GIS圖層在空間數據處理管理與分析中的作用

張保君

(山東潤豐海洋工程咨詢有限公司，山東 煙臺 264003)

0 引 言

將GIS技術與城市建筑設計施工、社會突發性災害預防管理、生態環境監測等工作進行對接，可以實現基于空間數據處理的工作過程優化。在此過程中，可以采用對空間獲取數據的有效管理，進行數據形式的深化描述，以此滿足前端專題制作、設計繪圖需求[1]。同時，通過對空間數據進行“去分層處理”，可以為相關工作的實施，提供一個具有直觀性特點，具備可視化操作優勢的地質信息概念模型[2]。總之，在基于此項技術進行空間信息的處理時，可以在研究前，通過對圖層中不同層信息關聯度的分析、疊置處理操作，掌握細化的地理專題數據。

1 GIS圖層概述

GIS在技術領域內又被稱為地理信息系統，此系統在實際應用中，需要將終端智能化設備或PC及設備中的軟件與硬件作為運行支撐，通過對界面中軟件功能的滑動操作，收集并獲取地球表面分布在地理空間中的細致化信息數據，在完成對此部分數據的針對性采集后，對信息數據進行判斷、管理等處理，通過對處理后的數據進行集成便可以實現對地球表層信息的詳細描述[3]。可以認為在此過程中的GIS圖層是GIS的衍生設計成果，也可將其作為GIS中的一個細小分支，管理圖層中的數據信息，就是指對不同圖像數據屬性信息與位置信息的處理。

目前，在智慧城市建設與開發工程、地質災害與自然災害預測預防管理、土地與自然環境資源監測、地質測繪與勘察等工作中，都應用了GIS圖層作為工作支撐，使用GIS圖層為相關工作實施提供的信息疊加、數據分析等功能，可以實現對預測管理效果的強化[4]。例如，在進行智慧城市地鐵交通工程建設與開發時，可以輔助使用GIS圖層進行地鐵軌道線路的查詢，掌握不同地鐵在行駛過程中存在的空間關系(包括相交關系、背離關系等)。

2 GIS圖層空間數據特點

為了實現GIS圖層在更多工作領域內的廣泛應用，本章將對其空間數據的特點展開論述與分析。相關內容見表1。

表1 GIS圖層空間數據特點

綜上所述，完成對GIS圖層空間數據特點的分析，為后續對此類空間數據在市場內的廣泛應用提供幫助。

3 基于GIS圖層的空間數據處理管理

3.1 在全關系中的數據處理管理

基于GIS的空間數據處理管理過程并不是一個呈現獨立狀態的過程，在執行此方面工作時，需要將其與外部呈結構化特點的數據信息進行集成，或與外部其他系統內的信息進行對接，只有滿足此方面需求，才能確保處理管理過程滿足全關系處理需求。其中外部輔助系統的用例圖如圖1所示。

圖1 全關系數據處理管理中的外部輔助系統用例

在進行此方面工作時，應做好下述兩個方面的輔助工作。其一，將存儲在數據庫中的組織類數據作為管理標準與核心，分析其中其他數據與組織數據的關系，并對其關系進行范式處理，完成處理后，在數據庫內形成多個具有定量長度的數據信息記錄表[5]。而對于此過程中的關系數據而言，需要采用將關系數據與其他空間數據建立直接聯系的方式進行管理。當關聯性節點越多時，證明管理此數據需要的時間越多。其二，針對空間數組中的異化圖形數據，可以對其處理及管理前，進行數據格式的轉換，使其成為可以用二進制字節表示的數據。

3.2 在文件關系中的數據處理管理

除上述提出的管理內容，還需要將圖層數據與文件關系進行對接，基于文件關系層面，進行數據處理管理。早期時期，管理人員對數據處理過程進行管理時，會采用較為常規的混合管理模式，具有代表性的管理方法包括Arclufo管理[6]。但在基于GIS圖層的應用下，管理人員可以在執行此方面工作時，將可用于描述地質空間信息、地理特征的信息存在終端文件夾中，將對應信息的屬性存儲在關系數據庫中，以此種方式，建立一個在數據庫中具有特征標識特點的表格，將表格中存儲的內容作為描述空間數據的主要依據，實現對其的管理[7]。但在執行上述管理操作處理時應明確文件夾中的空間幾何數據與屬性類數據，兩者呈現一種獨立性特點，但要保證兩者在空間表達時具有一定關聯性，可以通過在其中建立OID的方式，使其具有獨立管理目標的同時，在空間表達時具有較強的關聯性。綜上所述，完成對此章節內容的研究。

4 GIS圖層在空間數據分析中的作用

4.1 數據分層作用

在應用GIS圖層時，針對空間數據當中已有的信息進行初步分析。針對與地理信息相關聯的各類元素主題圖件，完成對其的數據處理。同時，在實際應用中，可結合幾何化的方案實現對數據的自主分層處理。這一功能的主要作用是實現對圖形結構更加全面地掌握，以此為移動終端用戶提供更加直觀的空間數據分層處理結果。以手機程序當中的地圖類型軟件為例，在每一個此類型軟件當中都包含如圖2所示的結構。

