GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中面狀要素更新方法研究與實(shí)現(xiàn)

黃欣

(沈陽(yáng)市勘察測(cè)繪研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110015)

1 引言

地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種采集、管理、處理、分析、顯示、存儲(chǔ)和應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。現(xiàn)實(shí)世界中的空間實(shí)體處于不斷的變化之中，能夠及時(shí)地進(jìn)行GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)更新，保持地理空間數(shù)據(jù)的完整性，一致性以及拓?fù)潢P(guān)系的正確，這對(duì)GIS來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，同時(shí)也對(duì)人們實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

目前，我國(guó)已經(jīng)建立了1∶250000國(guó)土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，研究對(duì)其更新的理論和方法，更新運(yùn)行機(jī)制，以便時(shí)刻保證為人們提供準(zhǔn)確的信息，顯得格外重要。本文主要從理論上探討GIS數(shù)據(jù)庫(kù)更新的方法，并且進(jìn)行Arc-GIS二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了一些對(duì)面狀要素進(jìn)行處理的功能。

如今通過(guò)全站儀，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量，全球衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS)，遙感(RS)可以方便獲得地理空間數(shù)據(jù)，為進(jìn)行GIS數(shù)據(jù)庫(kù)更新提供了數(shù)據(jù)源。目前，結(jié)合待更新數(shù)據(jù)的實(shí)際情況，來(lái)安排數(shù)據(jù)采集工作，在內(nèi)業(yè)經(jīng)過(guò)GIS軟件處理，來(lái)達(dá)到地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)更新的目的，是一個(gè)切實(shí)可行的方案。這樣做不但可以節(jié)省人力和物力，而且將測(cè)繪外業(yè)數(shù)據(jù)采集和地理信息系統(tǒng)的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理很好的結(jié)合起來(lái)，并且發(fā)揮了各自的優(yōu)勢(shì)。

GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的更新是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工作，也是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要進(jìn)行廣泛的、多方面的研究工作。

2 GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)更新目的和意義

GIS數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性是衡量其使用價(jià)值的重要標(biāo)志之一。當(dāng)前GIS的核心已經(jīng)從數(shù)據(jù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)更新，數(shù)據(jù)更新關(guān)系著GIS的可持續(xù)發(fā)展。

數(shù)據(jù)更新體系是GIS理論和技術(shù)研究的首要問(wèn)題。GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)勢(shì)性直接制約著其使用價(jià)值和使用范圍。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)如果缺乏有效的數(shù)據(jù)更新機(jī)制，很容易變成一個(gè)死庫(kù)，逐步失去其應(yīng)用價(jià)值。進(jìn)行地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)更新方式、實(shí)現(xiàn)技術(shù)方法的分析，是當(dāng)前GIS研究中急需解決的問(wèn)題。

3 GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)更新方法

GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)的更新是測(cè)繪信息工程中一項(xiàng)長(zhǎng)期而繁重的任務(wù)。當(dāng)前對(duì)GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)的更新方法存在的問(wèn)題是:勞動(dòng)強(qiáng)度大，更新周期長(zhǎng)。這主要是因?yàn)槿狈τ行У母率侄巍?/p>

GIS空間數(shù)據(jù)更新可以通過(guò)GIS信息服務(wù)平臺(tái)，用現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)或變更數(shù)據(jù)更新GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中非現(xiàn)勢(shì)性的數(shù)據(jù)，達(dá)到保持GIS現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫(kù)中空間信息的現(xiàn)勢(shì)性、準(zhǔn)確性和提高數(shù)據(jù)精度的目的。同時(shí)將被更新的數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)供查詢檢索、時(shí)間序列分析、歷史狀態(tài)恢復(fù)，為決策管理和研究服務(wù)。空間數(shù)據(jù)更新不是簡(jiǎn)單刪除替換，而是更新的同時(shí)要記錄歷史。

GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)的更新主要是對(duì)地物數(shù)據(jù)的更新。包括點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)。地物的更新主要有兩種方法:重測(cè)，即對(duì)特定區(qū)域內(nèi)的地物重新測(cè)繪，建立一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)去取代老數(shù)據(jù)庫(kù)。這種方法速度慢，適合于為一個(gè)新區(qū)域建立一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)。修測(cè)，即檢測(cè)、識(shí)別和更新地物數(shù)據(jù)的變化部分。顯然，第二種方法更新速度快，更適合于更新現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)，通常被我們所采用。

3.1 利用3S技術(shù)更新GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)

3S是在上個(gè)世紀(jì)70年代產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的深入，RS、GIS和GPS三者綜合利用成為一種必然，三者彼此互為手段構(gòu)成為整的實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)的對(duì)地觀測(cè)、分析和應(yīng)用的運(yùn)行管理系統(tǒng)，可以大大提高應(yīng)用工效，3S技術(shù)的集成構(gòu)成了對(duì)空間數(shù)據(jù)適時(shí)進(jìn)行采集、更新、處理、發(fā)現(xiàn)及為各種實(shí)際應(yīng)用提供科學(xué)決策咨詢的強(qiáng)大技術(shù)體系。

1∶250000數(shù)據(jù)庫(kù)更新步驟:

(1)利用ERDAS進(jìn)行影像處理;

