張何欣，王洪成，姚遠，蘇存英

（1.大連市自然資源事務(wù)服務(wù)中心，遼寧大連 116011；2.大連市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧大連 116023；3.易智瑞信息技術(shù)有限公司沈陽分公司，遼寧沈陽 110003）

“兩區(qū)”是指糧食生產(chǎn)功能區(qū)和重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)保護區(qū)，是國家為保障糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給的重要制度性安排[1]。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部有關(guān)規(guī)范，“兩區(qū)”劃定、上圖入庫、成果建檔立冊等各階段都需要大量數(shù)據(jù)共同驅(qū)動，并不斷產(chǎn)生新的“兩區(qū)”數(shù)據(jù)，用以支撐“兩區(qū)”信息精準(zhǔn)化管理。

“兩區(qū)”數(shù)據(jù)具有多源、異構(gòu)、質(zhì)量差異大且體量龐大等特點[2]，數(shù)據(jù)類型不僅涵蓋“兩區(qū)”地塊、片塊等空間數(shù)據(jù)及其元數(shù)據(jù)，還包括描述地塊信息的大量屬性數(shù)據(jù)?！皟蓞^(qū)”數(shù)據(jù)的科學(xué)合理利用是實現(xiàn)“兩區(qū)”信息精細化管理的關(guān)鍵，而數(shù)據(jù)可視化是一種重要的數(shù)據(jù)利用形式。由于缺少統(tǒng)一的“兩區(qū)”數(shù)據(jù)可視化流程，導(dǎo)致目前“兩區(qū)”數(shù)據(jù)可視化效果差異較大[3,4]，對“兩區(qū)”信息精細化管理的指導(dǎo)意義不強?？偨Y(jié)大量實踐后，將需要解決的問題歸納為以下三方面。在數(shù)據(jù)方面，缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)整合建庫以及數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查流程，致使數(shù)據(jù)質(zhì)量差異較大；在工作底圖方面，沒有統(tǒng)一的地理基礎(chǔ)底圖，嚴重影響圖件的準(zhǔn)確性；在圖件編制方面，缺乏高效的地圖符號系統(tǒng)，且不同圖件風(fēng)格難以統(tǒng)一[5,6,7,8]。

為切實加強“兩區(qū)”數(shù)據(jù)可視化效果，本文提出了“兩區(qū)”數(shù)據(jù)空間可視化技術(shù)路線，并以大連市部分區(qū)域為研究區(qū)開展關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用實踐，為“兩區(qū)”信息精細化管理提供技術(shù)參考。

一、技術(shù)路線

本文針對“兩區(qū)”數(shù)據(jù)可視化存在的問題，擬定了技術(shù)路線，共分為三個部分，分別是數(shù)據(jù)預(yù)處理、質(zhì)量檢查以及地圖制圖（圖1）。

圖1 技術(shù)路線

數(shù)據(jù)預(yù)處理階段由數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、統(tǒng)一數(shù)學(xué)表達及拓撲構(gòu)建三部分組成，這三部分分別針對數(shù)據(jù)多源、異構(gòu)以及質(zhì)量差異大的特性進行處理，旨在統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，便于后續(xù)處理。質(zhì)量檢查階段通過構(gòu)建完善的空間數(shù)據(jù)成果質(zhì)量要求體系，確保數(shù)據(jù)完整性、邏輯一致性、空間定位準(zhǔn)確度以及數(shù)據(jù)正確性滿足要求，形成“兩區(qū)”數(shù)據(jù)庫。地圖制圖是對“兩區(qū)”數(shù)據(jù)庫的可視化應(yīng)用，通過構(gòu)建完善的“兩區(qū)”地圖符號系統(tǒng)并采用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的地理底圖，編繪風(fēng)格統(tǒng)一、表現(xiàn)力強的“兩區(qū)”圖件，此外，還要通過高效的地圖整飾環(huán)節(jié)，實現(xiàn)圖件的批量、快速繪制。

二、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

本文以遼寧省大連市普蘭店區(qū)、瓦房店市以及莊河市（統(tǒng)稱“北三市”）為研究區(qū)，并以ArcGIS 10.5為GIS平臺軟件，驗證上述技術(shù)路線的合理性與可行性。

1.研究區(qū)及數(shù)據(jù)資源概況

“北三市”位于遼東半島中南部，區(qū)域面積總計約10585平方公里，東臨黃海，南接大連市金普新區(qū)，西臨渤海，北面分別與營口市、鞍山市以及丹東市接壤，境內(nèi)耕地面積約為500萬畝，永久基本農(nóng)田面積約為391萬畝，“兩區(qū)”（共有水稻生產(chǎn)功能區(qū)、玉米生產(chǎn)功能區(qū)以及大豆生產(chǎn)保護區(qū)3種類型）面積合計約為291萬畝（表1）。

2.數(shù)據(jù)預(yù)處理

（1）數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。由表1可知，研究區(qū)空間數(shù)據(jù)的格式主要有*.shp、*.dwg以及*.kml三類，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一，本文選取性讀寫效率更高的*.gdb格式作為地理空間數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)格式。由于*.shp與*.gdb在同一軟件平臺的數(shù)據(jù)類型，可采用“導(dǎo)入”將*.shp直接轉(zhuǎn)換為*.gdb圖 層 ； *.dwg，*.kml可 通 過“Data Interoperability Tools”工具集中的“QuickImport”工具導(dǎo)入為要素類。對于*.xls數(shù)據(jù)，可通過“添加XY數(shù)據(jù)”選取sheet頁中對應(yīng)的坐標(biāo)值字段實現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)的地圖可視化。

