一种基于ArcGIS的用地图斑破碎化信息处理方法

摘要

本发明涉及一种基于ArcGIS的用地图斑破碎化信息处理方法，具体包括以下步骤：S1.获取研究区域的用地图斑，将用地图斑导入地理信息处理模型；S2.获取研究区域的地块边界，根据地块边界对用地图斑进行简化，形成图斑分析底板；S3.获取研究区域的分析单元边界并输入到地理信息处理模型，地理信息处理模型根据分析单元边界对图斑分析底板进行分割，得到分析单元；S4.根据分割后的图斑分析底板计算分析单元的景观格局指数，并对景观格局指数进行标准化，输出研究区域的用地破碎化综合分析结果。与现有技术相比，本发明具有方便、快捷、提高土地使用功能的实际空间分布状态的有效管理和控制等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及土地空间规划技术领域，尤其是涉及一种基于ArcGIS的用地图斑破碎化信息处理方法。

背景技术

目前土地空间规划中，人们已经普遍意识到低效用地带来的问题，并尝试给予研究和解决。但是，针对“投入—产出”效率的地均强度所做的评价只反映了土地使用的经济效益一个侧面。而且，地均投入产出差异最深层的成因在于地方经济发展模式中对土地财政和房地产开发的双重依赖，由国家土地制度和财税制度所决定，并不能在技术方法上提出优化对策。

以上所述，未涉及由于不同的规划策略和实施机制所导致的空间绩效差异问题，还需要从空间规划层面提出评价技术方法。空间规划的核心理念在于土地使用功能分区、功能临近和匹配、功能兼容和排斥，它会导致不同的土地使用功能之间产生一定的“分布特征”。对这一“分布特征”所开展的评价能够反馈至土地空间规划层面，既可以突显现状存在的问题，也有助于制定优化改善的对策。

不过现阶段在土地空间规划领域还未有此类技术工具，甚至在理论层面也还停留在城市空间结构的“空间绩效”认知上。既未能显示不同土地使用功能的实际空间分布状态，也未能解决对空间分布状态进行有效的管理和控制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的土地使用功能的实际空间分布状态缺乏有效管理和控制的缺陷而提供一种基于ArcGIS的用地图斑破碎化信息处理方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于ArcGIS的用地图斑破碎化信息处理方法，具体包括以下步骤：

S1.获取研究区域的用地图斑，将所述用地图斑导入地理信息处理模型；

S2.获取研究区域的地块边界，根据地块边界对用地图斑进行简化，形成图斑分析底板；

S3.获取研究区域的分析单元边界并输入到地理信息处理模型，地理信息处理模型根据分析单元边界对图斑分析底板进行分割，得到分析单元；

S4.根据分割后的图斑分析底板计算分析单元的景观格局指数，并对计算得到的3个景观格局指数分别进行标准化，输出研究区域的用地破碎化综合分析结果。

所述地理信息处理模型对用地图斑进行分类，形成分析用地类或障碍用地类。

进一步地，所述分析用地类包括符合分析单元边界的用地图斑，所述障碍用地类包括除符合分析单元边界、道路和绿地之外的用地图斑。

进一步地，所述地理信息处理模型通过简化面的方法简化所述分析用地类，通过交集取反的方法处理简化后的分析用地类与研究区域，得到非分析用地类。

所述简化面的方法通过ArcGIS中简化面(Simplify Polygon)工具实现，所述交集取反的方法通过ArcGIS中交集取反(Symmetrical Difference)工具实现。

进一步地，所述简化的分析用地类与非分析用地类合并，形成图斑分析底板。

所述分析用地类与非分析用地类的合并通过ArcGIS中合并(Merge)工具实现。

所述步骤S3中地理信息处理模型获取图斑分析底板与分析单元的交集部分，根据所述交集部分对应的分析单元的名称字段，输出对应的图斑分析底板。

所述交集部分通过ArcGIS中相交(intersect)工具获得。

进一步地，所述地理信息处理模型将分析单元对应的图斑分析底板转化为栅格形式数据。

所述栅格形式数据的转化通过ArcGIS中要素转栅格工具实现。

所述栅格形式数据的图斑分析底板导入Fragstats软件，所述Fragstats软件中预先设置有8cell规则，并计算类层面的景观格局指数，所述景观格局指数包括斑块密度、平均斑块面积和平均最近距离指数。

进一步地，所述步骤S4中还包括对斑块密度、平均斑块面积和平均最近距离3个指数的计算结果进行标准化处理，并计算相应的权重。

进一步地，所述景观格局指数的权重与标准化结果分别相乘，并将结果进行TOPSIS分析，得到各分析单元的用地破碎指数并排序，得到所述研究区域的用地破碎化综合分析结果。

