ArcGIS 10.1地理信息系統(tǒng)在地理國情普查項(xiàng)目中的應(yīng)用

仉海玲，楊立國，初曉煒

(濰坊市勘察測繪研究院，山東 濰坊　261041)

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ArcGIS 10.1地理信息系統(tǒng)在地理國情普查項(xiàng)目中的應(yīng)用

仉海玲，楊立國，初曉煒

(濰坊市勘察測繪研究院，山東 濰坊261041)

結(jié)合正在開展的全國第一次地理國情普查工作，針對地理國情普查內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的特點(diǎn)，充分利用ArcGIS 10.1強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能，輔以使用一些開放的軟件,對國情普查內(nèi)業(yè)作業(yè)進(jìn)行了一系列的研究和改進(jìn)，特別是對國情普查中數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集、外業(yè)解譯樣本照片的批量載入等方面進(jìn)行了開發(fā)與應(yīng)用。此應(yīng)用不僅為單位節(jié)省了大量的資金投入，提高了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，而且易于實(shí)現(xiàn)、操作簡單，可廣泛應(yīng)用于其他測繪工程。

地理國情普查；ArcGIS 10.1；數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換；自制模板；解譯樣本載入

引文格式：仉海玲，楊立國，初曉煒.ArcGIS 10.1地理信息系統(tǒng)在地理國情普查項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].山東國土資源，2015，31(9)：82-85.ZHANG Hailing, YANG Liguo, CHU Xiaowei.Primary Study on Application of ArcGIS 10.1 Geographic Information System in General Survey of Geographic Conditions[J].Shandong Land and Resources,2015，31(9)：82-85.

0　引言

ArcGIS 10.1地理信息系統(tǒng)是Esri公司集40余年地理信息系統(tǒng)(GIS)咨詢和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，奉獻(xiàn)給用戶的一套完整的GIS平臺產(chǎn)品，具有強(qiáng)大的地圖制作、空間數(shù)據(jù)管理、空間分析、空間信息整合、發(fā)布與共享的能力。該軟件由以下幾部分組成：ArcGIS for Desktop； ArcGIS for Server；ArcGIS for Mobile；ArcGIS for Online。經(jīng)常使用的ArcGIS Desktop，是一個集成了眾多高級GIS應(yīng)用的軟件套件，它包含了一套帶有用戶界面組件的Windows桌面應(yīng)用(例如，ArcMap，ArcCatalogTM，ArcTooboxTM以及ArcGlobe)[1]。

地理國情主要是指地表自然和人文地理要素的空間分布、特征及其相互關(guān)系，是基本國情的重要組成部分。地理國情普查是一項(xiàng)重大的國情國力調(diào)查，是全面獲取國情國力信息的重要手段，是掌握自然資源、生態(tài)環(huán)境以及人類活動基本情況的綜合性、基礎(chǔ)性工作[2]。

目前，全國第一次地理國情普查工作正在各地陸續(xù)開展，它是一項(xiàng)具有開創(chuàng)性的工作，涉及內(nèi)容廣泛、專業(yè)性很強(qiáng)。單位承擔(dān)了濰坊市中心城區(qū)寒亭區(qū)、濰城區(qū)、奎文區(qū)3區(qū)1700多平方千米地理國情普查生產(chǎn)任務(wù)，為此，經(jīng)過多方考察，選用了功能強(qiáng)大的ArcGIS 10.1來進(jìn)行國情普查的內(nèi)業(yè)生產(chǎn)，并在實(shí)踐中不斷地研究與開發(fā)，逐漸掌握了一些方法和技巧，大大提高了國情普查內(nèi)業(yè)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，為單位順利地完成普查任務(wù)提供了有力的技術(shù)支持。

1　問題分析

1.1各種數(shù)據(jù)類型如何進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換

由于地理國情涉及眾多行業(yè)領(lǐng)域，其資料內(nèi)容龐雜、紛亂，并且數(shù)據(jù)格式極不統(tǒng)一[3]。如何科學(xué)合理地分析和利用這些資料，使普查工作省時(shí)、省錢、省力，達(dá)到事半功倍的效果。針對這個問題，發(fā)現(xiàn)ArcGIS本身內(nèi)嵌的FME Extension for ArcGIS模塊(以下簡稱FME)可以實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)類型的相互轉(zhuǎn)換，海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換還可通過腳本及批處理模式高效運(yùn)行。這樣許多數(shù)據(jù)格式都可以利用FME轉(zhuǎn)換成ArcGIS可讀取的數(shù)據(jù)，而ArcGIS本身具有動態(tài)投影功能，實(shí)現(xiàn)了多種數(shù)據(jù)的疊加處理，可非常方便地對一些有用數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，這對許多資料的分析和利用提供了保證[4]。

