GIS數(shù)據(jù)庫中面狀要素更新方法研究與實現(xiàn)

黃欣

(沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽 110015)

1 引言

地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種采集、管理、處理、分析、顯示、存儲和應(yīng)用地理信息的計算機系統(tǒng)?，F(xiàn)實世界中的空間實體處于不斷的變化之中，能夠及時地進行GIS空間數(shù)據(jù)庫更新，保持地理空間數(shù)據(jù)的完整性，一致性以及拓?fù)潢P(guān)系的正確，這對GIS來說至關(guān)重要，同時也對人們實際應(yīng)用具有重要意義。

目前，我國已經(jīng)建立了1∶250000國土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，研究對其更新的理論和方法，更新運行機制，以便時刻保證為人們提供準(zhǔn)確的信息，顯得格外重要。本文主要從理論上探討GIS數(shù)據(jù)庫更新的方法，并且進行Arc-GIS二次開發(fā)，實現(xiàn)了一些對面狀要素進行處理的功能。

如今通過全站儀，數(shù)字?jǐn)z影測量，全球衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS)，遙感(RS)可以方便獲得地理空間數(shù)據(jù)，為進行GIS數(shù)據(jù)庫更新提供了數(shù)據(jù)源。目前，結(jié)合待更新數(shù)據(jù)的實際情況，來安排數(shù)據(jù)采集工作，在內(nèi)業(yè)經(jīng)過GIS軟件處理，來達到地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫更新的目的，是一個切實可行的方案。這樣做不但可以節(jié)省人力和物力，而且將測繪外業(yè)數(shù)據(jù)采集和地理信息系統(tǒng)的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理很好的結(jié)合起來，并且發(fā)揮了各自的優(yōu)勢。

GIS數(shù)據(jù)庫的更新是一項長期而艱巨的工作，也是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要進行廣泛的、多方面的研究工作。

2 GIS空間數(shù)據(jù)庫更新目的和意義

GIS數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性是衡量其使用價值的重要標(biāo)志之一。當(dāng)前GIS的核心已經(jīng)從數(shù)據(jù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)更新，數(shù)據(jù)更新關(guān)系著GIS的可持續(xù)發(fā)展。

數(shù)據(jù)更新體系是GIS理論和技術(shù)研究的首要問題。GIS空間數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性直接制約著其使用價值和使用范圍。一個數(shù)據(jù)庫如果缺乏有效的數(shù)據(jù)更新機制，很容易變成一個死庫，逐步失去其應(yīng)用價值。進行地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)更新方式、實現(xiàn)技術(shù)方法的分析，是當(dāng)前GIS研究中急需解決的問題。

3 GIS空間數(shù)據(jù)庫更新方法

GIS空間數(shù)據(jù)庫的更新是測繪信息工程中一項長期而繁重的任務(wù)。當(dāng)前對GIS空間數(shù)據(jù)庫的更新方法存在的問題是:勞動強度大，更新周期長。這主要是因為缺乏有效的更新手段。

GIS空間數(shù)據(jù)更新可以通過GIS信息服務(wù)平臺，用現(xiàn)勢性強的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)或變更數(shù)據(jù)更新GIS數(shù)據(jù)庫中非現(xiàn)勢性的數(shù)據(jù)，達到保持GIS現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫中空間信息的現(xiàn)勢性、準(zhǔn)確性和提高數(shù)據(jù)精度的目的。同時將被更新的數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫供查詢檢索、時間序列分析、歷史狀態(tài)恢復(fù)，為決策管理和研究服務(wù)?？臻g數(shù)據(jù)更新不是簡單刪除替換，而是更新的同時要記錄歷史。

GIS空間數(shù)據(jù)庫的更新主要是對地物數(shù)據(jù)的更新。包括點、線、面數(shù)據(jù)。地物的更新主要有兩種方法:重測，即對特定區(qū)域內(nèi)的地物重新測繪，建立一個新的數(shù)據(jù)庫去取代老數(shù)據(jù)庫。這種方法速度慢，適合于為一個新區(qū)域建立一個新的數(shù)據(jù)庫。修測，即檢測、識別和更新地物數(shù)據(jù)的變化部分。顯然，第二種方法更新速度快，更適合于更新現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫，通常被我們所采用。

3.1 利用3S技術(shù)更新GIS空間數(shù)據(jù)庫

3S是在上個世紀(jì)70年代產(chǎn)生和發(fā)展起來的技術(shù)，隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的深入，RS、GIS和GPS三者綜合利用成為一種必然，三者彼此互為手段構(gòu)成為整的實時和動態(tài)的對地觀測、分析和應(yīng)用的運行管理系統(tǒng)，可以大大提高應(yīng)用工效，3S技術(shù)的集成構(gòu)成了對空間數(shù)據(jù)適時進行采集、更新、處理、發(fā)現(xiàn)及為各種實際應(yīng)用提供科學(xué)決策咨詢的強大技術(shù)體系。

