利用ArcGIS模型構(gòu)建器實(shí)現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)整合的方法

林 璐，馬麗華， 陳延博 ，李少敏，楊曉鋒

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局第二地形測(cè)量隊(duì)， 陜西 西安 710054）

在基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)中，1:10 000比例尺數(shù)字線劃圖（DLG）是常見(jiàn)產(chǎn)品之一，Personal Geodatabase（MDB）是常見(jiàn)數(shù)據(jù)格式。在該產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，常見(jiàn)的數(shù)據(jù)檢查方式包括將測(cè)區(qū)內(nèi)分幅數(shù)據(jù)合并為一個(gè)完整、獨(dú)立的MDB數(shù)據(jù)文件。通過(guò)核查這樣一個(gè)覆蓋全測(cè)區(qū)范圍的MDB數(shù)據(jù)，可以方便查看一些在分幅數(shù)據(jù)下不易反映出來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題［1］。

ESRI公司推出的ArcGIS系統(tǒng)是當(dāng)前十分成熟的GIS生產(chǎn)、分析、應(yīng)用工具平臺(tái)。在ArcGIS系統(tǒng)下的ModelBuilder（模型構(gòu)建器）應(yīng)用程序，可用來(lái)創(chuàng)建、編輯和管理模型。而模型是ArcGIS為用戶(hù)提供的，將一系列地理處理工具串聯(lián)在一起，便捷高效地構(gòu)造和執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)單工作流［2,3］，避免了跨平臺(tái)可能因系統(tǒng)誤差造成的質(zhì)量問(wèn)題，降低了生產(chǎn)成本。

1 矢量數(shù)據(jù)整合處理思路

1.1 數(shù)據(jù)情況分析

需要整合的數(shù)據(jù)為1:10 000比例尺的分幅數(shù)據(jù)。每一個(gè)分幅數(shù)據(jù)中，其要素?cái)?shù)據(jù)分層及幾何類(lèi)型、要素屬性項(xiàng)名稱(chēng)與定義、數(shù)據(jù)分層的屬性項(xiàng)及排序，均是一致的。本次實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)分層為35個(gè)（AGNP、BOUA、LRDL、HYDP、VEGL、TERP等），包含點(diǎn)線面3種幾何類(lèi)型（P代表點(diǎn)、L代表線、A代表面）［4］。

1.2 數(shù)據(jù)整合要求

1）圖層合并。將不同MDB數(shù)據(jù)中名稱(chēng)相同的圖層合并在一起，存儲(chǔ)在一個(gè)MDB數(shù)據(jù)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)合并。

在ArcGIS中調(diào)用Data Management Tools下的Merge命令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)圖層合并，如圖1［5］。

圖1 工具箱中Merge命令位置示意圖

2）數(shù)據(jù)融合。在幾何類(lèi)型為線、面的數(shù)據(jù)層中，一個(gè)圖層數(shù)據(jù)中相鄰的兩個(gè)或多個(gè)幾何要素，表達(dá)同一客觀實(shí)體時(shí)，可將這兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立幾何要素融合為一個(gè)幾何要素。

在ArcGIS中調(diào)用Data Management Tools下的Dissolve命令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合。需要注意的是，“創(chuàng)建多部件要素”參數(shù)的設(shè)置，如不勾選將會(huì)創(chuàng)建復(fù)合要素實(shí)體［5］。這類(lèi)情況在基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)生產(chǎn)中被定義為數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題。

2 矢量數(shù)據(jù)整合實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)[6,7]

2.1 創(chuàng)建模型工具

本次實(shí)驗(yàn)基于ArcGIS Desktop10.1版本，通過(guò)ArcMap 或 ArcCatalog啟動(dòng) ModelBuilder（見(jiàn)圖 2），將所需要的地理處理工具進(jìn)行加載，通過(guò)ModelBuilder設(shè)置所有工具參數(shù)，包括數(shù)據(jù)輸入、輸出路徑等。迭代器由ModelBuilder自身調(diào)用。為方便遞歸計(jì)算，其中參數(shù)可以行內(nèi)變量形式設(shè)置。

圖2 ModelBuilder模型窗口

2.2 數(shù)據(jù)迭代

在ModelBuilder中進(jìn)行迭代時(shí)，可以在每次迭代中使用不同的設(shè)置和數(shù)據(jù)來(lái)反復(fù)執(zhí)行同一個(gè)過(guò)程。ModelBuilder中的迭代操作具有靈活性，用戶(hù)可以迭代整個(gè)模型，或只是重復(fù)執(zhí)行單個(gè)工具或過(guò)程。另外，同一個(gè)模型里面只能使用一次迭代器。如果需要多次迭代，可以將帶迭代器的模型加載到另一模型再進(jìn)行迭代。

通過(guò)迭代器實(shí)現(xiàn)上述Merge與Dissolve命令，對(duì)每一個(gè)MDB數(shù)據(jù)循環(huán)執(zhí)行，達(dá)到自動(dòng)化數(shù)據(jù)整合的目的。

