王永峰，王濤，徐瑩

(天津市測(cè)繪院，天津 300381)

1 引言

城市地下管線(xiàn)放線(xiàn)測(cè)量是城市規(guī)劃測(cè)量中常見(jiàn)的測(cè)繪項(xiàng)目，包括了外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩部分工作。在內(nèi)業(yè)處理中主要需制作DWG格式的放線(xiàn)成果圖及編制放線(xiàn)報(bào)告，其中放線(xiàn)報(bào)告包括Word格式的電子文檔和shapefile格式的管線(xiàn)路由文件，Word文檔包含了兩類(lèi)信息:放線(xiàn)樁點(diǎn)平面坐標(biāo)和測(cè)區(qū)范圍控制點(diǎn)信息。放線(xiàn)報(bào)告中這些內(nèi)容的完成通常采用人工操作的方式，不僅效率低下且易出錯(cuò)。鑒于此，本文提出了基于ArcGIS 10建模工具M(jìn)odelBuilder進(jìn)行放線(xiàn)測(cè)量成果的自動(dòng)化處理，即在制圖人員利用CAD軟件完成放線(xiàn)成果圖的基礎(chǔ)上，利用ModelBuilder工具可方便快捷地完成Word文檔所需信息的提取及管線(xiàn)路由shapefile文件的制作。

2 基于ModelBuilder的數(shù)據(jù)處理原理

DWG格式的管線(xiàn)放線(xiàn)測(cè)量成果圖包含兩類(lèi)要素:地理圖形要素和圖廓要素，地理圖形要素又可分為三類(lèi)即地形圖要素、現(xiàn)狀管線(xiàn)地理要素和放線(xiàn)路由要素，編制放線(xiàn)報(bào)告的基礎(chǔ)是放線(xiàn)路由要素。從DWG圖形中提取出放線(xiàn)路由要素并保存為名為FXLY．dwg的DWG文件，以下處理將主要基于FXLY．dwg文件并利用ModelBuilder工具展開(kāi)。

FXLY．dwg文件內(nèi)容如圖1所示，其由路由折線(xiàn)、放線(xiàn)點(diǎn)點(diǎn)名標(biāo)注、放線(xiàn)樁點(diǎn)十字絲、規(guī)劃距離標(biāo)注四部分組成。利用ModelBuilder建模工具可快捷實(shí)現(xiàn)DWG文件中各種類(lèi)型要素(包括點(diǎn)、線(xiàn)、面、注記)的shapefile文件化，因而可以將FXLY．dwg中的路由折線(xiàn)(線(xiàn)狀要素)、放線(xiàn)點(diǎn)點(diǎn)名標(biāo)注(注記要素)、放線(xiàn)樁點(diǎn)十字絲(線(xiàn)狀要素)提取出來(lái)并生成相應(yīng)的shapefile文件，由路由折線(xiàn)轉(zhuǎn)化而來(lái)的便是放線(xiàn)路由shapefile文件。ArcGIS提供了完備的空間分析等數(shù)據(jù)處理功能供ModelBuilder調(diào)用，利用相應(yīng)的空間分析方法，依據(jù)放線(xiàn)點(diǎn)點(diǎn)名標(biāo)注shapefile文件、放線(xiàn)樁點(diǎn)十字絲shapefile文件和平面控制點(diǎn)總圖shapefile文件可自動(dòng)得到放線(xiàn)樁點(diǎn)平面坐標(biāo)和測(cè)區(qū)平面控制點(diǎn)信息兩類(lèi)必要信息，這樣便實(shí)現(xiàn)了替代人工處理以取得準(zhǔn)確性和速度兩方面提高的目的。這種處理也體現(xiàn)出了在常規(guī)測(cè)繪數(shù)據(jù)制作過(guò)程中Arc-GIS軟件與CAD制圖軟件的互補(bǔ)。

圖1 FXLY．dwg文件示意

DWG圖形文件在ArcGIS中被組織成5個(gè)圖層，依次為文字注記Annotation層、點(diǎn)狀物Point層、線(xiàn)狀物Polyline層、面狀物Polygon層和MultiPatch層。對(duì)于FXLY．dwg文件來(lái)說(shuō)，Polyline層存儲(chǔ)路由折線(xiàn)和放線(xiàn)點(diǎn)十字絲，Annotation層存儲(chǔ)放線(xiàn)點(diǎn)點(diǎn)名注記要素，Point層存儲(chǔ)放線(xiàn)樁點(diǎn)中心(與放線(xiàn)樁點(diǎn)十字絲中心重合)要素。

本方法的原理為:

