基于ArcGIS的電子航道圖數據處理方法研究

余洪濤

摘 要：該文針對接邊的一系列技術問題進行探究，在總結接邊制圖經驗的基礎上，解決沖突，優化操作流程，從而保證了長江電子航道圖的更新效率和質量，為港行管理部門及船舶用戶提供更加流暢、準確、實時的長江電子航道圖信息。

關鍵詞：ArcGIS 電子航道圖 數據處理 接邊

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（b）-0044-02

“十二五”時期，長江電子航道圖系統建設是信息化建設的重點，也是實現長江航道現代化的關鍵所在。因為長江地域范圍廣，具有水位、水下地形變化頻繁特點，所以長江電子航道圖的更新頻率相對較高、數據量相對較大。而每一次數據更新，都會涉及到新舊數據的接邊。這就要求編輯員在接邊的過程中，有高質、高效的接邊技術，進而保障每一圖幅內及圖幅與圖幅間的流暢性和時效性。然而，在ArcGIS環境下，需多用戶同時對一個中心數據庫進行編輯，因此接邊范圍內的同一物標（例如岸線、陸地區、命名水域等）產生沖突的問題時有發生。同時，接邊存在大量的重復性操作，例如，切斷等深線和合并等深線等，花費了大量的生產制作時間。因此，有必要針對接邊的一系列技術問題進行探究，并在總結接邊制圖經驗的基礎上，解決沖突，優化操作流程，從而保證長江電子航道圖的更新效率和質量，為港行管理部門及船舶用戶提供更加流暢、準確、實時的長江電子航道圖信息。

1 長江電子航道圖數據生產平臺

1.1 接邊編輯軟件

預處理數據編輯軟件采用EPS。它的中文名稱是清華山維。英文名稱是Extend Geographic Platform of Sunway。在長江電子航道圖預處理中，使用北京54坐標。主要處理外業采集的原始測繪數據，包括水深地形數據和地物數據等。最終導出shape格式文件。長江電子航道圖編輯軟件采用ArcGIS。在長江電子航道圖源數據編輯中，使用WGS84坐標。主要編輯水深地形數據、地物數據及航標數據，并導出最終的000.文件，即長江電子航道圖。EPS和 ArcGIS是適用于長江電子航道圖生產的應用軟件。它們的兼容性是通過物標層變換、坐標轉換實現的：首先，把EDB文件通過事先建立的清華山維編碼與S-57物標對應關系表進行層變換后，轉換為shape文件。然后利用ArcGIS中的山維數據入庫工具導入shape文件，最后在ArcGIS中選擇所在的度帶，程序會根據帶所在的坐標位置自動將北京54坐標轉變成WGS84坐標。兩個編輯軟件的兼容使整個生產流程環環相扣，也為預處理編輯員和源數據編輯員提供了相對獨立的操作環境。

1.2 接邊特點對比

EPS軟件接邊的勾繪效率高，勾繪線條圓滑美觀，質檢腳本齊全。但是沒有批量合并功能。ArcGIS軟件接邊具備批量等深線賦值，批量合并等深線、深度區等功能。但是等深線只能以直線勾繪，圖幅效果不美觀。在總結接邊經驗的基礎上，充分利用EPS環境下等深線勾繪效率高、線條圓滑美觀的優勢，完成大部分的等深線、岸線接邊工作。充分利用ArcGIS環境下批量合并的功能，完成等深線、深度區、陸地區、命名水域要素的接邊。

2 問題分析

2.1 原始數據分析

長江重慶航道局管轄605.4 km，其分為庫區、回水變動區、自然河段特性、航道條件各不相同。河道內要素變動頻繁，航道處于動態變化之中，通航環境復雜。因此，為了保障船舶航行安全，要求長江電子航道圖具備較高的更新效率、大數據量的更新；要求電子航道圖生產系統具備多比例尺圖幅快速接邊的能力。另一方面，預處理數據是按照區域局下屬的各個航道管理處分時段提交，經常會出現數據集中提交的高峰作業期。因此，要求源數據編輯員有高效率、高質量的數據編輯能力。

2.2 接邊沖突分析

在數據庫更新中，常常采用分要素更新的方法，根據不同類型地理要素的變化程度確定其合理的更新周期，從而引起不同地理要素類的更新周期的不一致。因此在接邊時，也需要保證各個要素之間的空間地理關系的正確性，例如拓撲關系。

2.3 接邊分類分析

長江電子航道圖的接邊按照時效性可分為：與實時數據接邊和與歷史數據接邊。按比例尺接邊可分為：同一比例尺接邊和不同比例尺接邊。按照水道性質劃分，可分為：重點水道接邊和長河段水道接邊。如何操作才能使電子航道圖實現高質量接邊，合理利用編輯工具、合理安排工作流是首先要解決的問題。

2.4 接邊質檢分析

接邊質檢包括等深線的質檢和點線關系的質檢。等深線的質檢重要的一環是檢查等深線是否無縫連接。然而人工判斷的能力有限，而且花費時間較長。用腳本實現智能質檢可有效提高質檢的手段。點線關系的質檢重要的另一環是檢查水深點和等深線的位置關系是否正確。通過怎樣的途徑實現這一檢查也是至關重要的。總的來說，如何合理利用編輯工具、合理安排工作流是首先要解決的問題。