2.3 模型參數(shù)與變量

在迭代器中，兩個(gè)模型參數(shù)“通配符”與“要素類(lèi)型”（見(jiàn)圖3）在一般處理中可以忽略或直接賦值。但如果要進(jìn)行復(fù)雜處理，直接參數(shù)賦值是不現(xiàn)實(shí)的，也是不自動(dòng)化的。如本次實(shí)驗(yàn)中“通配符”與“要素類(lèi)型”兩個(gè)模型參數(shù)需要進(jìn)一步遞歸獲取，即需要第二層迭代器實(shí)現(xiàn)。

在這種情況下，這兩個(gè)參數(shù)就被轉(zhuǎn)化為變量，變量通過(guò)自身遞歸，將計(jì)算的結(jié)果傳遞給下一層迭代器的模型參數(shù)中，完成一個(gè)大邏輯循環(huán)。本次實(shí)驗(yàn)中，“要素類(lèi)型”變量傳遞要素的幾何類(lèi)型特征，“通配符”變量傳遞要素圖層名稱(chēng)。

圖3 一個(gè)簡(jiǎn)單的迭代器組成模型示意圖

2.4 模型工具保存及驗(yàn)證

構(gòu)建好的模型可以保存在軟件的“工具箱”中，方便工具的調(diào)用和移植。本次實(shí)驗(yàn)為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合構(gòu)建了3個(gè)模型工具，即“通配符模型”實(shí)現(xiàn)通配符變量迭代，“要素類(lèi)型模型”實(shí)現(xiàn)要素類(lèi)型變量迭代，“數(shù)據(jù)整合處理模型”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的合并功能。

實(shí)驗(yàn)隨機(jī)選取兩幅相鄰的1∶10 000比例尺的分幅DLG數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。數(shù)據(jù)格式為MDB，均含35個(gè)數(shù)據(jù)圖層。數(shù)據(jù)A共包含11 828個(gè)要素，大小約13.1 MB；數(shù)據(jù)B共包含8 843個(gè)要素，大小約9.95 MB。實(shí)驗(yàn)環(huán)境為Windows 7操作系統(tǒng)，16 GB內(nèi)存；CPU為Intel Core i7 3.40 GHz；實(shí)驗(yàn)軟件版本為Esri ArcMap 10.1。

通過(guò)手工操作和利用模型工具，分別進(jìn)行兩個(gè)MDB數(shù)據(jù)的合并操作，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表1）。經(jīng)過(guò)比對(duì)，利用模型工具其效率遠(yuǎn)勝于手工操作，當(dāng)合并圖幅個(gè)數(shù)增加時(shí)，手工操作的效率將進(jìn)一步降低。需要注意的是，MDB數(shù)據(jù)有2 GB數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)的限制，在進(jìn)行自動(dòng)合并時(shí)要預(yù)估數(shù)據(jù)量，可以分批合并或選用文件地理數(shù)據(jù)庫(kù)（GDB）作為合并成果數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式。

表1 不同方法對(duì)比統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié) 語(yǔ)

利用ArcGIS的ModelBuilder可以方便、高效地實(shí)現(xiàn)MDB數(shù)據(jù)的自動(dòng)化整合，其開(kāi)放性使一個(gè)方案經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單微調(diào)就能適用于下一個(gè)生產(chǎn)項(xiàng)目。同時(shí)，操作人員只需簡(jiǎn)單編程基礎(chǔ)，就能實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)研發(fā)軟件同等的功效，為測(cè)繪一線生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率、控制產(chǎn)品質(zhì)量提供了高性?xún)r(jià)比的解決方案。

[1] 馮里濤，駱光飛，聶云峰，等．Geoprocessing技術(shù)在地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)量檢查中的應(yīng)用[J]．地理空間信息，2013,11(6):36-38

[2] 于中偉，邵楠，楊簡(jiǎn)．基于ArcGIS數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用研究[J]．測(cè)繪與空間地理信息,2012(增刊):87-88

[3] 楊志軍，譚玉屏，王建體，等．ArcGIS數(shù)據(jù)建模工具(ModelBuilder)應(yīng)用實(shí)例 [J]．山東林業(yè)科技，2014（44）:75-76

[4] 鄭鳳嬌，王祥．1:10 000地形圖(DLG)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的質(zhì)量控制與檢測(cè)[J]．地理空間信息,2009,7(1):91-94

[5] 邢超，李斌．ArcGIS學(xué)習(xí)指南-ArcToolbox[M]．北京:科學(xué)出版社，2010

[6] 田慶,陳美陽(yáng),田慧云．ArcGIS地理信息系統(tǒng)詳解(10．1版)[M]．北京:希望電子出版社,2014

[7] 丁華祥，唐力明．空間處理建模技術(shù)的概念和應(yīng)用—利用ArcGIS Model Builder工具實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換[J]．測(cè)繪通報(bào),2009(1):64-67