基于空間關(guān)系的地理處理方法研究與應(yīng)用

石全悅，朱迎九

（1安徽省第一測繪院，安徽合肥 230031；2安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局327地質(zhì)隊(duì)，安徽合肥 230011）

0 引言

在計(jì)算機(jī)輔助繪圖中，如AutoCAD，由于屬性信息的處理難度大，無法適應(yīng)對空間數(shù)據(jù)的分析研究；進(jìn)入GIS時代以來，對空間數(shù)據(jù)處理的方法越來越多，依據(jù)空間關(guān)系解決實(shí)際問題的工具大量出現(xiàn)，但從頂層設(shè)計(jì)上去把握空間關(guān)系的使用，做的很不夠，操作上主動使用空間關(guān)系解決問題的為數(shù)甚少；有必要研究空間關(guān)系在處理地理數(shù)據(jù)上的應(yīng)用。

1 空間關(guān)系與地理處理的概述

地理處理（geoprocessing），就是對地理信息數(shù)據(jù)的操作。地理信息系統(tǒng)（GIS）在地學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，MAPGIS、ArcGIS軟件的使用成為業(yè)界的主流。處理地理數(shù)據(jù)手段用的比較多，卻并不規(guī)范，在技術(shù)文件中幾乎看不到準(zhǔn)確描述，比如關(guān)于空間關(guān)系的約定和具體使用。要素之間、要素與要素類之間、要素類之間存在一定的空間關(guān)系，這些關(guān)系包括：相交（含3D）、在一定的距離內(nèi)（含3D）相鄰、包含、完全包含、在其內(nèi)、接觸、共線、交叉等等，還有些空間關(guān)系是自定義的。把握這些空間關(guān)系的內(nèi)涵，將有助于提高操作地理信息數(shù)據(jù)效率。

2 實(shí)際工作中存在的問題

利用空間關(guān)系操作地理信息數(shù)據(jù)的主動性、針對性不強(qiáng)，表現(xiàn)在：

2.1 幾種要素共同具有某些屬性及它們間存在約束關(guān)系

圖1 河流中注記點(diǎn)、中心線、面空間關(guān)系Figure 1.Spatial relationship among the annotation points,center line and surface for a river

如圖1所示，在河流中，水面、河流中心線、河流名注記三者，均有NAME值，往往作業(yè)員會逐個賦值；道路名稱注記、道路的中心線、道路面存在相似的問題。這樣效率不高，而且容易出現(xiàn)錯誤。

它們?nèi)唛g存在著一定的約束關(guān)系，點(diǎn)在線上，點(diǎn)在面內(nèi)、線在面內(nèi)，某些屬性具有一致性。沒有利用好這種約束關(guān)系，就會造成抓不住重點(diǎn)或處理問題不全面的后果。

2.2 一定背景下要素間內(nèi)在關(guān)系

某一級別行政區(qū)域的下一級行政地名不能重名，但在實(shí)際成果中時卻出現(xiàn)了這種情況。大比例尺地形圖中居民地，建筑材料和樓層在點(diǎn)文件已經(jīng)表示，還需要將它們記錄到居民地的面文件中，未利用空間關(guān)系處理，導(dǎo)致實(shí)際中出現(xiàn)較多錯誤。

2.3 其他關(guān)系

橋在路的中心線上，水系的結(jié)構(gòu)線、流向線在水面內(nèi)，高程注記點(diǎn)應(yīng)與高程點(diǎn)距離適中、注記值與高程點(diǎn)的屬性值相符。在質(zhì)檢工作中發(fā)現(xiàn)一些這方面的問題，是未運(yùn)用空間關(guān)系分析處理實(shí)例。

3 依據(jù)空間關(guān)系，分析解決實(shí)際問題

3.1 包含關(guān)系

河流面包含河流中心線、河流注記點(diǎn)流向線，縣級政區(qū)面包含鄉(xiāng)鎮(zhèn)級單位點(diǎn)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級區(qū)域包含行政村點(diǎn)，居民地的面文件包含注記點(diǎn)文件（含建筑材料和層高屬性）：