1.2內(nèi)業(yè)采集的效率如何提高

內(nèi)業(yè)采集是地理國情普查的重要工序，高質(zhì)量的采集可以大大減少后期外業(yè)核查的工作量。根據(jù)國家要求，地理國情普查的成果數(shù)據(jù)集為ArcGIS GDB 格式，雖然目前在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中，可以利用各種專業(yè)化的軟件來進(jìn)行采集，但最后仍然要導(dǎo)入到ArcGIS軟件中整理并提交。而ArcGIS軟件本身具有強(qiáng)大的編輯功能，通過訂制數(shù)據(jù)模板，可以方便地直接進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集，大大減少錄入錯誤，提高采集效率[5]。

1.3外業(yè)解譯樣本照片如何批量載入

在國情普查外業(yè)生產(chǎn)中，解譯樣本的采集工作是極其重要的，它不僅要最終形成樣本庫，而且對內(nèi)業(yè)生產(chǎn)的判讀也是極有幫助的[6]。ArcGIS 10.1本身帶有地理標(biāo)記照片的工具，能夠把通過內(nèi)置GPS的數(shù)碼相機(jī)或智能手機(jī)拍攝得到帶有地理位置信息的照片(JPEG或TIFF格式，包含正確的Exif信息)直接載入到數(shù)據(jù)庫中，自動生成對應(yīng)的點(diǎn)要素層，并且包含了照片經(jīng)緯度和時(shí)間等相關(guān)的屬性信息，這樣就可以把這些照片疊加在工作底圖上進(jìn)行展示和分析等。但ArcGIS 10.1無法將照片的方位角信息讀入到數(shù)據(jù)庫中，但照片的方位角信息對于內(nèi)業(yè)生產(chǎn)判讀非常重要，如果沒有方位角信息，則無法判斷照片拍攝的角度，對于一些復(fù)雜地區(qū)的地類則在內(nèi)業(yè)是無法根據(jù)照片進(jìn)行判讀的。為此使用了GeoStter軟件來讀取樣本照片的方位角信息，利用GeoStter軟件的編輯功能，把方位角信息加載到文件名中，這樣ArcGIS 10.1就可以把方位角信息讀入到數(shù)據(jù)庫中，然后在ArcGIS中利用字段編輯器把方位角信息提取出來就可以了。最終利用ArcGIS的符號化功能把方位角信息用箭頭的形式在工作底圖上標(biāo)注出來，方便、直觀地進(jìn)行內(nèi)業(yè)生產(chǎn)的判讀。

2　技術(shù)措施

2.1利用ArcGIS內(nèi)嵌的FME實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)類型的相互轉(zhuǎn)換

(1)定制轉(zhuǎn)換工具：分析資料，找出對國情普查有用的數(shù)據(jù)文件，并進(jìn)一步找出這些數(shù)據(jù)文件中需要提取的一些圖層和屬性等，形成兩種數(shù)據(jù)文件格式的對照表，然后按照對照表，創(chuàng)建一個轉(zhuǎn)換工具，這樣就實(shí)現(xiàn)了對這類數(shù)據(jù)格式進(jìn)行自動批量轉(zhuǎn)換[7]。

(2)具體操作流程：①在Arctoolbox下新建一個工具箱。②右鍵點(diǎn)擊工具箱-新建Spatial ETL Tool。③在隨后打開的窗口下選擇要轉(zhuǎn)換源文件類型→選擇轉(zhuǎn)換的源文件→選擇目標(biāo)文件類型→進(jìn)入FME界面。④在FME界面上可以根據(jù)需要進(jìn)行編輯，即從源數(shù)據(jù)中提取國情普查所需要的圖層，然后把每個圖層的相關(guān)屬性依據(jù)事先定義好的對照表與轉(zhuǎn)換的目標(biāo)數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，然后運(yùn)行，就會在ArcGIS工具箱中生成一個相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具。 ⑤在ArcGIS下修改該轉(zhuǎn)換工具文件名(改成容易記憶的文件名)，這樣以后遇到這樣的文件類型，可用該工具進(jìn)行自動批量轉(zhuǎn)換。例如：把.dwg文件類型轉(zhuǎn)換為.shp文件，就可以按以上步驟進(jìn)行操作，最終生成dwg-shp轉(zhuǎn)換工具(圖1)。

圖1　FME數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換編輯界面

2.2利用自制ArcGIS模板進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集的方法

(1)定制分層模板：根據(jù)《GDPJ 03-2013地理國情普查數(shù)據(jù)規(guī)定與采集要求》建立GDB模板數(shù)據(jù)庫。首先新建一個地理國情普查模板數(shù)據(jù)庫，然后按數(shù)據(jù)采集要求預(yù)先設(shè)置37個要素層，各層按照要求建立相應(yīng)的屬性字段[8-9]。

