延长线，点击后出现一个对话框。在对话框中分别输入“当前高程”和“高程增量”，当前高程为起始点的高程值，高程增量为等高线之间的差，可正可负。从图上推断高程值是递减的还是递增的，递减的即为正，反之为负。最后，用同样的方法将所有的线属性录入。另存为“高程线”名称的线文件。

高程点赋以高程值的属性

由 AutoCAD 格式转换过来的高程点的文件，同样也没有高程值的属性，必须给每个高程点赋以高程值。与上述等高线赋以高程值属性过程的不同之处，是把高程点的注释赋为属性，应该注意的是在赋完属性之后，必须更改高程点的属性结构，即把“字段类型”由字符串改为双精度型，否则不能生成 DEM。

DEM 的生成

TIN 模型的生成

（1）线文件 TIN 模型的生成。首先启动MAPGIS 软件中“DTM 分析”功能模块，装入等高线文件。由线数据提取高程点。根据分辨率的要求选择抽稀系数，然后生成三角剖分网。把生成的三角剖分网文件另存 TIN 格式的文件。

（2）点文件 TIN 模型的生成。同样启动MAPGIS 软件中“DTM 分析”功能模块，装入高程点文件。由点数据提取高程点，选择高程点属性项，然后生成三角剖分网。图2是由高程点数据建立的琉璃河土地整理项目区的 DEM 模型。

图2 琉璃河土地整理项目区的 DEM 模型

图3 琉璃河土地整理项目区典型地块的 DEM 模型

GRID 模型的生成

与生成 TIN 模型不同，GRID 模型的生成主要是把等高线和高程点进行栅格化，把栅格化的结果保存 GRID 格式的文件。图3为琉璃河典型地块生成的 GRID 模型。从图上可以清晰地看到三维地形信息，如山脊、山谷、分水岭等，直观地了解项目区的整体情况，对整个项目区的规划有一个总体的把握和认识。

3 基于 DEM 的小流域土地适宜性评价

进行土地适宜性评价是小流域土地整理规划的基础，并为土地整理规划提供科学依据，减少规划的盲目性，使小流域生态经济系统的物质循环、能量流动、信息传递、价值增值这四大基本功能得以充分发挥。影响土地适宜性的因素很多，对于小流域地区，坡度和坡向是土地适宜性评价的重要因子。坡度和坡向是地面接受日照、风吹、雨水冲刷的重要因素。

为了实现评价方法和过程的定量化和科学化，需要利用现代化的 GIS 分析技术。利用DEM 数据中地表形态结构的提取和表达，其技术手段已经成熟。可以通过DEM 快速、简便地提取高质量坡度和坡向信息，应用 GIS 叠加分析方法对土地利用现状信息进行叠加、分组和统计分析。本文研究如何从地形地貌的角度建立评价模型，以北京市怀柔区琉璃河流域的土地适宜性评价为例，在 GIS 环境中实现定量评价。

小流域土地适宜性评价的评价指标及权重确定

通过研究怀柔区琉璃河流域的坡度和坡向地形地貌特征与该区农业生产条件的关系，并确定了各因子权重，见表1和表2。

表1 怀柔区琉璃河流域坡度分级权重表

表2 怀柔区琉璃河流域坡向分级权重表

坡度图和坡向图的生成

坡度是地形描述中一个常用的参数，是一个具有方向和大小的矢量。空间曲面的坡度是点位的函数，除非曲面是一个平面，否则曲面上不同位置的坡度是不相等的。给定点位的坡度是曲面上该点的法线方向与垂直方向之间的夹角。