(2)1∶50000車載GPS骨干交通網(wǎng)數(shù)據(jù)和相關(guān)現(xiàn)勢(shì)資料處理;

(3)1∶50000地名數(shù)據(jù)處理。

圖1 更新1∶250000數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)流程圖

4 ArcGIS實(shí)現(xiàn)更新GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)

(1)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，ArcToolbox的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變工具(Conversion Tools)，可以實(shí)現(xiàn) Coverage，Geo Database，TIN，Shape File、Raster，Table的轉(zhuǎn)換。由于在后面要采用Coverage這種數(shù)據(jù)格式，需要將現(xiàn)有的2006年Shape File轉(zhuǎn)換成Coverage的數(shù)據(jù)格式。

(2)用 ArcToolbox—＞Analysis Tools—＞Overlay—＞Erase，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)Coverage重疊部分擦除。即采用2006年的數(shù)據(jù)作為輸入層，2008年的數(shù)據(jù)作為擦除層，輸出層是2006年輸入層中不包含2006年和2008數(shù)據(jù)重疊部分的內(nèi)容，這種方式可以稱為Differencs方法，如圖2所示。

圖2 Differencs方法表示圖

(3)ArcMap—＞tools—＞Geo Processing Wizard，打開GeoProcessing Wizard對(duì)話框，先將最終擦除(Erase)完的Coverage數(shù)據(jù)和更新的2008年數(shù)據(jù)進(jìn)行合并(Union Two Layers)，然后進(jìn)行融合(GeoProcessing Wizard Features Based on a Attribute)，Dissolve是除去有相同屬性值的相鄰多邊形的邊界的過(guò)程。通過(guò)以上的步驟，實(shí)現(xiàn)使用2008年面狀數(shù)據(jù)更新2006年面狀數(shù)據(jù)目的。

在用ArcGIS軟件進(jìn)行更新處理的時(shí)候，采用Arc-Toolbox進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除(Erase)處理這一步時(shí)，Erase數(shù)據(jù)層的選擇是非常重要的。由于待更新的數(shù)據(jù)層(Input)與更新數(shù)據(jù)層(Erase)的重疊事先沒(méi)確定，所以操作過(guò)程中要計(jì)劃好需要更新的數(shù)據(jù)層，確立好各層之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在對(duì)應(yīng)關(guān)系中，有一對(duì)一的關(guān)系(如道路層)，也有多對(duì)一的關(guān)系(如水田，旱田，菜田都對(duì)應(yīng)農(nóng)田層)，層的對(duì)應(yīng)關(guān)系由項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)要求來(lái)確定，確定好各層的對(duì)應(yīng)關(guān)系后，然后逐個(gè)層，依次進(jìn)行待更新的數(shù)據(jù)層(Input)與更新數(shù)據(jù)層(Erase)的擦除操作。在這里，當(dāng)有多個(gè)(既多對(duì)一的關(guān)系)待更新的數(shù)據(jù)層(Input)與一個(gè)更新數(shù)據(jù)層(Erase)批量處理，既處理依次改變更新數(shù)據(jù)層(Erase)，完成了重疊數(shù)據(jù)的擦除處理。從上面的處理過(guò)程可以看出，擦除(E-rase)操作有些繁瑣，自動(dòng)化程度不夠。

(4)針對(duì)ArcGIS中，擦除(Erase)操作有些繁瑣，自動(dòng)化程度不夠。在這里利用ArcMap集成編程環(huán)境―VBA(Visaul Basic for Apllications)，通過(guò)ActiveX(OCX)控件技術(shù)，通過(guò)編寫代碼，實(shí)現(xiàn)了異或(Differences)命令。

(Differences)異或命令的代碼:

圖3 更新前數(shù)據(jù)圖

圖4 更新后數(shù)據(jù)

(5)在ArcGIS軟件中使用開發(fā)的異或操作，實(shí)現(xiàn)異或命令面狀數(shù)據(jù)更新成果事例如圖3、圖4所示。

5 結(jié)語(yǔ)

采用已經(jīng)進(jìn)行先期分層的數(shù)據(jù)，并且確定好更新層與擦除層對(duì)應(yīng)關(guān)系的不同時(shí)期的數(shù)據(jù)，通過(guò)ArcGIS軟件進(jìn)行異或命令處理，就可以完成數(shù)據(jù)的更新。這里主要是對(duì)面狀要素進(jìn)行操作，我們先期在實(shí)施技術(shù)路線的時(shí)候，使用手工逐步操作時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在進(jìn)行面狀數(shù)據(jù)重疊部分的擦除時(shí)，在ArcGIS軟件中處理起來(lái)有些繁瑣，需要選擇不同擦除數(shù)據(jù)層，與輸入數(shù)據(jù)層進(jìn)行擦除操作，自動(dòng)化水平不高。ArcGIS軟件沒(méi)有提供異或操作，在數(shù)據(jù)編輯時(shí)，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)重疊部分的擦除，本次開發(fā)的異或命令，來(lái)完成這樣的操作。

［1］張保鋼，袁燕巖.城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)中地物變化的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版)，2005，30(7)

［2］潘瑜春，鐘耳順，趙春江.GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)的更新技術(shù)［J］.地球信息科學(xué)，2004，6(1)

［3］付治河，王品，房玉華.3S技術(shù)在數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2005，28(3)