对一定行政辖域、同级别治理单元内同类型用地的破碎化综合分析结果进行排序，排序的聚类特征即为用地破碎化程度，有助于聚焦用地破碎地区、比较规划对策的使用；对多个地区同行政级别治理单元进行破碎化综合分析结果排序，排序聚类特征即为破碎特征相似地区，有助于在空间规划对策方面采取相近的策略。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明将用地图斑通过地理信息处理模型处理为图斑分析底板，根据图斑分析底板对应的景观格局指数计算破碎化综合分析结果，突破了空间绩效研究及结论停留在宏观尺度和定性描述层面的局限，在基础用地信息基础上，方便生成各种治理空间单元的某类用地分布破碎化综合指数，使土地空间规划的操作更有依据和逻辑支撑。

2.本发明运用定量计算方法对土地使用功能进行空间分布破碎化评价，具有客观性和科学性，同时采用整体模块化运算，根据不同需求和不同空间治理单元范围及时生成综合指数，减少人力和物力的浪费，降低了使用单位的成本费用。

3.本发明破碎化综合分析结果可以进行跨时间纵向比较，能够有效反映某类用地经规划干预后的改善情况，以及空间治理单元之间排序的动态变化趋势。

4.本发明的破碎化综合分析结果可以作为动态监测和预警的指定内容，对智能城市管理有支撑作用。

5.本发明计算过程基于GIS软件环境，并采用外挂模块形式形成最终指数和排序，方便、快捷。

6.本发明维护成本低，可长期进行使用，在软件环境发生变化时，可方便开展维护升级。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

如图1所示，一种基于ArcGIS的用地图斑破碎化信息处理方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：获取研究区域的用地图斑，将用地图斑导入地理信息处理模型；

步骤S2：获取研究区域的地块边界，根据地块边界对用地图斑进行简化，形成图斑分析底板；

步骤S3：获取研究区域的分析单元边界并输入到地理信息处理模型，地理信息处理模型根据分析单元边界对图斑分析底板进行分割，得到分析单元；

步骤S4：根据分割后的图斑分析底板计算分析单元的景观格局指数，并对计算得到的3个景观格局指数进行标准化，输出研究区域的用地破碎化综合分析结果。

地理信息处理模型对用地图斑进行分类，形成分析用地类或障碍用地类。

分析用地类包括符合分析单元边界的用地图斑，障碍用地类包括除符合分析单元边界、道路和绿地之外的用地图斑。

地理信息处理模型通过简化面的方法简化分析用地类，本实施例中，简化容差为50m，障碍图层为障碍用地类，通过交集取反的方法处理简化后的分析用地类与研究区域，得到非分析用地类。

简化面的方法通过ArcGIS中简化面(Simplify Polygon)工具实现，交集取反的方法通过ArcGIS中交集取反(Symmetrical Difference)工具实现。

简化的分析用地类与非分析用地类合并，形成图斑分析底板。

分析用地类与非分析用地类的合并通过ArcGIS中合并(Merge)工具实现。

步骤S3中地理信息处理模型获取图斑分析底板与分析单元的交集部分，根据交集部分对应的分析单元的名称字段，输出对应的图斑分析底板。

交集部分通过ArcGIS中相交(intersect)工具获得。

地理信息处理模型将分析单元对应的图斑分析底板转化为栅格形式数据，本实施例中，栅格形式数据的像元尺寸为5m*5m。

栅格形式数据的转化通过ArcGIS中要素转栅格工具实现。

栅格形式数据的图斑分析底板导入Fragstats软件，Fragstats软件中预先设置有8cell规则，并计算类层面的景观格局指数，景观格局指数包括斑块密度、平均斑块面积和平均最近距离指数。

步骤S4中还包括对斑块密度、平均斑块面积和平均最近距离3个指数的计算结果进行标准化处理，并计算相应的权重。

景观格局指数的权重与标准化结果分别相乘，并将结果进行TOPSIS分析，得到各分析单元的用地破碎指数并排序，得到所述研究区域的用地破碎化综合分析结果。

对一定行政辖域、同级别治理单元内同类型用地的破碎化综合分析结果进行排序，排序的聚类特征即为用地破碎化程度，有助于聚焦用地破碎地区、比较规划对策的有效性；对多个地区同行政级别治理单元进行破碎化综合分析结果排序，排序聚类特征即为破碎特征相似地区，有助于在空间规划对策方面采取相近的策略。

本发明在政府部门监测某类城市建设用地破碎程度变化中，通过定期对建设用地破碎程度进行评估，可以监测该类用地分布动态，辅助规划评估、政策检验等过程。基于动态监测结果调整用地政策，对土地利用进行引导。

本发明在规划设计单位针对某类建设用地破碎程度制定地区差异化发展策略中，通过对规划范围内不同地区的用地破碎程度进行比较，得出各地区用地发展状况的差异，有助于制定地区发展战略，锚定各地区用地存在的问题，并辅助形成发展策略。

本发明用于城市发展的模拟和检验辅助土地出让和城市更新，通过用地破碎化评价可通过对城市用地扩张和城市更新进行模拟，评价以上两个过程对用地空间格局的影响，辅助确定土地出让和城市更新的选址、规模和规划条件。尤其是针对低效使用问题突出的工业用地，可以制定一系列的规划、管理、开发应对策略。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例子，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。