(1)從FXLY．dwg提取出路由折線(xiàn)并利用Model-Builder生成shapefile格式路由文件。

(2)同樣，利用ModelBuilder工具從FXLY．dwg中提取出放線(xiàn)點(diǎn)標(biāo)注并生成點(diǎn)名注記shapfile文件，提取出十字絲圖形生成線(xiàn)狀十字絲shapfile文件，十字絲圖形shapfile文件包含了放線(xiàn)樁點(diǎn)的坐標(biāo)信息。利用ArcGIS的空間連接功能，基于距離最短原理自動(dòng)匹配出放線(xiàn)點(diǎn)點(diǎn)名與放線(xiàn)點(diǎn)坐標(biāo)的映射關(guān)系，進(jìn)而自動(dòng)得到放線(xiàn)點(diǎn)平面坐標(biāo)。

(3)將平面控制點(diǎn)總圖shapefile文件與放線(xiàn)路由shapefile文件進(jìn)行疊加，利用ArcGIS的緩沖區(qū)分析功能得到測(cè)區(qū)范圍平面控制點(diǎn)信息。

平面控制點(diǎn)總圖shapefile文件同樣不是現(xiàn)成的，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是DWG格式的平面控制點(diǎn)總圖，DWG格式的平面控制點(diǎn)總圖包含了控制點(diǎn)點(diǎn)名和控制點(diǎn)中心(點(diǎn)狀物)兩種類(lèi)型的要素。同上述路由FXLY．dwg文件的處理類(lèi)似，將DWG格式的平面控制點(diǎn)總圖的兩種要素shapefile文件化后，通過(guò)空間連接操作可得到最終的平面控制點(diǎn)總圖shapefile文件，將其命名為NEW_DJZ．shp文件。NEW_DJZ．shp文件只需生成一次即可。

3 實(shí)現(xiàn)及功能介紹

ModelBuilder是ArcGIS自帶的數(shù)據(jù)建模工具，為設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)ArcGIS的各種數(shù)據(jù)處理提供了一個(gè)圖形化的建模環(huán)境。利用ModelBuilder建立的模型是以流程圖的形式表示的，主要由地理數(shù)據(jù)處理工具和地理數(shù)據(jù)組成的，數(shù)據(jù)處理工具在ArcGIS的ArcToolbox中均可以找到原形。

(1)ModelBuilder建模工具的優(yōu)點(diǎn)有:

①是自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理流程。ModelBuilder把數(shù)據(jù)處理工具和地理數(shù)據(jù)通過(guò)流程化結(jié)合在一起并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。

②共享數(shù)據(jù)處理，方便他人實(shí)現(xiàn)模型的重復(fù)使用。ModelBuiler的數(shù)據(jù)和工具都通過(guò)圖形方式表示，簡(jiǎn)單易懂且易于編輯修改，建模工具可方便的共享。

③Model的運(yùn)行可以像ArcToolbox中的工具一樣運(yùn)行，簡(jiǎn)潔實(shí)用。

④模型可以包括復(fù)雜的處理過(guò)程，并且一個(gè)復(fù)雜的模型中還可包含子模型，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的應(yīng)用。

(2)放線(xiàn)測(cè)量報(bào)告工具如圖2所示，該工具包括如下幾個(gè)步驟:

①?gòu)腇XLY．dwg文件中提取各要素并生產(chǎn)各種shapefile文件，包括路由shapefile文件(命名為SZGC．shp)、放線(xiàn)點(diǎn)點(diǎn)名注記 shapefile文件(命名為 ID．shp)、十字絲圖形shapfile文件(命名為CROSS．shp)。

圖2 放線(xiàn)測(cè)量工具面板

②路由SZGC．shp文件字段的自動(dòng)編輯。因?yàn)閺腇XLY．dwg文件直接轉(zhuǎn)化而來(lái)的SZGC．shp文件其字段不符合放線(xiàn)測(cè)量成果的要求，通過(guò)ModelBuilder建模工具可實(shí)現(xiàn)路由shapefile文件相應(yīng)字段的刪除、添加，從而形成符合要求的路由SZGC．shp文件，如圖3所示。

③得到放線(xiàn)點(diǎn)平面坐標(biāo)文件。如圖4所示，通過(guò)ModelBuilder提供的空間連接這一數(shù)據(jù)處理接口，基于距離最短原理可將十字絲CROSS．shp文件中的每個(gè)要素與點(diǎn)名注記ID．shp文件中的每個(gè)要素一一對(duì)應(yīng)起來(lái)并掛接到一個(gè)新的要素中，所有這些新的要素的集合構(gòu)成新的文件JOIN．shp。JOIN．shp文件中的每個(gè)要素均有點(diǎn)名與放線(xiàn)點(diǎn)平面坐標(biāo)值，從中提取點(diǎn)名與平面坐標(biāo)信息從而形成放線(xiàn)點(diǎn)平面坐標(biāo)成果并命名為ZB．txt。

