基于ArcGIS的地形圖數據整體建庫方法及其應用

劉洪江，劉雨霞，何震群

(杭州市勘測設計研究院，浙江杭州 310012)

基于ArcGIS的地形圖數據整體建庫方法及其應用

劉洪江?，劉雨霞，何震群

(杭州市勘測設計研究院，浙江杭州 310012)

基礎地理信息數據在地理信息系統中一般表現為點、線、面等幾何類型，采用要素符號化的方法實現地形圖的表達效果。由于地形圖應用領域的不同，有些只需要將地形圖作為簡單的背景圖使用，針對這些應用，采用符號化方法生成標準地形圖負載太大，效率降低。本文提出了基于ArcGIS平臺的圖幅級整體建庫方法，設計實現了相應算法，并開發了應用軟件，避開了地形圖要素符號化的問題，實現了ArcGIS環境下地形圖的表達效果，在實際工作中得到了應用。

ArcGIS；地形圖數據；圖幅級；整體建庫

1 引 言

城市基礎測繪部門承擔著生產基礎地理信息和地形圖的雙重任務，一方面要生產滿足圖示規范要求的地形圖數據；另一方面還要生產出要素獨立完整、要素之間關系合理的適合地理分析的GIS數據[1]。地形圖數據仍為CAD格式，不能在GIS中直接使用。地理信息系統的地形圖是按空間對象符號化的方法進行顯示，如ArcGIS中以Style庫模式管理符號[2]。然而由于“圖”與“數據”的關系，決定了傳統地形圖與地理信息數據生產的主要矛盾[4]，由于地形圖數據空間關系復雜，可視化難度較大[3]，在GIS軟件中，難以完全滿足地形圖表達的效果。而且基礎地理信息建庫，工作量大，周期長，難以滿足緊急、應急的用圖需要。地形圖數據的應用是多層次的，很多領域如城市規劃、數字城管等，只需要將地形圖作為背景，并不需用到基于空間對象的地理信息數據。這些專題地理系統如果采用基礎地理信息符號化的方法，系統開銷大，響應速度慢，反而不適用。本文在ArcGIS環境下，提出和實現了一種圖幅級的地形圖整體建庫方法，滿足了ArcGIS格式的基礎地形圖使用需求。

2 非符號化的地形圖表達

地圖符號是地圖的語言，是可視化表達空間地理信息的基礎工具。地圖的靈魂就是多樣化的符號，使地圖具有可讀性和美觀性[5]。模擬測圖階段，符號庫、線型庫、字體庫是不存在的，所有的地圖符號、線型和文字，都是由繪圖員一筆一筆繪制而成。“線劃”是地形圖的幾何基礎。數字化成圖階段，充分利用了計算機和成圖軟件的優勢，測繪采集的是特征點和特征線，地圖的表達效果則由以符號庫與線型庫為基礎的符號化方法來實現。若在成圖軟件，如AutoCAD、MicroStation等，采用軟件工具把地形圖的符號、線型和文字都炸碎，那么數字地形圖也成了類似模擬階段的基于線劃的地圖表達效果。如圖1所示的符號化的地形圖，共有5個要素:3個線要素，2個符號要素。若符號和線型炸碎后(如圖2所示)，5個地形圖要素就分解為多個基本的線劃要素。

圖1 符號化地圖 圖2 符號、線型炸碎

ArcGIS中可以采用這種方法組織和管理數據。在地形圖入庫前，將所有要素都炸碎，包括符號、線型、文字等，轉換進入數據庫后，再將同屬一幅圖的所有線劃要素組合成一個整體，實現地形圖的表達效果。

3 整體入庫方法

3.1 基本思路

地形圖整體入庫的基本思路是:在MicroStation或AutoCAD中將地形圖炸碎，包括符號、線型和文字等所有要素，刪除圖廓要素(圖幅信息以屬性方式存儲)；在ArcGIS中讀取地形圖數據的所有炸碎的線劃要素，生成Polyline，每幅圖對應一個Polyline對象；建立圖幅級的地理信息數據庫。

3.2 ArcGIS中的Polyline對象

Polyline(多義線)是相連或不相連的Path(路徑對象)的集合，如圖3所示。組成Polyline的Path對象都是有效的，Path不能重合相交或自相交。多個Path對象可以連接于一個節點，也可以是分離的。Path是連續多個Segment對象的幾何，每一個Segment通過首尾相連構成一條路徑[6]。

圖3 Polyline(線)對象

3.3 地形圖炸碎

地形圖一般都以CAD格式存儲，如DGN和DWG，MicroStation和AutoCAD都提供了炸碎幾何要素的命令，包括符號、文字、線型等。以MicroStation為例，炸碎線型的命令是“Drop Linestyle”，炸碎符號、文字等幾何要素的命令是“Drop Element”，只要通過二次開發調用這些命令即可。

引言:前置胎盤是臨床上常見的婦產科疾病之一,患者很容易引發產后出血,從而對母嬰的健康和生命造成嚴重威脅[1]。所謂兇險型前置胎盤指的是有過剖宮產史的產婦,再次妊娠為前置胎盤,并且胎盤附著在前次剖宮產愈合的瘢痕處,這是一種極度危險的產科并發癥[2]。近年來,隨著剖宮產的增加,該病癥的發病率也顯著上升。本位將通過對比兇險型前置胎盤與普通型前置胎盤的臨床癥狀,來加深對該病癥的認識,進一步了解臨床特點和妊娠結局。現就此做如下報道。