以下代碼以居民地為例，GB**為表達(dá)式，選取符合條件數(shù)據(jù)；這種方法適合一類問題：選取包含的對象，提取屬性，進(jìn)一步使用。

創(chuàng)建居民地注記點(diǎn)圖層：

MakeFeatureLayer（"ZJZR","lyr1","GB**"）

創(chuàng)建居民地面圖層：

MakeFeatureLayer（"BPOLY","lyr2","GB**"）

遍歷其中的每一要素（geometry），通過包含關(guān)系找到待分析的要素，構(gòu)成要素集：

SelectLayerByLocation（'lyr1','WITHIN',geometry）[1]

再次遍歷該要素集，分析之后，決定后續(xù)的操作。

3.2 鄰近關(guān)系

高程的注記點(diǎn)是高程點(diǎn)一定范圍內(nèi)的點(diǎn)，距離適中，下面代碼就是用點(diǎn)選點(diǎn)：

SelectLayerByLocation（"pt0"," DISTANCE",geometry,"11 Meters"）

使用臨近關(guān)系在批量接邊時也很有用：用接邊線選出待接邊數(shù)據(jù)，提取待接邊數(shù)據(jù)的端點(diǎn)，得到偽結(jié)點(diǎn)、懸掛點(diǎn)數(shù)據(jù)集，先處理懸掛點(diǎn)，消除懸掛點(diǎn)，到最后只存在偽結(jié)點(diǎn)，遍歷偽結(jié)點(diǎn)，用每個偽結(jié)點(diǎn)來選線，讀取屬性，進(jìn)行比對。這樣就解決了屬性不接邊的難題。

3.3 自定義空間關(guān)系

在某些條件下錯誤的空間關(guān)系，在另一條件下又是合理的，定義常見空間關(guān)系表，編寫查詢表達(dá)式，關(guān)鍵時使用它們。

路網(wǎng)中高級別的道路中心線在作業(yè)區(qū)內(nèi)懸掛，一般來說是錯誤，需要認(rèn)真核實(shí)確認(rèn)，但低級別的道路的懸掛點(diǎn)落在高級道路上屬于正常。又如等高線懸掛在坎上，屬于正常。

在拓?fù)錂z查中，查懸掛會報出大量問題，讓人無從下手，這時可以用空間關(guān)系剔除那些合理的懸掛，剩下來是確實(shí)需要要處理的問題。

3.4 空間關(guān)系的宏觀與微觀

標(biāo)準(zhǔn)圖層的范圍，可以作為其他圖層范圍正確與否的依據(jù)，這種方法高效，而使用標(biāo)準(zhǔn)圖層的范圍面通過CONTAIN、WITHIN 關(guān)系來判斷具體的幾何體是則更準(zhǔn)確。

遍歷要素，根據(jù)空間關(guān)系選擇要素，這種方法很精準(zhǔn)，也很耗時；如果使用空間索引[2]，在更小的區(qū)域內(nèi)找到待分析要素，也是空間關(guān)系的具體應(yīng)用。

在縣級區(qū)域內(nèi)[3]，鄉(xiāng)鎮(zhèn)級行政地名不應(yīng)相同；在鄉(xiāng)鎮(zhèn)級區(qū)域內(nèi)村級行政地名不應(yīng)相同。原因是單位遷址，增了新的，沒刪老的；也與分區(qū)塊作業(yè)有關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)匯總到地市一級、省級，錯誤量具很大，人工檢查是通過高級排序?yàn)g覽屬性表，工作量大，難免出錯。正確做法是利用高一級的行政區(qū)域，選擇下一級行政單位，對選中的數(shù)據(jù)集執(zhí)行查重查錯操作，從宏觀到微觀處理問題層次清楚，也無錯漏之憂。

逐級分析。

4 結(jié)語

基于空間關(guān)系提取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、讀寫數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)，比起手工操作GIS，效率提高了很多。在地理國情、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新工程、天地圖領(lǐng)域的地理數(shù)據(jù)處理中均得到一定的應(yīng)用。利用這種空間關(guān)系，可以有更多的作為：比如，利用最新的地形圖成果，制作遙感解譯樣本。