(2)制作地表覆蓋模板及數(shù)據(jù)采集方法：因?yàn)榈乇砀采w(LCA)層為場模型，各要素之間無覆蓋，無縫隙，且采集時(shí)可能有島、移動(投影差)，直接用面采集比較繁瑣，容易出錯，所以采用首先畫范圍線，然后輸入點(diǎn)，給點(diǎn)賦屬性，最后創(chuàng)建批處理模型，進(jìn)行拓?fù)錁?gòu)面完成地表覆蓋采集(圖2)。具體步驟： ①在GDB中建立一個地表覆蓋要素?cái)?shù)據(jù)集，里面包含點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)，分別為(LCA_p,LCA_l,LCA_a)。 ②在LCA_p圖層中添加所有地類CC碼的點(diǎn)要素，利用ArcGIS的組織模板功能，建立內(nèi)業(yè)采集模板菜單，建好的模板名稱可根據(jù)作業(yè)員的習(xí)慣進(jìn)行修改，如只顯示CC碼或類別。 ③在LCA_a圖層中繪制所有地類CC碼的面要素。在該圖層的屬性—符號系統(tǒng)中根據(jù)CC字段值來進(jìn)行符號化處理。 ④在ArcCatalog中設(shè)置GDB數(shù)據(jù)庫的屬性，建立屬性域，這樣在為點(diǎn)添加TAG值時(shí)會出現(xiàn)下拉菜單，可以直接選取，以免出錯。 ⑤利用ArcGIS模型構(gòu)建器建立批處理模型，并將按鈕添加到面板。這樣，在采集過程中可隨時(shí)停止編輯，查看拓?fù)錁?gòu)面情況。全部采集完成后，拓?fù)涮幚砩蒐CA_a，最終的地表覆蓋數(shù)據(jù)。生成LCA_a，導(dǎo)出(刪除多余字段)生成最終的地表覆蓋數(shù)據(jù)(圖3)。

圖2　地表覆蓋批處理模型

圖3　地表覆蓋數(shù)據(jù)采集模板

(3)制作國情要素模板及數(shù)據(jù)采集方法：國情要素采集的特點(diǎn)是分層復(fù)雜，各圖層屬性字段的填寫也有嚴(yán)格的要求。①根據(jù)國普辦下發(fā)的《GDPJ 51-2014地理國情普查常見問題解答(一)》中的CC和GB對照附表，在各層建立相應(yīng)的采集模板，將各個模板名稱修改為中文便于理解。編輯時(shí)點(diǎn)擊相應(yīng)的模板菜單，所創(chuàng)建要素將會自動添加設(shè)定的CC和GB值。 ②根據(jù)《GDPJ 01-2013地理國情普查內(nèi)容與指標(biāo)》附表7-1，對要素模板進(jìn)行修改，添加部分類型屬性字段值和缺省值，以便編輯時(shí)自動填寫。 ③根據(jù)《GDPJ 01-2013地理國情普查內(nèi)容與指標(biāo)》附表7-1，在數(shù)據(jù)庫屬性中將屬性值列表中的類型、等級、鋪設(shè)材料等其屬性字段設(shè)置相應(yīng)的屬性域，在屬性填寫時(shí)利用下拉菜單填寫固定的枚舉值[10-11](圖4)。

圖4　國情要素?cái)?shù)據(jù)采集模板

2.3 ArcGIS及GeoStter軟件配合使用實(shí)現(xiàn)外業(yè)解譯樣本照片的批量載入

(1)材料準(zhǔn)備：把外業(yè)拍攝得到帶有地理位置信息的照片整理在一個文件夾中。

(2)讀取照片方位角信息：運(yùn)行GeoStter軟件，讀取照片的方位角信息，并在軟件的編緝界面把照片的方位角信息加載到文件名中，即把照片的文件名批量更改為：原文件名_方位角.jpg。

(3)把照片批量加載到數(shù)據(jù)庫中：運(yùn)行ArcGIS 10.1，使用GeoTagged Photos ToPoints工具，把照片批量加載到數(shù)據(jù)庫中，創(chuàng)建一個點(diǎn)要素層，并修改其屬性表，把各照片的方位角讀入到該屬性表中。具體步驟： ①在工具箱中找到GeoTagged Photos ToPoints工具，雙擊彈出參數(shù)對話框，根據(jù)需要設(shè)好相應(yīng)的參數(shù)。 ②設(shè)置好參數(shù)之后，點(diǎn)擊OK按鈕，ArcGIS將自動讀取照片中包含的地理位置信息，并創(chuàng)建一個要素類，然后自動添加到ArcMap中。 ③打開該點(diǎn)要素層的屬性表，利用字段計(jì)算器新建一個方位角字段，把文件名后面的方位角批量提取出來存入到該字段中。這樣就把照片的方位角信息讀入到ArcGIS照片點(diǎn)要素層的屬性表中。當(dāng)然這一步可利用ArcGIS模型構(gòu)建器建立批處理模型，這樣即可自動完成方位角字段的填加。