本文中以怀柔区琉璃河地区1∶1000 地形图为依据，把AutoCAD格式的等高线等地形特征的要素转换为MAPGIS软件的线文件和点文件，然后利用MAPGIS 软件生成供分析用的DEM，依照上面的坡度分级权重表，在MAPGIS 软件中的“坡度分级图输出设置”中把坡度分为五个级，分别输入上下限，并把区参数设为上述表格中的参数值，然后生成坡度图，最后把点、线、区文件另存。在“输入编辑”中打开刚才生成的点、线、区文件，修改区文件的属性结构，增加“坡度”和“坡度分值”两项，并相应设置其字段类型和字段长度等。其中“坡度”一项的字段类型为字符串型，字段长度为10；“坡度分值”一项的字段类型为双精度型，字段长度为2，小数位数为1。然后利用“参数赋属性”的功能，依照坡度分级权重表，把“坡度”和“坡度分值”两项属性信息增加到坡度图上，最后保存点、线、区文件。图4、图5分别是琉璃河流域土地整理项目区坡度图和典型地块的坡度图。从图上可以反映出项目区的整体坡度情况，可以清晰准确地获得项目区的坡度信息。

图4 琉璃河流域土地整理项目区坡度图

图5 琉璃河流域土地整理项目区典型地块坡度图

基于 DEM 计算坡向时通常定义为，过格网单元所拟合的曲面片上某点的切平面法线的正方向在平面上的投影与正北方的夹角，即法线方向在水平方向投影向量的方位角。

与上述坡度图属性赋值相似，把“坡向范围”和“坡向分值”属性赋值到坡向图上，图6、图7分别是琉璃河流域土地整理项目区坡度图和典型地块的坡向图，为下一步的适宜性评价做好了基础。

图6 琉璃河流域土地整理项目区典型地块坡向图

图7 琉璃河流域土地整理项目区坡向图

小流域土地适宜性评价结果

土地适宜性评价是在地理信息系统软件支持下进行的。评价单元的划分是在以MAP-GIS 软件为工作平台的基础上，利用MAPGIS 软件中的“空间分析”模块进行空间叠加。首先把坡度图和坡向图的区文件添加到模块中，然后利用“区对区合并”功能，把坡度图和坡向图叠加，最后另存生成综合图，即可得到土地适宜性评价单元图，并对其进行调整，使每个单元达到自然条件、经营方式及经济收益相似，最终形成评价单元。

本研究采用综合指数评价模型进行土地适宜性评价，每一块土地的综合分级参数按下式确定：

综合分级参数＝坡度分值＋坡向分值

采用等距裁取方法，将该区土地适宜性用途分为四类（见表3）。

表3 土地适宜性评价综合分级表

利用MAPGIS 软件的“属性库管理”模块把叠加后生成的综合图的区属性输出.dbf格式的数据库文件，然后用Excel 文档打开，根据综合分级公式，计算出各个评价单元的分值。最后把计算结果另存为.dbf 格式的数据库文件。利用MAPGIS 软件的“属性库管理”模块的“属性连接”把计算结果和综合图的区属性连接起来，建立数据库。

4 基于 DEM 的小流域土地整理的规划方案

通过土地适宜性评价，加强了土地利用空间布局的研究。数字高程模型的发展为土地利用空间布局提供了理论依据，应用数字高程模型的有关理论和方法，确定各地类的土地利用空间布局，使土地整理规划设计更合理。根据小流域土地适宜性评价的结果来规划设计土地利用布局，主要有以下几个方面。

基于 DEM 的土地利用分区

在“输入编辑”模块中，打开综合图，依据表4 土地利用分区各地类参数值，利用“属性赋参数”的功能对项目区进行土地利用分区。得到以 DEM 为划分基础的土地利用分区，从图上看，斑块较为破碎，由于图上没有河线、居民点、道路和地类界等地形要素，因而需要进一步进行图形处理。

