📚 课程目录第2章农业地块矢量数据采集与编辑

2. 农业地块矢量数据采集与编辑

农业地块数字化，本质上是把田间真实存在的地块边界、权属和利用属性，转写成 GIS 中可计算、可查询的多边形矢量数据。在 QGIS 中完成这一任务，核心工作可以概括为四件事：建立正确的图层骨架、用捕捉与拓扑保证几何质量、逐块录入属性、用字段计算器批量生成派生信息。本节以一个约 120 公顷的示例农场为例，走完从空白图层到可用地块数据集的完整过程。文中出现的面积、编号、作物类型等均为教学示例，实际作业时应以实测或台账数据为准。

一、图层骨架：坐标系、几何类型与字段设计

动手画第一个多边形之前，先要把“容器”定好。新建 GeoPackage 或 Shapefile 图层时，几何类型选择多边形（Polygon），坐标系建议采用项目所在区域的 CGCS2000 3 度带高斯-克吕格投影（例如 EPSG:4547，CGCS2000 / 3-degree Gauss-Kruger CM 114E），这样面积计算以米为单位，结果直接是平方米，避免地理坐标系下面积失真的问题。若农场跨带或需要与遥感影像套合，也可先用 WGS 84 / UTM 带号投影，但同一项目内应保持统一。

字段设计决定了后续统计与制图是否顺畅。示例图层 farm_plots 设置如下字段：plot_id（文本，地块编号，如 A-01）、crop（文本，作物类型）、area_m2（双精度，面积）、area_mu（双精度，折合亩）、owner（文本，承包户）、irrigated（整型，0/1 表示是否灌溉）、survey_date（日期）。字段名尽量用英文短名，避免中文与特殊字符在导出、入库时引发编码问题；显示别名可在图层属性的“别名”中设为中文，兼顾可读性。

二、捕捉与拓扑：让相邻地块严丝合缝

地块数据最常见的质量问题是相邻地块之间出现缝隙或重叠，导致面积汇总偏大或偏小。QGIS 的捕捉工具栏（菜单“视图 → 工具栏 → 捕捉工具栏”）是解决这一问题的第一道防线。建议开启顶点捕捉与线段捕捉，容差设为 10 像素左右（屏幕像素，随缩放自适应），并勾选“启用拓扑检查”。拓扑检查中重点开启三项：避免重叠、避免缝隙、避免自相交。开启后，当新画的边与已有边重合时，QGIS 会提示并阻止产生重叠面，或在共享边界上自动插入公共顶点。

实际操作时，推荐“先外后内、先大后小”的顺序：先用“添加多边形”工具沿农场外边界画一个总范围面（可单独放在 farm_boundary 图层），再在内部逐块分割。对于规则田块，可用“添加矩形”工具快速落位；对于不规则地块，用“添加多边形”逐点单击，右键结束。若某块地边界画错，不必删除重画，使用节点工具（顶点编辑器）拖动顶点即可，捕捉会保证拖动后的顶点仍吸附在相邻边界上。

三、属性录入：表单、默认值与值域约束

几何画完后，每块地都需要挂上属性。逐块双击打开属性表单效率低且易错，更稳妥的做法是先在“图层属性 → 属性表单”中把常用字段配置好：crop 设为“值映射”或“值关系”控件，限定为水稻、小麦、玉米、大豆、蔬菜、休耕等选项；irrigated 用复选框；survey_date 用日期控件并设默认值为 now()。这样录入时只需点选，既快又不会出现“水稻/稻谷/水稻田”这类同义异写。

对于成片同类型地块，可利用“识别工具”旁的属性编辑面板批量赋值：选中多个地块后，在字段列表中使用“更新所选要素”一次性写入相同作物或承包户。若地块编号有规律（如 A-01 至 A-24），可先用字段计算器生成序列，再人工核对个别例外，比逐块手输可靠得多。

四、字段计算器：面积与折亩的批量生成

面积字段不必手工填写。打开属性表，点击字段计算器，勾选“更新现有字段”并选择 area_m2，表达式写 $area，即可按图层坐标系单位计算每个多边形的面积（投影坐标系下为平方米）。随后计算 area_mu，表达式为 $area / 666.6667（1 亩 ≈ 666.67 平方米）。若需按作物汇总，可在“处理工具箱”中运行“按字段分组统计”，以 crop 为分组字段、area_mu 为统计字段，得到各作物总面积。

-- area_m2 字段表达式
$area

-- area_mu 字段表达式（1 亩 ≈ 666.6667 m²）
$area / 666.6667

-- 示例：仅对灌溉地块计算折亩面积
CASE WHEN "irrigated" = 1 THEN $area / 666.6667 ELSE 0 END

需要提醒的是，$area 依赖图层坐标系。若图层使用地理坐标系（度），计算结果将是球面度面积而非平方米，此时应改用 area($geometry) 配合椭球参数，或先把图层重投影到投影坐标系再计算。计算完成后，建议用“统计面板”查看 area_mu 的最小值、最大值与总和，与农场台账总面积比对，偏差超过 1%～2% 就应回头检查是否存在缝隙、重叠或漏画地块。

五、质量检查与成果整理

提交前做三项检查：其一，运行“拓扑检查器”，以“不能有重叠”“不能有缝隙”规则扫描 farm_plots，逐条定位错误并修复；其二，检查几何有效性（“处理工具箱 → 检查有效性”），修复自相交、重复顶点等问题；其三，核对属性完整性，用筛选表达式 "crop" IS NULL OR "plot_id" IS NULL 找出漏填记录。最后统一设置图层样式（按 crop 分类着色）、保存为 GeoPackage，并导出属性表为 CSV 备查。至此，一份几何干净、属性完整、面积可核对的农场地块矢量数据集即可用于后续的叠加分析、制图与面积统计。