④得到測(cè)區(qū)范圍控制點(diǎn)信息。這一處理的原理是利用緩沖分析功能，將路由SZGC．shp文件中的路由折線(xiàn)要素進(jìn)行緩沖得到面狀緩沖區(qū)，依據(jù)天津市平面控制點(diǎn)分布狀況設(shè)置緩沖區(qū)的半徑為 3 km，緩沖區(qū)與點(diǎn)狀的平面控制點(diǎn)總圖進(jìn)行疊置求交分析得到測(cè)區(qū)范圍所覆蓋的控制點(diǎn)，如圖5所示。

圖5 得到測(cè)區(qū)控制點(diǎn)信息

生成臨時(shí)文件包括兩個(gè)過(guò)程:①由FXLY．dwg文件的polyline層提取出路由shapefile文件和十字絲圖形shapefile文件，兩者通過(guò)不同的條件篩選得到，如十字絲圖形shapefile文件的要素均為長(zhǎng)度固定為6個(gè)單位長(zhǎng)度且角度水平或垂直的線(xiàn)段，而路由shapefile文件的要素則不如此，如圖6所示;②由FXLY．dwg中的放線(xiàn)點(diǎn)名稱(chēng)注記轉(zhuǎn)化為注記shapefile文件，但其過(guò)程不如路由 SZGC．shp、十字絲 CROSS．shp文件等圖形文件簡(jiǎn)單，須先利用CAD至Geodatabase地理數(shù)據(jù)庫(kù)工具將整個(gè)FXLY．dwg轉(zhuǎn)化為gdb數(shù)據(jù)庫(kù)文件，再利用“要素類(lèi)至要素類(lèi)”和“要素類(lèi)轉(zhuǎn)Shapefile”2個(gè)工具才能得到，如圖7所示。

圖6 SZGC．shp和CROSS．shp文件的生成

圖7 點(diǎn)名注記ID．shp文件的生成

進(jìn)行上述處理前還需在電腦硬盤(pán)下建立數(shù)據(jù)處理工作區(qū)，如在D盤(pán)建立“放線(xiàn)測(cè)量報(bào)告自動(dòng)處理”工作區(qū)，并將NEW_DJZ．shp和FXLY．dwg放入該工作區(qū)中。然后按工具面板所示依次點(diǎn)擊即可自動(dòng)得到所需結(jié)果，臨時(shí)文件和最終成果文件均存放在該工作區(qū)目錄下。

該程序投入生成應(yīng)用的實(shí)踐證實(shí)，采用上述自動(dòng)化處理速度很快，相對(duì)于人工操作來(lái)說(shuō)具有速度上的優(yōu)勢(shì)，更重要的是運(yùn)用該程序釋放了人力，同時(shí)由于用機(jī)器運(yùn)算替代人工操作，避免了人為的誤差從而提高了結(jié)果的準(zhǔn)確性，與此同時(shí)也減輕了質(zhì)檢人員的工作量。

4 結(jié)語(yǔ)

城市測(cè)繪院在生產(chǎn)各類(lèi)測(cè)繪成果圖所使用的數(shù)據(jù)制作軟件平臺(tái)通常是CAD或類(lèi)似圖形編輯軟件，這類(lèi)軟件強(qiáng)于圖形繪制而在空間分析、數(shù)據(jù)管理方面則較弱，而這一方面正是ArcGIS軟件的強(qiáng)項(xiàng)。本文所提出的借助ArcGIS軟件實(shí)現(xiàn)CAD圖形文件的數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理充分體現(xiàn)了ArcGIS軟件對(duì)CAD軟件的互補(bǔ)。

利用自動(dòng)化處理的程序替代繁雜人工操作在日常測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn)中的重要性日益突出，測(cè)繪單位在基于CAD平臺(tái)的測(cè)繪產(chǎn)品制作過(guò)程中較多采用LISP或VBA語(yǔ)言編制程序。本處理若基于CAD平臺(tái)采用LISP或VBA語(yǔ)言則需編寫(xiě)可靠的空間分析算法，這是比較困難的，而ArcGIS軟件則提供了現(xiàn)成的工具以供簡(jiǎn)潔調(diào)用，這充分體現(xiàn)了ArcGIS的優(yōu)點(diǎn)。不僅如此，Modelbuilder建模工具這種堆積木式的程序并不要求搭建者具有成熟的開(kāi)發(fā)能力，因而大大降低了程序構(gòu)建的難度，可以說(shuō)是一種簡(jiǎn)單、高效且易移植的實(shí)用方法。

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