ArcGIS中數(shù)字化地形圖快速入庫的方法與技巧

城鄉(xiāng)院(廣州)有限公司 湛詩敏

為了進一步提升當前數(shù)字化地形圖建設(shè)的質(zhì)量，利用先進的信息技術(shù)實現(xiàn)地形圖數(shù)據(jù)庫建設(shè)，已經(jīng)成為了多方關(guān)注的重點，本文要通過分析ArcGIS中的數(shù)字地形圖快速入庫方式進行分析，解決了傳統(tǒng)DWG文件無法入庫的難題。建立在直接轉(zhuǎn)換、映射法以及SpatialETL工具的基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換利用對比分析的方式，選擇ArcGIS軟件配合工具打造格式轉(zhuǎn)換通道，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的快速入庫，同時也可以通過數(shù)據(jù)預(yù)處理辦法、數(shù)據(jù)融合以及要素編碼等相關(guān)技術(shù)，進行數(shù)據(jù)全面性以及完整性的控制，從而快速地構(gòu)建數(shù)字化地形圖。

隨著當前信息技術(shù)發(fā)展水平的不斷提升，數(shù)字地球方案已經(jīng)成為社會發(fā)展的重點內(nèi)容，主要指的是針對測繪行業(yè)進行改革應(yīng)用數(shù)字技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)，打造智能化的地形圖數(shù)據(jù)庫，將其作為測繪成果的轉(zhuǎn)化依據(jù)，同時也可以發(fā)揮信息資源共享的作用。但是綜合實際情況來看，數(shù)字地形圖轉(zhuǎn)化期間涉及到了大量的數(shù)據(jù)入庫，而不同數(shù)據(jù)的格式有一定的差異性，不同的測繪軟件導(dǎo)出的成果文件也存在較大差異，因此構(gòu)建具有兼容性以及普適性的數(shù)字地形圖入庫方法，能夠為當前的數(shù)字城市建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。因此文章以理論分析法以及文獻研究法作為主要方式，結(jié)合數(shù)字地形圖入庫技巧進行探索，分析不同的入庫方式，確保可以為當前的測繪領(lǐng)域建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

1 基礎(chǔ)背景及理論分析

綜合當前城市化發(fā)展的實際需求來講，為了進一步提升區(qū)域規(guī)劃的合理性，加強既有土地的利用價值，利用測繪工具打造數(shù)字化地形圖，已經(jīng)成為了多方關(guān)注的重點。而數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)本身的應(yīng)用范圍較廣，能夠作為最基礎(chǔ)的測繪成果應(yīng)用于城市發(fā)展建設(shè)中是地理信息數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的重點任務(wù)。而綜合我國當前的數(shù)字化地形圖規(guī)劃情況來看，要建立在滿足城市規(guī)劃以及施工建設(shè)等多項需求的基礎(chǔ)上，還需要具備數(shù)據(jù)統(tǒng)計、管理、分析的功能[1]。除此之外建立在智能化軟件升級的基礎(chǔ)上，當前應(yīng)用于數(shù)字測繪作業(yè)的軟件和工具較多，不僅要滿足CAD軟件DWG格式文件、GIS軟件 SHP格式文件的實際入庫需求，還需要及時對接測繪部門的用途習(xí)慣以及使用需求。

除此之外，隨著近些年城市發(fā)展測繪工作的不斷創(chuàng)新，將原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一入庫，也成為了數(shù)字地形圖發(fā)展的難點之一，這其中利用傳統(tǒng)手段構(gòu)建的DLG數(shù)據(jù)，也需要綜合當前的GIS數(shù)據(jù)格式和規(guī)范進行轉(zhuǎn)換，然后統(tǒng)一進行入庫管理。然而結(jié)合實際情況來看，大部分的線畫圖數(shù)據(jù)較多，且內(nèi)容較為復(fù)雜，在進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程中，耗時較長且轉(zhuǎn)換困難，這導(dǎo)致數(shù)字化地形圖的精準入庫受到限制，繼而直接影響城市發(fā)展的智慧建設(shè)。

