淺析ArcGIS在森林資源調查內業數據處理中的運用

陳星志，楊峰

（云南省林業調查規劃院，云南昆明 650051）

ArcGIS 獨特的空間數據模型及空間分析等功能在林業數據空間位置分析、屬性關系分析中得到廣泛應用，特別是在內業處理過程中的便捷操作，不但能減少重復操作、提高工作效率，更能實現數據“一體化”，更好地為各級林業工作服務。

1 ArcGIS 簡介

ArcGIS 是美國ESRI 公司集近40 年GIS 研發之經驗，奉獻給用戶的一套從低到高、可無縫擴展的GIS 平臺系列產品。ArcGIS產品建立在工業標準之上，不但功能強大、使用方便，而且界面友好，可以滿足不同層次的用戶需求。ArcGIS 能夠支持超大數據量的存儲和用戶對響應效率的需求，ArcGIS 系列產品具備的核心技術，為系統資源的共享、系統的無縫升級、數據和應用功能的平滑移植提供了有力的保障。全新的ArcGIS 系列軟件不僅有著完善的可擴展的體系結構，而且在保留原來強大功能的基礎上，界面風格更加簡單友好，易于使用。同時ArcGIS 具有公共組件庫，詳盡的文檔和例子代碼，使開發ArcGIS 變得異常簡單，ArcGIS數據倉庫具有海量數據的存儲企業級信息系統以及社會級信息系統，用來存儲和管理所有的空間和屬性數據，具備海量數據的存儲和管理能力[1]。

2 ArcGIS部分功能運用

2.1 空間校正操作

在調查數據過程中，由于矢量數據和影像數據會出現坐標不一致或者需要進行投影坐標的情況，需要對矢量數據進行校正，如果矢量數據分布范圍較廣且零散時容易出現局部位置與現地不準確的情況，校正好局部區域后再校正其他區域時會出現位置偏移現象，為減少矢量重復校正次數，方便再次使用映射文件，可以依次地對每個區域的矢量進行空間校正，并依次將校正后的映射文件保存，再次使用時直接導入映射保存文件，既可以再次完成矢量的校正。具體操作步驟如下：打開空間校正選項并將矢量數據設置為校正數據，校正方法為變換—仿射，點擊新建位移工具并選取控制點完成鏈接，同時將鏈接文件進行保存。

2.2 分式標注操作

在制作有關專題圖的過程中，需要對相關因子在圖上進行標注，簡單的標注只需按照常規標注即可達到標注效果，但有些涉及分式標注，例如采伐設計圖。為減少不同項目標注方式的重復操作，方便以后再次使用，可以在圖層屬性“標注表達式”中輸入以下代碼：""&vbNewline&[面積] &"-" &[蓄積]&"-"&[出材量]，點擊保存為“Esri標注表達式文件”，再次標注其他矢量圖層時直接點擊“加載”保存好的“Esri 標注表達式文件”既可呈現標注效果。在此代碼中[小班號]，[優勢樹種]，[采伐方式]，[面積]，[蓄積]，[出材量]為矢量屬性表中的字段名稱，“&”為鏈接符，“vbNewline”作為換行函數，為下劃線表達式，“/”為分數線表達式。形成圖1效果：

圖1 標注后效果

2.3 數據驅動頁操作

在內業處理過程中，有多種分幅操作的布局視圖，如果每個圖幅做一個ArcGIS 工程文件，不僅容易出錯，加大工作量的同時更容易造成出圖效果不佳的情況，造成時間和精力的浪費，工作效率不高等問題，針對批量出圖的需求，可使用數據驅動頁進行批量操作；具體操作如下：在布局視圖中根據實際需求設置好比例尺和圖幅效果，形成專題圖模板，然后在“文件”選項中找到“頁面和打印設置”中的“數據驅動頁面”，同時啟用“數據驅動頁面”然后選擇所需分幅的圖層和名稱字段，其次在“數據框”屬性中根據需求顯示相關內容，亦可在“排除”選項中顯示相關內容。在頁面文本中添加所需內容，既可批量導出不同的圖幅，如圖2所示。

2.4 定義查詢操作

在ArcGIS 中，查詢表達式用于選擇要素和表記錄的子集。在制作不同的森林表達類型符號時，需要對每個不同類型的表達式進行篩選，如果遇到項目類型復雜，重復次數較多的情況時，在進行下一項定義查詢時會覆蓋之前查詢的內容，造成工作冗余，這時可以通過將相關查詢表達式保存為.exp 文件格式。遇到類似查詢表達式時，通過保存的路徑直接加載保存好的.exp文件即可生成類似的相關符號類型。

2.5 設置數據源的操作

在兩個制圖工程文件中，如果不用矢量數據屬性類型，字段內容基本一致，可以通過更改一個工程文件的數據源進行不同符號類型匹配操作；具體步驟如下：點擊圖層屬性中的系統符號通過類別中的值設置添加所有值進行相同字段的分組操作，并設置好當前符號內容，保存好當前工程文件，通過“設置數據源”改換所需數據即可生成相同的地圖符號。

2.6 系統符號引用

在ArcGIS 制圖符號中可以根據制作好的“.Style”文件進行匹配，自動生成不同的符號表達式，具體操作步驟如下：點擊圖層屬性，找到類別中的與樣式符號匹配選項并選擇值字段進行匹配，然后點擊匹配符號即可生成與樣式符號庫內容中的一致的符號表達式。