3.4 ArcGIS中地形圖生成

地形圖在CAD軟件中炸碎后，幾何要素的數量猛增。例如一幅中等復雜程度的1∶500地形圖，炸碎前幾何要素數量為2 000個左右，炸碎后達到15 000以上，若在ArcGIS中按要素組織和管理數據，龐大的數據量將嚴重影響系統的響應速度和顯示效率，其次也不利于數據的維護和更新。所以應該采用圖幅級的管理和組織方法，即每幅地形圖在ArcGIS中表現為一個要素(或一行記錄)。CAD格式地形圖要素生成Polyline對象的算法如下:

IFeatureCursor pcursor=pfcSrc.Search(null，false)；

IGeometryCollection plin=new PolylineClass()；

IFeature pfeat=pcursor.NextFeature()；

while(pfeat!=null)

{

IGeometryCollection pgeoms=pfeat.ShapeCopy as IGeometryCollection；

plin.AddGeometryCollection(pgeoms)；

pfeat=pcursor.NextFeature()；

}

IFeature pfeatc=pfcTo.CreateFeature()；

pfeatc.Shape=plin as IGeometry；

pfeatc.Store()；

3.5 屬性結構

地圖數據庫是將空間數據及其相關的屬性數據統一存放在標準的數據庫管理系統DBMS中，并且與DMBS中的表對應，即每個要素對應著表中的每一個記錄[7]。每個要素就是一幅完整的地形圖，也是一個Polyline對象。ArcGIS中，地圖數據則為一個Feature-Class(特征類)，即GIS圖層。屬性結構如表1所示。

屬性結構 表1

4 實際應用

為了完成全市公共廁所專題數據的普查和建庫任務，需要在ArcGIS環境中調用基礎地形圖作為背景，對采集的公共廁所位置和屬性信息進行數字化輸入，涉及范圍600 km2左右。地形圖數據采用本文介紹的方法進行建庫，即將DGN格式的地形圖進行炸碎處理，然后用開發的軟件完成建庫工作，如圖4所示。該軟件在ArcGISEngine平臺上開發，Engine是一套完備的嵌入式GIS組件庫和工具庫，使用它開發的應用程序可以脫離Desktop而運行[8]。

圖4 地形圖整體入庫

由于不用處理地形圖要素的拓撲關系和屬性輸入，建庫的自動化程度非常高，完全不需要人工干預。完成12 000余幅1∶500地形圖的建庫，僅用了3天時間。地形圖的表達效果基本能滿足使用需要，原始地形圖與ArcGIS格式地形圖表達效果的比較如圖5和圖6所示。

圖5 MicroStation地形圖

圖6 ArcGIS地形圖

5 結 論

本文針對ArcGIS格式地形圖的應用，提出了基于圖幅的整體建庫方法，并在實際工作中得到應用。實踐證明該方法實現了ArcGIS中基于線劃的地形圖表達，表達效果基本能滿足使用要求；無需符號化，數據響應速度和顯示效率高；地形圖建庫速度快，周期短，自動化程度高。但由于該方法的數據組織是基于圖幅的，失去了空間對象的特征，故只能作為數字地形圖背景使用。此外，地形圖要素的顏色及填充屬性無法再現，對地形圖的表達有部分影響。

[1] 張保鋼，楊伯鋼，張紅等.城市地形圖數據一體化建庫與聯動更新的數學原理[J].測繪通報，2011，3:56～59.

[2] 曹建成.ArcGIS下矢量數據快速出圖技術的實現[J].測繪標準化，2006，2:29～31.

[3] 馬英蓮，裴曉威，陳建軍.實現“一套數據兩種用途”技術路線的探討[J].測繪技術裝備，2004，6(2):27～29.

[4] 楊伯剛.城市基礎地形圖數據建庫技術方法研究[J].測繪通報，2005，9:44～46.

[5] 劉志軍，劉振民，張艷杰等.基于ArcGIS的空間數據符號化研究[J].海洋測繪，2010，1:59～61.

[6] 邱洪鋼，張青蓮，陸紹強.ArcGISEngine開發從入門到精通[M].北京:人民郵電出版社，2010，7:58～59.

[7] 施一軍.基于GIS技術建立地圖數據庫的構想和實現[J].測繪通報，2011，11:71～73.

[8] 曹一冰，江南，張毅等.基于ArcGISEngine的地圖模板化輸出[J].測繪通報，2011，7:61～63.

Whole Build Database M ethod and Its App lication of Topographic M ap Data Based on ArcGIS

Liu Hongjiang，Liu yuxia，He Zhenqun
(Hangzhou Geotechnical Engneering and Surveying Institute，Hangzhou 310012，China)

In Geographic Information System，fundamental geographic information data is generally represented such geometries as point，polyline or polygon and Its expression effect is implemented by themethod of symbolic feature.Due to the different to topographic map application fields，some only needs topographic map as a simply background，so the method of symbolizing fundamental geographic information data no longer applies.In this paper，sheet level whole build databasemethod based on ArcGIS platform is proposed，which algorithm is Designed and implemented，and application software is developed.So the topographic map feature’symbolization is avoided，and the topographic map’s expressing effect is realized in the ArcGIS environment.Thismethod has been applied in the practicalwork.

ArcGIS；topographicmap data；sheet level；whole build database

1672-8262(2013)04-60-03

P208.1

B

2012—10—19

劉洪江(1973—)，男，高級工程師，主要從事城市測繪與地理信息系統的技術工作。