2 ArcGIS中數(shù)字化地形圖入庫方法

秉承著兼容性以及靈活性的特點，當前地理信息系統(tǒng)是城市建設(shè)規(guī)劃的核心，建立在數(shù)字地球以及數(shù)字中國的基礎(chǔ)上打造了智慧城市測繪體系，并且廣泛應(yīng)用于地理國情監(jiān)測、環(huán)境評估、水利水電、災(zāi)害預(yù)警、城市規(guī)劃建設(shè)、國土資源管理等方面。ArcGIS是一款應(yīng)用于當前社會各領(lǐng)域的智能化數(shù)據(jù)管控平臺，可以直接提供地圖制作、數(shù)據(jù)管理、信息整合、信息共享、數(shù)據(jù)發(fā)布、消息推送等服務(wù)[2]。為了進一步提升該項平臺體系的實際應(yīng)用價值，建立在具體應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上進行了拓展，打造了SpatialETL工具。不僅擁有了強大的數(shù)據(jù)傳輸和操作能力，也可以在大量的數(shù)據(jù)中，快速地提取目標數(shù)據(jù)，并且進行拆分合并處理。具有極高的自動化程度，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化速度較快且效率較高，可以進行批量生產(chǎn)和作業(yè)。

當前社會，測繪領(lǐng)域多元化發(fā)展為了進一步滿足數(shù)字城市地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)的要求，綜合測繪地形圖入庫進行分析，可以將原始的各種軟件測繪結(jié)果轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一的格式，能夠集中進行轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合，相關(guān)技術(shù)如下。

2.1 直接轉(zhuǎn)換法

直接轉(zhuǎn)化法主要是通過修改原有CASS配置文件的方式，將DWG格式的文件轉(zhuǎn)化成SHP格式的文件。從實際應(yīng)用角度來講，需要在CASS在系統(tǒng)目錄中額外添加新的配置文件，這其中配置文件的類型涉及到了圖元索引、屬性表等相關(guān)信息。圖元索引又涵蓋了圖層、編碼、圖元等數(shù)據(jù)信息。屬性表則主要指的是不同圖層的具體結(jié)構(gòu)以及屬性。需要綜合入庫的具體標準，以及當前的相關(guān)規(guī)范合理的進行文件參數(shù)的調(diào)整，確保Cass軟件最終能夠直接輸出SHP格式的指令，由此便完成了數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。

2.2 FME映射法

該種方式主要是以空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)為依托打造的轉(zhuǎn)換體系，這是一種較為完整的ETL解決方案。為了確保該方案具有普適性以及可行性，需要融合OpenGIS組織語義轉(zhuǎn)換來構(gòu)建新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換體系，并不是單純的將數(shù)據(jù)格式進行調(diào)整，而是實現(xiàn)數(shù)據(jù)重構(gòu)，這其中涉及到了近250余種不同的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模型，能夠有效應(yīng)用于當前的多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換作業(yè)中。綜合具體的應(yīng)用來講，首先需要了解DWG格式以及SHP格式的實際特點，并且通過構(gòu)建FME語義映射規(guī)則，讓原始數(shù)據(jù)集和目標數(shù)據(jù)值之間構(gòu)建關(guān)系，要結(jié)合邏輯關(guān)系進行數(shù)據(jù)調(diào)整，除此之外由于原有的FME無法直接進行屬性字段曲度的拓展，需要額外增加my MFE插件進行輔助調(diào)整，實現(xiàn)圖形樣式以及注記參數(shù)的取讀。

2.3 SpatialETL工具

該工具是ArcGIS系統(tǒng)下的附屬性工具，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)取、轉(zhuǎn)換、加載、處理。其最大的優(yōu)勢是可以結(jié)合不同用戶的實際需求打造具有針對性的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型，用戶可以結(jié)合自身的使用需求進行自定義設(shè)計，尤其是針對數(shù)據(jù)量最為龐大的任務(wù)，利用這種方式可以實現(xiàn)大批量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化效率較高，同時速度較快。從其實際應(yīng)用角度來講，該工具可以結(jié)合用戶定義的規(guī)則，將需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)從原有的DWG格式轉(zhuǎn)換到SHP格式（如圖1所示），能夠快速地進行目標數(shù)據(jù)的獲取，最終完成快速入庫。

圖1 SpatialETL工具數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程Fig.1 SpatialETL tool data conversion process