1∶250000數(shù)據(jù)庫更新步驟:

(1)利用ERDAS進行影像處理;

(2)1∶50000車載GPS骨干交通網(wǎng)數(shù)據(jù)和相關(guān)現(xiàn)勢資料處理;

(3)1∶50000地名數(shù)據(jù)處理。

圖1 更新1∶250000數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)流程圖

4 ArcGIS實現(xiàn)更新GIS空間數(shù)據(jù)庫

(1)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，ArcToolbox的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變工具(Conversion Tools)，可以實現(xiàn) Coverage，Geo Database，TIN，Shape File、Raster，Table的轉(zhuǎn)換。由于在后面要采用Coverage這種數(shù)據(jù)格式，需要將現(xiàn)有的2006年Shape File轉(zhuǎn)換成Coverage的數(shù)據(jù)格式。

(2)用 ArcToolbox—＞Analysis Tools—＞Overlay—＞Erase，實現(xiàn)兩個Coverage重疊部分擦除。即采用2006年的數(shù)據(jù)作為輸入層，2008年的數(shù)據(jù)作為擦除層，輸出層是2006年輸入層中不包含2006年和2008數(shù)據(jù)重疊部分的內(nèi)容，這種方式可以稱為Differencs方法，如圖2所示。

圖2 Differencs方法表示圖

(3)ArcMap—＞tools—＞Geo Processing Wizard，打開GeoProcessing Wizard對話框，先將最終擦除(Erase)完的Coverage數(shù)據(jù)和更新的2008年數(shù)據(jù)進行合并(Union Two Layers)，然后進行融合(GeoProcessing Wizard Features Based on a Attribute)，Dissolve是除去有相同屬性值的相鄰多邊形的邊界的過程。通過以上的步驟，實現(xiàn)使用2008年面狀數(shù)據(jù)更新2006年面狀數(shù)據(jù)目的。

在用ArcGIS軟件進行更新處理的時候，采用Arc-Toolbox進行數(shù)據(jù)擦除(Erase)處理這一步時，Erase數(shù)據(jù)層的選擇是非常重要的。由于待更新的數(shù)據(jù)層(Input)與更新數(shù)據(jù)層(Erase)的重疊事先沒確定，所以操作過程中要計劃好需要更新的數(shù)據(jù)層，確立好各層之間的對應(yīng)關(guān)系，在對應(yīng)關(guān)系中，有一對一的關(guān)系(如道路層)，也有多對一的關(guān)系(如水田，旱田，菜田都對應(yīng)農(nóng)田層)，層的對應(yīng)關(guān)系由項目的具體設(shè)計要求來確定，確定好各層的對應(yīng)關(guān)系后，然后逐個層，依次進行待更新的數(shù)據(jù)層(Input)與更新數(shù)據(jù)層(Erase)的擦除操作。在這里，當(dāng)有多個(既多對一的關(guān)系)待更新的數(shù)據(jù)層(Input)與一個更新數(shù)據(jù)層(Erase)批量處理，既處理依次改變更新數(shù)據(jù)層(Erase)，完成了重疊數(shù)據(jù)的擦除處理。從上面的處理過程可以看出，擦除(E-rase)操作有些繁瑣，自動化程度不夠。

(4)針對ArcGIS中，擦除(Erase)操作有些繁瑣，自動化程度不夠。在這里利用ArcMap集成編程環(huán)境―VBA(Visaul Basic for Apllications)，通過ActiveX(OCX)控件技術(shù)，通過編寫代碼，實現(xiàn)了異或(Differences)命令。

(Differences)異或命令的代碼:

圖3 更新前數(shù)據(jù)圖

圖4 更新后數(shù)據(jù)

(5)在ArcGIS軟件中使用開發(fā)的異或操作，實現(xiàn)異或命令面狀數(shù)據(jù)更新成果事例如圖3、圖4所示。

5 結(jié)語

采用已經(jīng)進行先期分層的數(shù)據(jù)，并且確定好更新層與擦除層對應(yīng)關(guān)系的不同時期的數(shù)據(jù)，通過ArcGIS軟件進行異或命令處理，就可以完成數(shù)據(jù)的更新。這里主要是對面狀要素進行操作，我們先期在實施技術(shù)路線的時候，使用手工逐步操作時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在進行面狀數(shù)據(jù)重疊部分的擦除時，在ArcGIS軟件中處理起來有些繁瑣，需要選擇不同擦除數(shù)據(jù)層，與輸入數(shù)據(jù)層進行擦除操作，自動化水平不高。ArcGIS軟件沒有提供異或操作，在數(shù)據(jù)編輯時，不能進行數(shù)據(jù)重疊部分的擦除，本次開發(fā)的異或命令，來完成這樣的操作。

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