表4 土地利用分区各地类参数值

图8 琉璃河土地整理项目区典型地块土地利用分区

图9 琉璃河土地整理项目区土地利用分区

添加线状地物和居民点

上面生成的土地利用分区图中，主要是基于高程点和等高线生成，缺少河线、居民点、道路和地类界等地形要素。在下一步规划设计时，应把这些地形要素添加到图上。以琉璃河项目为例，首先把河线、居民点、道路和地类界等地形要素转化为MAPGIS 软件能识别的点、线文件；然后把这些地形要素添加到已经生成的分区图上。最后调整各图层的顺序，以便各个要素都能显示出来。

确定土地利用布局

土地利用布局是指按照土地的自然适宜性和社会经济发展要求，将各类用地合理布置并落实到土地整理区域内的具体地块上。根据实地踏勘的情况，在图上对小斑块进行合并处理。以道路、河线等显著线状地物为划定的基本依据，调整土地利用布局，使之更加合理。

水土保持区

综合分级参数小于 的区域，是以水土保持为主，通过人工管理和自然恢复形成大型荒草地的自然斑块，大型自然植被斑块具有多种重要的生态功能，并为景观带来许多益处，如涵养水源、保持水土和保护生物多样性等。

经济林果区

综合分级参数在～ 之间的区域，主要执行生态经济功能，该区景观生态建设的重点是：大力发展经济林果业和适当发展畜牧业，提高人民生活水平，同时兼顾生态环境保护功能。主要依据是本区坡度较大，不适合农业耕作开发，景观过程也主要以水土流失、植被覆盖率降低等生态退化过程为主，只是和生态环境保护功能区比较起来，程度稍为轻一点，因此必须将生态经济功能和生态环境保护功能并重。

平缓坡耕地农业耕作区

综合分级参数在～ 之间的区域，主要执行农业耕作功能。该区景观生态建设的重点是：以高产、高质、高效农业为主导方向，推行种植业开发，满足人们的消费需求和提高经济收入。为此，在规划建设中要合理调整农、林、牧、副结构，以粮食为主，适当增加芝麻、油菜和棉花等油料作物和经济作物，引进优良品种，适当安排作物轮作，逐步推广套种面积，提高复种指数，同时由于降水不足的供需错位，因此大力推广应用地膜覆盖、节水灌溉等旱作农业技术，积极发展节水、集水农业，有效提高土壤生产效率和农作物产量。依据是坡耕地土层较薄，土壤肥力低，发展集约型农业的条件还不成熟。

平坦的滩地和居民点

综合分级参数在大于 之间的区域，居民点的扩大、矿产资源的开发都会导致对生态环境的影响。因此，应该尽可能地限制居民点的扩张，大力提倡植树造林，建设绿色村庄、田园村庄，提高环境的宜人性，促使人类与自然环境的协调。

渔业

山区小流域由于雨水资源和地下水资源短缺，渔业发展受到很大限制。小流域土地整理规划建设的重点是：在条件许可的地区，充分利用小型水利工程的截留河水，适当发展渔业，增加农民的收入。

以 DEM 为基础，以道路、河线等显著线状地物为划定的基本依据，确定的土地利用布局。有可能与实地的地形不符合，因而要去实地核对土地利用布局是否符合实际，并根据实地的情况做出相应的调整。