綜合以上三種方法的實際使用優(yōu)勢和弊端角度來講，首先通過直接轉(zhuǎn)換法進行轉(zhuǎn)換，雖然操作較為簡單，但是需要人工進行持續(xù)性干預(yù)，這樣才可以避免細節(jié)出錯也會影響工作效率以及最終的轉(zhuǎn)換質(zhì)量，因此通常應(yīng)用于小體量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化中，不適合工作量較為龐大的作業(yè)項目。映射法進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是當前應(yīng)用較為廣泛的方式，但是其屬于自主研發(fā)系統(tǒng)操作較為復(fù)雜，另外研發(fā)的成本較高。SpatialETL工具應(yīng)用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，可以進行自定義處理，同時也可以有效應(yīng)對大批量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動化轉(zhuǎn)換。因此當前絕大部分的數(shù)字地形圖入庫都以SpatialETL工具為依托進行轉(zhuǎn)換工作的處理。

3 數(shù)據(jù)入庫

在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化結(jié)束之后，還需要進行數(shù)據(jù)入庫，為了進一步提升以下論述的科學(xué)性，本文依據(jù)某工程中的1∶500數(shù)字地形圖，數(shù)據(jù)入庫工作作為參考依據(jù)結(jié)合具體的應(yīng)用條件及需求進行分析。

3.1 進行數(shù)據(jù)預(yù)處理的操作

3.1.1 源數(shù)據(jù)處理

本項目的入庫數(shù)據(jù)源為1∶500的DLG數(shù)據(jù)，其中包含了測量區(qū)域中的基礎(chǔ)控制點、交通系統(tǒng)、水系統(tǒng)等相關(guān)細節(jié)。從信息的表達方式來講，通常以點和線為主，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字線劃圖，會存在較多的點線要素未連接以及線懸掛問題。另外圖層不規(guī)范也會直接導(dǎo)致最終的入庫成果，圖層多余或者存在空圖層情況。因此在實際入庫期間，可以直接分析圖層是否存在正確性，利用既有的邏輯命令進行自動化檢查，刪除其中的重復(fù)圖層并且進行細節(jié)調(diào)整。需要注意的是，若在刪除操作執(zhí)行的過程中存在操作無法生效的問題，可以配合Purge指令進行強制執(zhí)行。

3.1.2 要素編碼

從數(shù)據(jù)入庫的本質(zhì)上來講，主要是將CASS軟件下導(dǎo)出的DWG格式的數(shù)據(jù)順利地轉(zhuǎn)化成 SHP數(shù)據(jù)，然后進行數(shù)據(jù)儲存。這其中需要針對不同的要素進行編碼，這樣才可以有效指明不同要素所代表的具體內(nèi)容，尤其是在 DLG數(shù)據(jù)中，不同的地物信息都由不同的要素代碼來表示，那么在GIS軟件中，就需要結(jié)合數(shù)據(jù)要素編碼進行統(tǒng)一編碼，確保數(shù)據(jù)要素不丟失，同時能夠在編碼的過程中進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。打造獨一無二的數(shù)據(jù)編碼，有利于后期進行數(shù)據(jù)查詢分析以及采集。在這個過程中，具體的編碼結(jié)構(gòu)可以結(jié)合不同地區(qū)的實際分類編碼規(guī)范進行分析。

3.1.3 數(shù)據(jù)分層

數(shù)據(jù)分層主要指的是不同地物類型進行數(shù)據(jù)信息的分化，例如，在數(shù)字地形圖入庫的過程中，將每一個圖層單獨的復(fù)制為一個SHP文件，并且在分層的過程中要嚴格結(jié)合要素大類和類型進行劃分。

3.1.4 數(shù)據(jù)標準

數(shù)據(jù)標準的制定往往決定了最終數(shù)據(jù)入庫的科學(xué)性和有效性，因此數(shù)據(jù)標準必須嚴格符合區(qū)域以及國家標準。從細節(jié)角度來講，數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中必須要打造嚴格的監(jiān)督體系，例如DLG數(shù)據(jù)要素中劃分成點、線、面以及注記這4個要素，這其中點的物理劃分為實體點；線的物理劃分主要以簡單無向線實體、有向線實體以及復(fù)合線實體為主；面的物理劃分主要以面實體為主；而注記則可以劃分成圖面注記實體。每一個物理劃分都需要結(jié)合當?shù)氐囊?guī)范進行針對性分析，例如本項目中的規(guī)范如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)實體劃分依據(jù)Tab.1 Basis for the division of data entities