(4)對該點(diǎn)圖層進(jìn)行符號化。雙擊該圖層下的符號，進(jìn)入Symbel Selector編輯器，選擇箭頭符號，設(shè)置參數(shù)，根據(jù)方位角字段值來調(diào)節(jié)箭頭方向，設(shè)置好參數(shù)后，點(diǎn)確認(rèn)，即可在工作底圖上準(zhǔn)確、直觀地顯示出該照片拍攝的地點(diǎn)及方位。并可通過HTML Popup窗口進(jìn)行預(yù)覽，如圖5：

圖5　外業(yè)解譯樣本照片加載到工作底圖的顯示界面

3　結(jié)語

實(shí)踐證明，通過開發(fā)利用ArcGIS強(qiáng)大的編輯功能和內(nèi)置的一些工具，輔以使用一些開放的軟件，

對國情普查內(nèi)業(yè)作業(yè)流程和方法進(jìn)行了一系列的規(guī)范和改進(jìn)，不僅為單位節(jié)省了人力、物力，而且提高了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，規(guī)范了作業(yè)流程，減少了錯誤率，大大提高了工作效率，為單位國情普查工作的順利開展提供了有力的技術(shù)支持。并且此技術(shù)在其他測繪領(lǐng)域中也具有一定的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

[1]牟乃夏，劉文寶，王海銀，戴洪磊. ArcGIS10 地理信息系統(tǒng)教程[M].北京：測繪出版社，2012.

[2]徐德明.地理國情普查: 助力美麗中國——開展地理國情普查服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展[J].中國測繪,2013,(3): 4-7.

[3]岳昊，梁安寶，王剛.地理國情普查資料分析與利用研究[J].測繪與空間地理信息，2014,(6)：32-34.

[4]張鵬程，方鋒.基于FME的多平臺數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)開發(fā)及實(shí)現(xiàn)[J]. 地理空間信息, 2008,(2): 25-27.

[5] 高天虹，張金剛，劉敏.地理國情普查成果內(nèi)業(yè)的質(zhì)量控制[J].測繪與空間地理信息，2014(6)：210-212.

[6]饒洪全.淺析影響地理國情普查外業(yè)核查質(zhì)量的因素[J].測繪與空間地理信息，2014,(6)：208-209.

[7]李靜蘭.基于ArcGIS 10.1 的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫升級及性能分析[J].城市勘測，2015,(2)：58-61.

[8]GDPJ 01-2013.地理國情普查內(nèi)容與指標(biāo)-20140402-V3.1-訂正本[S].

[9]GDPJ 03-2013.地理國情普查數(shù)據(jù)規(guī)定與采集要求-20140402-V3.1-訂正本[S].

[10]GDPJ 04-2013.地理國情普查數(shù)據(jù)生產(chǎn)元數(shù)據(jù)規(guī)定-20140402-V1.1-訂正本[S].

[11]GDPJ 06-2013.遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)技術(shù)規(guī)定-20140402-V2.1-訂正本[S].

Primary Study on Application of ArcGIS 10.1 Geographic Information System in General Survey of Geographic Conditions

ZHANG Hailing, YANG Liguo, CHU Xiaowei

(Weifang Prospecting Surveying and Mapping institute, Shandong Weifang 261041, China)

Combining with the first national survey of general geographic conditions, according to the characteristics of interior datas， by using powerful data management function of ArcGIS 10.1, supplementing the use of open software, a series of study and promotion of the interior work in national surveying have been carried out, including development and application of data type conversion, acquisition of interior datas and interpretation of photo loading. This application can not only save a large amount of capital investment for the institute, but also improve the efficiency and quality of data in interior work. It is easy to realize and operate. Thus, it can be widely applied in surveying and mapping engineers.

General survey of geographic conditions; ArcGIS 10.1；FME；data type conversion; self-made template; the interpretation of sample loading

2015-06-23；

2015-07-30；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

仉海玲(1975—)，女，山東濰坊人，高級工程師，注冊測繪師，長期從事測繪與地理信息工作;E-mail：wfskcy@126.com

P208

B

地調(diào)項(xiàng)目：山東省第一次地理國情普查數(shù)據(jù)采集、項(xiàng)目編號：SDZS-2014-DL01