表1 研究區(qū)主要數(shù)據(jù)資源基本情況表

（2）統(tǒng)一數(shù)學(xué)表達。由于研究區(qū)空間數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)各不相同，為確保空間數(shù)據(jù)一致性，本文采用CGCS2000作為研究區(qū)數(shù)據(jù)坐標(biāo)系，并在創(chuàng)建自定義地理變換的基礎(chǔ)上采用“Project”工具實現(xiàn)坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。實驗區(qū)經(jīng)度范圍跨越了Gauss-Kruger 3°帶投影第40號和41號投影帶，出現(xiàn)了同一行政區(qū)域范圍數(shù)據(jù)投影帶不一致的情況，通常有兩種解決方案，一是將經(jīng)度跨度相對較小投影帶上的數(shù)據(jù)投影轉(zhuǎn)換到相對較大的投影帶上；二是另行選擇適合該區(qū)域范圍的投影進行轉(zhuǎn)換。為確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，將轉(zhuǎn)換誤差控制到最小，本文選取第二種方式，選取CGCS2000_GK_Zone_21（WKID：4499）作為研究區(qū)統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)。

（3）拓撲構(gòu)建。在表1的眾多數(shù)據(jù)中，“兩區(qū)”地塊與高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田兩類數(shù)據(jù)最為重要，按照《全國高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃（2021—2030年）》中“兩區(qū)”耕地將全部建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田之規(guī)定，可構(gòu)建如下拓撲規(guī)則：高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田“必須被其他要素的要素類（“兩區(qū)”地塊）覆蓋”、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田“邊界必須被其他要素（“兩區(qū)”地塊）覆蓋”以及“不能重疊”。

3.質(zhì)量檢查

本文制定了完善的空間數(shù)據(jù)成果質(zhì)量要求體系，包括4個一級質(zhì)量元素和15個二級質(zhì)量元素，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量滿足要求（表2）。

表2 “兩區(qū)”數(shù)據(jù)成果質(zhì)量要求

全部數(shù)據(jù)通過表2的各項測試后才可錄入“兩區(qū)”數(shù)據(jù)庫，如某項未通過，則返回數(shù)據(jù)預(yù)處理階段重新操作，直至通過測試，滿足質(zhì)量要求。

4.地圖制圖

（1）地圖符號庫構(gòu)建

為增強“兩區(qū)”數(shù)據(jù)可視化效果，提高專題地圖表現(xiàn)力，本文結(jié)合專題數(shù)據(jù)實際情況，設(shè)計并構(gòu)建地圖符號庫。由表1可知，研究區(qū)數(shù)據(jù)的要素類型涉及Point（點）、Polyline（多段線）以及Ploygon（多邊形）3個類型。其中點要素符號可采用ArcGIS內(nèi)置符號，并酌情調(diào)整符號大小、顏色、角度等屬性。線要素主要是行政境界線，可參考《公共地理信息通用地圖符號》（GB/T 24354-2009）中規(guī)定的基本內(nèi)容及樣式設(shè)計。面要素的符號分為簡單填充符號、圖片填充符號以及標(biāo)記填充符號三種，簡單填充符號色彩單一，表現(xiàn)力較弱；圖片填充符號制作較為簡單，但當(dāng)數(shù)據(jù)量過大時常難以渲染；標(biāo)記填充符號是將標(biāo)記（點）與簡單填充符號相結(jié)合，可根據(jù)需要調(diào)整標(biāo)記的樣式、排列方式以及填充的色彩等屬性信息。為確保可視化達到最優(yōu)效果，本文選取標(biāo)記填充符號作為面狀地圖符號構(gòu)建方案，并設(shè)計了點狀符號7組、線狀符號2組、面狀符號15組。

（2）地圖整飾

專題地圖是地理底圖與專題數(shù)據(jù)疊加后，配合比例尺、公里格網(wǎng)等數(shù)學(xué)要素以及圖例、指北針等輔助要素形成的具有準(zhǔn)確地理空間信息和較強專題表現(xiàn)力的地圖產(chǎn)品。為確保不同圖件風(fēng)格統(tǒng)一，本文選取“天地圖·遼寧”地理信息公共服務(wù)平臺中2020年DOM影像作為地理底圖，并將相同的數(shù)學(xué)要素以及輔助要素定制成為制圖模板，只需更換不同專題數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)快速成圖，實現(xiàn)地圖整飾自動化。

三、結(jié)論

本文提出了糧食生產(chǎn)功能區(qū)和重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)保護區(qū)數(shù)據(jù)空間可視化技術(shù)路線，研究了關(guān)鍵技術(shù)方法，并以大連市普蘭店區(qū)、瓦房店市以及莊河市為研究區(qū)開展了實踐，取得了如下結(jié)論：

（1）“兩區(qū)”數(shù)據(jù)具有多源、異構(gòu)以及質(zhì)量差異大等特點，通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、統(tǒng)一數(shù)學(xué)表達以及拓撲構(gòu)建3個技術(shù)環(huán)節(jié)，能有效統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）空間數(shù)據(jù)成果質(zhì)量要求體系能夠嚴格控制“兩區(qū)”數(shù)據(jù)的質(zhì)量，為數(shù)據(jù)有效利用提供支持。

（3）標(biāo)記填充符號是構(gòu)建面狀符號的優(yōu)質(zhì)方法，便于GIS平臺渲染，能夠有效提升地圖顯示效率；基于地理信息公共服務(wù)平臺的地圖整飾方案不僅能提高地理空間信息的準(zhǔn)確性，還可滿足快速制圖的需求。

實踐表明，本文提出的技術(shù)路線為構(gòu)建“兩區(qū)”數(shù)據(jù)可視化統(tǒng)一流程提供了技術(shù)依據(jù)，提升了“兩區(qū)”數(shù)據(jù)可視化效果，能夠為“兩區(qū)”信息精細化管理提供參考。