土地是一切生产和存在的源泉，土地资源是人类不能出让的生存条件和再生产条件，因此，精确地掌握我国土地资源的现状，是了解我国国情，发展生产的基础。自1985年全国开展土地资源详查工作以来，各地都投入了大量的人力、物力，取得了很大成绩，但是，土地资源调查中的一个极为重要的环节—土地面积的图上量算方法却十分落后。传统的方格法、求积仪法及称重法等方法量算精度低，且费时、费工，量算结果数据的处理、汇总相当困难，而某些高精度的量算方法如电子扫描仪法又需配置昂贵的仪器设备，推广困难。
如何发挥微机测亩仪在地图面积量算中的作用，实现图上土地面积量算的自动化、精确化，是近年来广为关注的课题，也取得了一定的成果。本文作者在总结前人经验的基础上，通过大量分析、试验、对比，建立了一套实用的微机土地面积自动量算系统，本文介绍了该系统建立的基本思想和技术路线，用大量的实测资料分析了该系统的量算精度和效益，并对其中几个理论问题进行了较为深入的探讨。在面积测量过程中存在一定的测定误差相应的数据详情参考《如何减少农田面积测量的误差》
量算的方法与步骤地图面积自动量算的基本步骤可以按工作的先后次序分为底图准备、图斑数字化、人机交互编辑、平差处理和结果输出5个阶段。以下对其中主要的两个阶段进行描述。
1 准备阶段
1.1 地图变形参数的浏定与纠正任何地图都会由于地图投影和纸张伸缩等因素影响而产生一定程度的变形。常规的面积量算方法较难消除，而在机助面积量算中可得到较为满意的解决。
对于由于地图投影而产生的投影误差的纠正，首先，要确定该地图投影的解析方程式，并可转换为相应的误差公式。式中投影误差。是图上平面直角坐标的函数。在利用数字化仪量算图斑面积时，可利用以上函数关系式直接计算各量测点的误差微分值，最后利用累加法统计误差总值并对量测图斑进行结果修正。
纸张变形的误差纠正如为非扭曲变形，可先测定x,y方向的变形系数，再对每个数字化点进行修正，如地图有明显的扭曲变形，则需采用仿射变换法则进行纠正。
1.2 数字化原图的分幅和拼接由于数字化仪台面尺寸的限制，地图数字化过程中往往需要对一幅数字化原图进行分幅数字化，使图中原来许多独立、完整的图斑被分割成二个以上的图斑，而在统计中需以单独的面积数据形式出现，所以，在分别完成两幅图的数字化之后，还需进行面积数据的归并和图形矢量数据文件的拼接，以保证每一图斑数据的完整性。
1.3 原图标描在数字化原图上对于进行数字化的各类点、线进行分色标描，以降低数字化时的出错率。
1.4 设五特征码和功能菜单区对多属性图斑面积量算一般需在数字化面板的空白处开辟属性编码和系统功能菜单区，以方便数字化时对属性码的赋值和功能选择。
2 图斑数字化
图斑数字化是机助面积自动量算的核心工作，它有以下几个技术要点。
量算过程一般按照所编码的图斑顺序进行；每图斑开始量算时一般需先标明数字化起点位置，对于较为简单的多边形图斑，以折点作为数字化的输人点；而对于不规则的曲边图斑，需选择对其边界几何图形有控制意义的特征点作为数字化点。
图斑的数字化工作必须严格按照顺时针的方向进行，对于图斑中套有其他类型小图斑的状况，可从外图斑边界一点切入，对内图斑进行反方向数字化，再从进入点转出，完成整个图斑的全部数字化工作。由于对内部小图斑是反方向数字化，其面积为负值，与总面积累加之后便可保证有效地扣除而获得图斑的量算面积。
数字化仪的取数方式可以采用点方式、时间增量方式和步长增量3种方式。点方式一般适用于简单的折边多边形类图形；步长增量方式适用于边界平缓弯曲的图形；时间增量方式则适用于图斑边界弯曲多而且变化十出入点图2套合图斑量算方法示意图分复杂的图形。在一幅地图的实际测量中往往是以上3种方式交替使用，以提高量测效率。
对于精度要求很高（误差值小于0.5%）的地图面积量算，还可以采用分线段数字化，建立图斑一线段一点位3级检索的数据结构形式。对需量测面积的图斑重新进行线段及点位的组合，再量测其面积值。该方法由于采用了统一的线段和节点编码，每条线段只需一次单向数字化，而避免了图斑的公用边由于双向重复数字化带来的非重合差，使量测精度大大提高，而且所形成的图形数据文件利于建立地理信息系统的图形库和自动制图。但是，该方法需在数字化原图上对每一线段的节点进行一次性统一编码，从而使面积量算的预处理工作量大大增加。
目前，一般数字化仪分辨率均高于0.olmm,只要数字化仪工作正常，量算的系统误差可以忽略不计。所以，偶然误差和粗差是产生量算误差的主要来源。从试验中发现，具体的影响因素是图斑的图形复杂程度和数字化取点密度。
不同的图斑都具有各自复杂程度不同的边界弯曲形9U2,两个面积相同而形状不同的图斑，边界长度愈长者可视其复杂程度愈大，使用数字化仪量算时所需的数据点也愈多，因而产生偶然误差和粗差的机率也愈大。在此，我们用图斑复杂度W来描述图斑的复杂程度。W~S0/S。式中S。为图斑的面积值，S为与该图斑周长相同的圆的面积。从以上公式可看出图斑的复杂度与该图斑的周长成反比。
作为校准值，对一组面积均为250m,的不同复杂度图斑面积测定的统计分析图。图中反映了图斑的复杂度对数字化仪量测面积的精度变化态势。
由于数字化仪量算面积的基本原理是以小多边形进行面积的累加拟合、逼近，所以，数字化取点密度同样也影响着量测精度。在实验中以不同的数字化密度进行多组面积量测精度试验。如图4所示，面积量测误差值在开始时随着数字化点数的增加、密度的加大而急剧减少。而当点数增大至一定程度时，量测误差值便稳定在一定范围内，但当取数点密度进一步增大时，相对误差又出现增大的趋势。以任意一个矩形为例，矩形的特征点只有4个（4个角点），如取数点超过4个，决不可能增加图斑的量测精度，而只能增大量测的误差值。由此可见，对于一般的图斑来说，数字化点数必须限定在一个适当的范围，且尽量减少非特征点的输入。
为进一步分析图斑形态特点对面积量测精度的影响，并比较不同面积量算法的效率和精度，实验中对一组同面积不同复杂度的图斑运用3种不同量算方法进行对比试验，其试验结果如附表所示。
从以上分析可以得出以下结论：机助面积自动量算法与其他方法相比，具有系统功能完备，量测精度高，省时、省工的优点；所得到的面积量测数据直接存入面积数据库并同时建立了图斑边界的图形库，为后期的面积平差处理和建立GIS创造了良好条件；另外，该系统的硬设备便宜，除面积量算外还具有更广的应用面，易推广。综上所述，我们认为机助面积自动量算方法具有广阔的应用前景。 |