参考文献

严金明.土地整理［M］.北京：经济管理出版社，1998

高向军.土地开发整理理论与实践［M］.北京：地质出版社，2003

国土资源部土地整理中心.土地开发整理项目预算编制与事务［M］.北京：中国人事出版社，2005

吴信才等.地理信息系统原理与方法［M］.北京：电子工业出版社，2004

许五弟.地理信息系统构建与应用［M］.北京：中国建材工业出版社，2005

张成才等.GIS 空间分析理论与方法［M］.武汉：武汉大学出版社，2004

史文中.空间数据与空间分析不确定性原理［M］.北京：科学出版社，2005

朱德海等.土地管理信息系统［M］.北京：中国农业出版社，2000

张占录，杨庆媛.北京市顺义区农村居民点整理的推动力分析［J ］.农业工程学报，2005 （11）：49～54

杨庆媛.小流域土地整理与农村经济可持续发展研究［J］.水土保持研究，2003

赵俊义.谈谈搞好土地整理之我见，第九中文网，2005

土地整理的概念和类型.中国国土资源网，2005

罗明，王军.中国土地整理的区域差异及对策［J］.地理科学进展，2001 （2）

姜爱林，姜志德.论土地整理概念的科学界定［J］.地域研究与开发，1998 （1）

王印传，张凤荣，孙丹峰.小流域土地利用规划的理论与方法探讨［J］.水土保持学报，2002，16 （2）：118～121

杨庆媛，张明举，涂建军等.喀斯特地貌区土地整治与生态环境建设途径研究——以四川省琪县为例［J］.西南师范大学学报（自然科学版），2001，26 （2）

徐雪林等，德国巴伐利亚州土地整理与村庄革新对我国的启示，资源与产业，2002 （5）

贾文涛，张中帆.德国土地整理借鉴.［J］资源与产业，2005，7 （4）：77～79

杨庆媛等.国外土地整理：性质、研究领域及借鉴.［J］绿色中国，2003 （6）：49～53

王志刚.河洛黄土丘陵地区土地整理特点浅论.资源·产业，2002 （5）：16～18

廖蓉，杜官印.荷兰土地整理对我国土地整理发展的启示.中国国土资源经济，2004 （9）：25～29

朱红波，郭宏俊.基于 GIS 的土地整理基础信息数据库建立.地理与地理信息科学，2003 （1）：25～26

李晓燕，李壁成，张树文.基于 MAPGIS 的小流域土地质量评价.农业系统科学与综合研究，2004（1）：99～104

方学蜜，吴泉源，徐秋晓.基于地理信息系统的芝罘区土地整理与分析.山东省农业管理干部学院学报，2004 （1）：126～128

尹霞，王占岐，叶新才.南方低山丘陵地区土地整理规划研究及可持续性评价.国土资源导刊，2004 （5）：15～17

王军，余莉，罗明等.土地整理研究综述.地域研究与开发，2003 （4）：8～11

王万茂.土地整理的产生、内容和效益.中国土地科学，1997 （10）：62～65

张正峰，陈百明.土地整理的效益分析.农业工程学报，2003 （3）：210～213

孙程.土地整理与复垦的基础理论问题.资源与产业，2002 （5）：22～24

贺瑜，刘刚.DEM 与空间叠加分析在土地定量评价中的研究，计算机工程，2006 （1）：251～253

虞继进.数字高程模型（DEM）的建立与应用.江苏测绘，1999 （9）：33～37

钱业宏.利用数字化地形图进行土方计算的方法.四川测绘，2005 （9）：137～139

毛泓等.数字地形模型在土地整理中的应用.华中农业大学学报，2000 （4）

柳长顺等.土地整理项目土方量计算方法.中国水土保持科学，2003年（6）

柯晓山等.采用不规则三角网插值进行土地整理项目前期平整土方量的计算、农业工程学报，2004 （5）

邓黄兴.土地平整工程中批量计算土方量的方法研究.南方国土资源，2005 （11）

沈掌泉等.用数字高程模型和遗传算法确定土地平整设计高程的初步研究.农业工程学报，2005年5月

何明华.MAPGIS 数字高程模拟系统在化探数据处理中的应用.矿山测量，2005 （6）：13～16

张金娣.数字高程模型的建立及应用.2005 数字江苏论坛——电子政务与地理信息技术论文专辑，2005：209～210

唐祥云等.数字高程模型在农地整理排水渠道规划设计中的应用.测绘通报，2004 （1）：47～51

张彩霞.一种高质量的数字高程模型（DEM）建立方法——ANUDEM 法.中国农学通报，2005 （12）：411～415

李壁成.数字流域三维地形景观构建的研究.水土保持研究，2005 （6）：112～114

刘家宏等.数字流域研究综述.水利学报，2006 （2）：240～245