于啟升

(山西省地球物理化學(xué)勘查院，山西運城 044004)

0 引言

地理國情普查是一項重要的國情國力調(diào)查［1］，是測繪地理信息面臨的又一新的重大發(fā)展戰(zhàn)略，它既是對現(xiàn)有基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的整合、提取和加工［2］，又是與其他專業(yè)部門業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合和集成［3］。ArcGIS軟件是測繪地理信息的重要軟件，它具有強大的空間分析能力和空間數(shù)據(jù)管理能力，備受測繪行業(yè)技術(shù)人員的親睞。2014年全國范圍內(nèi)開展了大批量的地理國情普查項目，為保障項目的順利開展，GEOWAY軟件公司針對地理國情普查軟件開發(fā)了專門的地理國情普查采集編輯模塊，該軟件采集編輯功能強大，但涉及的數(shù)據(jù)編輯、管理、拓撲查錯等在GEOWAY軟件下無法流暢的實現(xiàn)，特別是針對全縣數(shù)據(jù)進行操作時速度過慢，ArcGIS對于大數(shù)據(jù)操作的便捷性與快速準確性使其成為地理國情普查項目的新寵。

地理國情普查項目中，一個縣的地表覆蓋分類數(shù)據(jù)圖斑個數(shù)達到數(shù)萬個，利用GEOWAY軟件進行拓撲查錯特別是對于拓撲面分割、道路中心線落入道路面的檢查速度較慢，短則一天，長則數(shù)天，大大影響了地理國情普查項目的進展。針對這一情況，本文從生產(chǎn)實際出發(fā)，探討了利用ArcGIS強大的數(shù)據(jù)整合建庫與拓撲查錯功能實現(xiàn)各縣數(shù)據(jù)庫快速檢查的方法。主要包括拓撲面分割檢查、拓撲面縫隙檢查、拓撲面重疊檢查、道路中心線落入道路面的邏輯一致性檢查等，最后結(jié)合Access軟件，將ArcGIS查出的各類錯誤導(dǎo)出，并實現(xiàn)與GEOWAY軟件的互通，確保數(shù)據(jù)可以進入到GEOWAY軟件進行修改。

1 邏輯一致性檢查

在地理國情普查項目中，邏輯一致性檢查涉及很多方面，例如道路中心線應(yīng)落入道路面、橋梁中心線應(yīng)落入道路線、地表覆蓋的水面應(yīng)落入國情要素的高水界范圍、水閘點應(yīng)落入水系線等。本節(jié)以道路中心線應(yīng)落入道路面為例進行介紹。

道路中心線共分為 LRRL(鐵路)、LRDL(公路)、LCTL(城市道路)和LVLL(鄉(xiāng)村道路)4個圖層，而地表覆蓋中，路面采集分為0601(無軌道路路面)和0610(有軌道路路面)2大類，此項檢查要求道路中心線必須落入道路面內(nèi)。檢查步驟如下:

1)首先在ArcCatalog中新建TEST.MDB數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中建立數(shù)據(jù)集，取名TEST。將待檢數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)集中，包括地表覆蓋層(LCA)、鐵路層(LRRL)、公路層(LRDL)、城市道路層(LCTL)和鄉(xiāng)村道路層(LVLL)。

2)在TEST數(shù)據(jù)集中新建拓撲，并添加拓撲規(guī)則，規(guī)則為“LCTL Must Be Inside LCA”，見圖1。依據(jù)同樣的方法建立LRRL、LRDL、LVLL與LCA之間的拓撲關(guān)系，并記錄拓撲規(guī)則序號，此處 LCTL 為1，LRDL為2，LRRL為3，LVLL 為4。

圖1 添加拓撲規(guī)則Fig.1 Add topology rule

3)利用Access軟件打開TEST.MDB，通過實踐發(fā)現(xiàn)，TEST.MDB中的T_1_lineErrors就是記載拓撲查錯的數(shù)據(jù)表，將T_1_lineErrors數(shù)據(jù)表保存為DBF格式。在這個表中有3個字段對找出拓撲錯誤對應(yīng)的實體有很重要的作用，分別為OriginID、TopuRuleType、TopuRuleID。這3個字段的意義分別是:OriginID字段值對應(yīng)的是導(dǎo)入到TEST.MDB后進行拓撲查錯文件里的OBJECTID字段;TopuRuleType字段對應(yīng)的是用戶在ArcGIS里添加的拓撲規(guī)則類型;TopuRuleID字段對應(yīng)用戶在ArcGIS里添加拓撲規(guī)則的順序［4］。

4)打開ArcMap，打開 TEST.MDB中的 T_Topology拓撲文件，同時將 LCA、LRDL、LCTL、LVLL、LRRL 加入 ArcMap，最后將上一步導(dǎo)出的“T_1_lineErrors的副本”數(shù)據(jù)表添加到ArcMap。在數(shù)據(jù)窗口中就可以看到高亮顯示的為查出的拓撲錯誤，見圖2。