圖2 GIS圖層空間數據一體化結構示意圖

在圖2所示結構的基礎上，當用戶在終端設備上需要對目的地進行搜索時，只需要在查詢窗口當中點擊“搜索”按鈕，并在GIS圖層的應用下，根據用戶的需要，為其提供相應的數據分層信息。在這一過程中，首先針對用戶輸入的搜索信息進行數據處理，并將處理后的結果帶入到地理空間坐標系當中，再在地理空間坐標當中完成到矢量的進一步轉化，從而進一步生成相應的數據[8]。在輸出查詢結果時，利用GIS圖層針對所有的數據信息，將其轉變為能夠在地理空間坐標系當中識別和應用的數據，并采用幾何化的方式，對地理劃分區域的圖形進行標記。通過上述方式，能夠讓用戶更加快速地完成對目的地的空間位置查詢，并為用戶提供到達目的地的路線方案。在這一過程中，每一個空間數據當中都有著其對應的GIS圖層。因此，通過對每個圖層的處理和管理，實現對空間數據的專業分析。

4.2 地圖編輯作用

在應用GIS圖層后，通常會采用分層的方式對其進行管理，以此實現對地圖編輯轉換中更加高效的分類，從而為其提供更便利的條件。GIS圖層應用下地圖編輯的基本流程如圖3所示。

圖3 GIS圖層應用下地圖編輯流程示意圖

按照圖3所示的流程，完成對地圖的編輯。在編輯時，首先，選擇需要進行編輯的GIS圖層，并獲取該圖層所在的工作空間；其次，判斷該工作空間是否與地圖數據庫連接成功，若成功則將工作空間打開，并對工作流進行設置；再次，對地圖圖形及各個屬性要素進行編輯，并判斷是否將該工作空間保留，若保留則將該工作空間的工作流存入到相應的地圖空間數據庫當中，若不保留則直接將對應的工作流刪除；最后，將工作空間關閉。

在實際操作的過程中，除了圖3所示的編輯內容外，還需要完成對地圖的比例縮放、效果渲染、干擾因素刪除等。在完成上述所有操作后，將各個要素合理地組合完成對地圖的編輯。若在這一過程中，采用傳統的編輯方式，往往在對地圖當中任意一個要素的更改時會造成地圖當中所有內容的改變，無法達到地圖編輯高效的效果。而在引入GIS圖層后，可將每一項需要進行編輯的內容劃分到不同的圖層當中，在每一個圖層當中都需要完成相應的編輯內容，以此通過專項的方式完成對地圖當中每一層結構的進一步呈現。在實際編輯的過程中，只需要通過對編輯工具的合理選擇，針對具體需要操作的圖層進行處理，以此能夠在不影響其他圖層中圖像結構的基礎上，實現針對性的圖層編輯，從而進一步提升對地圖編輯的效率。除此之外，在實際地圖編輯過程中，通過GIS圖層的應用能夠實現更加自由地修正和再編輯，進一步提升地圖編輯的效果。

4.3 制圖綜合作用

在引入GIS圖層之前，針對圖像的制作通常會采用二維或三維的形式完成。這兩種方式盡管能夠在一定程度上提升制圖的水平，但在實際應用的過程當中，這兩種制圖方式更加側重于圖像本身，對于圖像當中包含的各類文字元素和圖形元素等沒有進行過多涉及，并且針對各個元素之間的關系也沒有得到進一步的明確。在這兩種制圖方法的基礎上，應用GIS圖層能夠充分發揮其綜合制圖的應用優勢，并將原本機械化的制圖轉變為一種更加抽象的制圖。通過結合單一圖層制圖方式、不同圖層協調制圖方式等的相互融合，實現分層次作業，以此進一步加快制圖速度。除此之外，通過GIS圖層的應用可以在制圖的過程中，還能夠實現將局部空間圖像與整體空間圖像融合的效果。在實際應用中，這種方法使得制圖的難度得以降低。同時，將基于GIS圖層的制圖方法與其他制圖方法進行融合匹配，能夠進一步提升制圖產品最終的呈現效果，能夠為制圖的市場化發展提供更加有利的條件。

4.4 專題制圖作用

當前，隨著大數據技術應用得越來越廣泛，數據庫通常會存儲在云端環境當中，但由于該環境十分龐大，不能采用直接的方式對其進行數據處理和制圖操作。為了解決這一問題，引入GIS圖層，實現對圖像進行分層化處理，從而針對不同專題下的圖像分別完成制圖任務。在實際操作過程中，將對空間數據的處理和管理工作轉變為對多元圖層的處理和管理，完成對各個專題下的圖像編輯。在這種專題制圖模式下，針對圖層信息的選擇更加便利，并且能夠結合不同專題下的知識結構，構建全新的空間數據信息，從而進一步促進專題圖層的生成，形成一個良性循環。進一步分析得出，采用這種專題制圖的方法能夠為GIS圖層積累更多的數據資源，以此進一步增加GIS圖層當中的數據累積量，為后續制圖提供更強大的數據條件。

5 結束語

通過對GIS圖層的深度闡述，掌握此項技術在空間應用中的優勢與特點，為了在后續的深度研究中，進一步實現對多元性數據、多尺度性數據與多空間性數據的良好管理，應當在細化此次研究成果時，分析不同類型數據在空間表達中的點、線、面關系，并細化不同類型空間數據在表達中的關系，強化對分析目標整體識別的準確性，以此種方式，滿足市場內不同領域中空間數據分析處理的需求。