3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

ArcGIS數(shù)字化地形圖入庫涉及到了大量檢測結(jié)果的入庫，而這些檢測結(jié)果往往來源于多個生產(chǎn)平臺，種類繁多，且數(shù)據(jù)屬性和結(jié)構(gòu)存在著較多差異性，本文主要是以CASS軟件作為數(shù)據(jù)入庫的對象，結(jié)合DLG數(shù)據(jù)格式以及DWG數(shù)據(jù)格式進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換的方式依據(jù)SpatialETL工具來完成。使用者可以結(jié)合ArcGIS平臺的自定義數(shù)據(jù)合理地進行選擇，比如本項目選擇了SpatialETL Tool工具作為轉(zhuǎn)化軟件。該工具本身具有FME語義映射功能，可以結(jié)合原始數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的性能構(gòu)建映射關(guān)系，打造多對一的映射體系。

在實際應(yīng)用的過程中，可以直接針對DLG數(shù)據(jù)中的不同圖層落實精準檢測和數(shù)據(jù)輸出。比如可以將居民地及設(shè)施點、居民地輔助點進行集中轉(zhuǎn)化原始圖層名稱為respt，將其轉(zhuǎn)化之后可以歸類到居民地及設(shè)施點分類中，映射圖層命名為RES-PT。通過這種方式可以實現(xiàn)點線面等多個元素的系統(tǒng)性轉(zhuǎn)化，具有較強的條理性。

4 數(shù)據(jù)入庫質(zhì)量控制分析

在DLG數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)化之后，產(chǎn)生新的SHP格式數(shù)據(jù)文件還需要進行數(shù)據(jù)處理以及質(zhì)量檢查，確保無損之后才可以應(yīng)用到入庫操作中，在這個過程中主要檢查數(shù)據(jù)的要素編碼、目標數(shù)據(jù)屬性、拓撲分析、數(shù)據(jù)融合、質(zhì)量檢查等內(nèi)容。

4.1 要素編碼與屬性

結(jié)合不同地圖設(shè)置的實際標準，分析要素編碼的綜合質(zhì)量，在這個過程中可以結(jié)合最原始的點線面進行屬性檢查，由于在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之前的所有信息是由符號構(gòu)成的，那么在轉(zhuǎn)換之后還需要檢查系統(tǒng)中各個轉(zhuǎn)換點的矢量數(shù)據(jù)，并且依次進行屬性添加。

4.2 數(shù)據(jù)融合

數(shù)據(jù)融合主要是結(jié)合不同圖層的實際標準進行修改和整合，由于原始的DLG數(shù)據(jù)中存在較多的數(shù)據(jù)分數(shù)問題，這會導(dǎo)致數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化之后具備被分割或者同一地物被多次定義的現(xiàn)象，因此及時地進行數(shù)據(jù)整合，能夠有效避免要素丟失和要素重復(fù)。在這個過程中涉及到了物理階段、補充、刪除、屬性合并、圖形無縫銜接等。

4.3 質(zhì)量檢查

質(zhì)量檢查主要是分析整體的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是否完成，嚴格的進行構(gòu)建數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)檢測。成果檢查的具體內(nèi)容涵蓋了位置精度、屬性精度、完整性、邏輯一致性的檢測。

5 結(jié)語

綜上所述，在當前的智慧城市發(fā)展建設(shè)過程中，利用信息技術(shù)打造智慧化的管理體系，已經(jīng)成為了多方關(guān)注的重點，這其中多項測繪結(jié)果需要集中進行入庫，那么構(gòu)建具有普適性和兼容性的ArcGIS平臺，打造科學(xué)的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化技術(shù)以及轉(zhuǎn)化工具，不僅可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的多方整合，還可以構(gòu)建完整的數(shù)據(jù)入庫體系。這些數(shù)據(jù)信息可以為我國的城市智慧化建設(shè)以及不同行業(yè)發(fā)展提供有力參考依據(jù)。