圖2 拓撲錯誤顯示Fig.2 Display of topology errors

5)在ArcMap的工作區(qū)，選中 LVLL圖層，點擊右鍵/Join and relates/Join，通過OBJECTID和ORIGINID字段進行連接，見圖3。

圖3 數(shù)據(jù)連接Fig.3 Join data

6)在ArcMap菜單欄里選擇Selection/select by attributes命令，見圖4。在Layer欄選擇LVLL，并在下面的腳本欄里輸入“T_1_lineErrors的副本.TopuRuleID=4”，點擊OK即選中了LVLL圖層中的拓撲錯誤，最后導(dǎo)出選中的錯誤，并取名為“LVLLERRO.shp”。利用相同的方法將 LRRL、LRDL、LCTL圖層中的錯誤導(dǎo)出。最后將導(dǎo)出的錯誤圖層導(dǎo)入到GEOWAY軟件中進行修改。

圖4 屬性選擇Fig.4 Selection by attributes

2 拓撲面檢查

ArcGIS自帶的面拓撲規(guī)則中包含了拓撲面縫隙檢查、拓撲面重疊檢查，但沒有拓撲面分割(即相鄰面屬性不應(yīng)完全一致)的拓撲檢查規(guī)則，本文利用ArcGIS的合并功能和選擇功能，實現(xiàn)此項檢查。

1)以臨猗縣全縣數(shù)據(jù)為例，臨猗縣地表覆蓋分類數(shù)據(jù)共有74 232個圖斑，首先將LCA層加入到ArcMap中，選擇ArcToolboxData Management ToolsGeneralizationdissolve工具，將LCA層中屬性一致的相鄰面進行合并，此處選擇CC碼作為屬性檢查字段，見圖5。合并后生成LCA_dissolve7層，該圖層中共有74 200個圖斑，證明該數(shù)據(jù)存在拓撲面分割錯誤，有些圖斑相鄰且屬性一致。

圖5 屬性一致面合并Fig.5 Surface dissolve with consistent attributes

2)圖斑合并完成后，將原始LCA層與合并后生成的LCA_dissolve7圖層進行比對，經(jīng)分析不難發(fā)現(xiàn):不存在拓撲面分割錯誤的圖斑，LCA層與LCA_dissolve7層相同位置的圖斑屬性、邊界應(yīng)完全一致;而存在拓撲面分割錯誤的圖斑，在合并后圖斑邊界產(chǎn)生了變化，導(dǎo)致LCA層與LCA_dissolve7層在該位置邊界不一致。得出以上結(jié)論后，利用ArcGIS的位置選擇功能，將LCA層中與LCA_dissolve7層完全一致的面選擇出來，剩余的面即為存在拓撲面分割錯誤的圖斑。在ArcMap菜單欄下選擇Selection/select by location命令，selection method選擇“與源圖層完全一致”，操作界面，見圖6。

圖6 位置選擇Fig.6 Selection by location

3)通過以上選擇發(fā)現(xiàn)，LCA與LCA_dissolve7層中完全一致的面共有74 168個，在LCA層的屬性表中，點擊“Switch selection”即選中了剩余圖斑，剩余圖斑即為錯誤圖斑，將這些圖斑導(dǎo)出為.shp格式文件，即得到拓撲面分割錯誤的錯誤文件，將錯誤文件導(dǎo)入到GEOWAY軟件完成修改。

4)隨機選取一個錯誤面查看，結(jié)果見圖7。圖7中高亮顯示的兩個圖斑均為0211喬灌果園，應(yīng)進行拓撲面合并。

圖7 隨機選取的一個錯誤面Fig.7 A random selection error polygon

3 結(jié)束語

通過以上實例不難發(fā)現(xiàn)，利用ArcGIS強大的大數(shù)據(jù)處理功能結(jié)合Access軟件可以完成GEOWAY軟件無法完成的任務(wù)。特別是在地理國情普查項目后期數(shù)據(jù)整理中，ArcGIS發(fā)揮著更為重要的作用，大大節(jié)約生產(chǎn)時間的同時提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量，為地理國情普查項目順利完成奠定基礎(chǔ)。

［1］宋曉紅，張立朝，祿豐年，等.地理國情普查中多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合研究［J］.測繪通報，2014(9):104－107.

［2］李德仁，眭海剛，單杰.論地理國情監(jiān)測的技術(shù)支撐［J］.武漢大學(xué)學(xué)報，2012，37(5):505 －512.

［3］中國測繪宣傳中心.地理國情監(jiān)測研究與探索［M］.北京:測繪出版社，2010:80－89.

［4］施郎.如何把ArcGIS中的拓撲查錯文件導(dǎo)出［C］//全國測繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第二十一次學(xué)術(shù)信息交流會.長沙:China Academic Journal Electronic Publishing House，1994:623 －629.