2.7 拓撲概念和拓撲規則操作

拓撲是指空間數據的位置關系，地理對象的拓撲關系，主要有相鄰，重合、連通。拓撲的主要功能就是保證數據質量，但是拓撲本身不能自行的處理數據，拓撲規則具體操作步驟如下：在目錄窗口下點擊新建文件個人地理數據庫或者文件個人地理數據庫新建“要素數據集”并將需要進行拓撲處理的數據導入到地理數據集中，如果沒有坐標系需要對“.shp”文件進行坐標系的定義，點擊要素數據集右鍵選擇新建拓撲，勾選要參與到拓撲中的要素類，然后指定拓撲規則，并進行驗證，如需添加要素和添加拓撲規則時在拓撲屬性中進行添加，點擊“錯誤”并生成錯誤信息，同時打開拓撲編輯器在錯誤檢查器中顯示拓撲錯誤，并進行驗證，在拓撲處理中針對不同類型的矢量圖層，可以在arctoolbox工具中進行“修復幾何”、“要素轉面”、“刪除相同的”、“打斷相交線”等操作減少拓撲錯誤。

2.8 空間數據連接

空間連接指根據要素的相對空間位置將連接要素中的行匹配到目標要素中的行，默認情況下，連接要素的所有屬性會被追加到目標要素的屬性中并復制到輸出要素類。例如：將一個矢量的屬性按照空間位置疊加在另一個矢量中時就可以采取這些方法。具體操作如下：點擊疊加分析中的空間依次輸入目標要素和連接要素，保存生成的矢量即可，如下圖所示將“地類”屬性內容添加到另一個矢量中，如圖3所示：

圖3 空間連接前后

2.9 “標識”操作

在森林資源調查中，需要將一些相關圖層矢量屬性疊加到目標矢量中，最終在目標矢量中反映林地資源的相關屬性。例如，將保護區、公益林、林地“一張圖”、林改、退耕還林等矢量數據中的屬性內容按照地理位置疊加分析到目標圖層中，即可采用標識操作進行批量處理。具體步驟如下：打開Arctoolbox，找到分析工具下的疊加分析點擊“標識”工具，依次進行輸入要素和標識要素的輸入，即可達到標識效果；如圖4所示：

圖4 標識前后

3 功能優點

一是保存好空間校正后的鏈接文件，再次使用時直接打開此鏈接文件，可以對矢量進行局部位置的校正，以此來減少內業處理的工作量，達到事半功倍的效果。

二是在標注過程中可以實現依次標注，多次使用的效果。

三是數據驅動頁可以幫助用戶更加輕松，更加便捷的批量生產某類特定的專題圖，只需要配置好一副專題圖的模板即可。

四是圖層數據源更換操作，工程文件可隨意拷貝，不影響相應符號的生成。

五是在常見的拓撲規則中，可以將拓撲規則進行保存，遇到相同的拓撲檢查時可以直接進行拓撲規則的加載使用。

六是空間連接操作和標識操作可以根據各個矢量的空間位置進行字段屬性內容賦值，不用逐一的通過手動添加相關字段相關內容。

4 注意事項

4.1 空間校正

空間校正時須有3 個以上控制點；空間校正一般需要矢量在編輯狀態下進行校正，同時注意校正方法的使用。

4.2 標注要素

在標注要素過程中可以根據實際需要對標注字段進行替換，在標注字段過程中通過“追加”的方式進行字段的標注和替換，不能以雙擊的方式進行字段的添加，矢量數據中的字段名稱需和標注表達式中的名稱一致，在小班標注過程中也可以通過放置屬性中的放置和沖突檢測對標注樣式進行更改，也可以通過“符號”中的“編輯符號”，“格式化文本”調整字符間距和字符寬度，已達不同比例尺下標注效果的美觀。

4.3 數據驅動頁操作

在數據驅動頁操作中，代碼為根據矢量數據中的字段內容自動生成標題欄名稱。涉及包含兩個以上圖層時，在數據驅動頁界面選擇圖層時注意相互之間的包含關系，在導出地圖時需要保存為.pdf格式，同時注意勾選“頁面范圍”，如果矢量數據存在橫向和縱向不一致時，可根據實際情況進行調整。

4.4 圖層數據源更換

在圖層數據源更換操作中，注意兩個矢量文件的坐標系需要一致。

4.5 系統符號的引用

在系統符號引用過程中，與樣式中的符號庫匹配時，字段名稱和屬性內容，必須跟樣式中的符號庫字段內容和屬性內容一致，否則會出現匹配不上或者匹配不完整情況。

4.6 拓撲操作

拓撲操作過程中，做數據，盡可能地保證數據沒有拓撲錯誤，而不是先做數據，拓撲處理前一定要將數據備份，盡量不要改變拓撲的容差（選擇系統默認的容差值），“.Shp”文件不能直接進行拓撲檢查。

4.7 空間連接

空間連接操作中，如果小班數據量不一致或者兩個矢量沒有公共唯一字段時，可以采取將所需字段的通過要素轉換為點，在根據空間數據連接進行操作，可以達到屬性一一匹配的效果。

5 結語

ArcGIS 軟件在森林資源調查內業處理過程中，較好地實現了數據的空間地理位置分析、屬性關系分析，較多一次成型，重復使用功能解決了操作復雜的問題，對于保證調查質量、提高調查效率大有裨益，同時也遵循了目前森林產業發展信息化的總體方向，應用前景和應用價值良好，因此值得在更廣的范圍進行推廣與運用。