3 解決方案

3.1 隔斷接邊處等深線和深度區從而減少沖突

在ArcGIS環境下編輯制圖的過程中，兩位編輯員編輯同一要素時，接邊處出現沖突的現象十分頻繁。出現沖突后如何解決以及如何避免沖突，一直是ArcGIS中接邊亟待解決的問題。經測試表明，假設編輯員甲和乙分別編輯A版本和B版本，通過提升A編輯版本的控制域，可以有效避免沖突。編輯員甲更新范圍的等深線、深度區刪除后，提交到Default版本。乙再從基于A版本的Default版本生成附屬的子版本B。這樣，通過隔斷接邊處等深線和深度區，提升A版本的控制域，就可以避免編輯員編輯同一物標要素，從而減少A和B接邊的沖突。如圖1。

3.2 按ENC圖框切，不會出現馬蹄形線的問題（適合大范圍更新）

在提交的預處理數據中，等深線要求連續的。而且有時一段區域局航道管理處的數據可能覆蓋多個ENC。這樣易導致下一次更新時，兩名編輯員編輯同一等深線要素，從而產生沖突。如圖2。

另外，在提取ENC圖框內數據的時，會帶出冗余的馬蹄形數據。如圖3。

因此，為了適應大范圍數據的更新，同時保證出圖的質量，可以采取以ENC圖框為單位切斷要素的方法。從而從源頭上抑制馬蹄形冗余數據的提取，保證出圖質量。

3.3 優化工作流，提高制圖效率和質量

EPS和ArcGIS兩種軟件的勾繪速度和智能程度不一樣，因此，在綜合考慮工作流和側重點方面，總結現有經驗的基礎上，提出長江電子航道圖接邊的工作流：

（1）執行EPS中的等深線質檢。（2）取合并的新舊等深線導成shape文件。（3）將更新范圍的歷史等深線、深度區刪除，將已刪除舊數據的版本提交到ArcGIS的DEFAULT版本中。（4）告知相鄰命名水域的編輯員開啟DEFAULT的子版本開始編輯，并留一條范圍線。（注：此條范圍線相當于分界線，范圍線以外的不能更改，以免出現沖突）。（5）將導出的shape文件導入ArcGIS，并進行編輯。（6）ArcGIS相鄰區域編輯完成后，提交到DEFAULT版本中。（7）由一名編輯員開啟新的DEFAULT子版本，進行合并等深線、深度區、解決沖突等。（8）當沖突出現，例如岸線、陸地區和命名水域，則采用其中一種版本。再由一名編輯員恢復被忽略版本的正確數據。（9）執行ArcGIS自帶質檢工具質檢。（10）導出ENC。（11）執行第三方質檢。

3.4 “點線關系檢查”等工具條的開發，提高接邊質檢效率和質量

除了在EPS的第一次檢查以外，在ArcGIS中也需要對接邊進行第二次的質檢。如何將在ArcGIS中的質檢問題定位到EPS中，進行重新接邊，是質檢中面臨過的一個關鍵問題。通過開發“點線關系檢查”工具條，實現了ArcGIS環境下的第二次質檢，并且通過回溯到EPS中定位，重新編輯，從而節省了編輯時間，提高了制圖效率。

4 接邊技術的應用

4.1 針對不同數據時效的應用

如表1所示。

4.2 針對不同水道的應用

（1）重點水道接邊。

重點水道的特點：重點水道多為局部更新，其更新頻率相對頻繁，與實時數據接邊較多接邊技術實現過程：見4.3工作流關鍵技術：①隔斷接邊處等深線和面。②接邊處質檢：“懸掛線頭檢查”。

（2）長河段接邊。

長河段的特點：長河段多為大范圍更新，更新頻率為階段性更新，與歷史數據接邊較多接邊技術應用：直接在ArcGIS中接邊。

4.3 不同比例尺圖幅的應用

多邊形的生成是生產多比例尺多邊形圖幅的必要環節。多比例尺多邊形圖幅能夠在不同程度的細節上和不同題材下直觀顯示分類數據。在長江電子航道圖中，就存在一個ENC里2個比例尺數據的情況。而在ArcGIS中編輯狀態開啟時，只能編輯一個比例尺數據。在這種情況下，編輯員首先用一種比例尺A編輯，然后切斷兩種比例尺范圍。換到比例尺B環境中，選中所有B比例尺要素，把比例尺改成B。就實現了同一圖幅中不同比例尺數據的接邊工作。

4.4 “合并”、“等深線賦值”等工具條的應用

接邊編輯中存在大量的重復工作，例如等深線的接邊。在ArcGIS環境中，可以充分利用工具條，實現批量操作，從而簡化操作流程，提高接邊效率。例如，利用“合并”、“等深線賦值”工具條，進行等深線的接邊。接邊實現的過程為：（1）創建等深線，捕捉連接待接邊等深線。（2）重復連接等深線。（3）給新創建的等深線批量賦值。（4）批量合并等深線。

5 結語

接邊工作是長江電子航道圖更新的必要環節，而電子航道圖更新方法的優化可以有效提高長江電子航道圖更新效率和質量，使之滿足長江電子航道圖高頻率更新的需求。自長江電子航道圖生產系統的成功試運行以來，長江電子航道圖生產量由2012年的390余幅增長到2013年的570余幅，增長率達到46%。這充分表明了長江電子航道圖生產、制作、更新等效率的顯著提升。本文通過階段性地總結接邊制圖經驗，分析接邊的關鍵技術，提出了在ArcGIS平臺下的接邊解決方案，制定了接邊生產流程，開發了與接邊相關的質檢腳本，實現了長江電子航道圖的快速高質量接邊工作。AcrGIS平臺下長江電子航道圖的接邊解決方案，可為長江電子航道圖的快速更新產生更為有效的成果。

參考文獻

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