Arcgis建模在林業(yè)數(shù)據(jù)格式和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用

劉素娟，畢靖吉

(舒蘭市林業(yè)局， 吉林 舒蘭 132600)

目前，林業(yè)部門使用數(shù)據(jù)格式有AutoCAD、Mapinfo、mif、gdb等。坐標(biāo)系在不同時(shí)期也不相同，從早期的北京54坐標(biāo)系，到后來西安80坐標(biāo)系，到現(xiàn)階段的國家CGCS2000坐標(biāo)系。近幾年來，林業(yè)部門從林地變更工作開始廣泛使用Arcgis，想要利用Arcgis更好的完成工作，首先就要解決格式轉(zhuǎn)入，統(tǒng)一坐標(biāo)系。Arcgis在兼容性方面做了大量工作，安裝時(shí)把Arcgis Data interoperability for Desktop組建安裝上，就可以讀取Mapinfo、mif、gdb、kml、kmz等格式數(shù)據(jù)，這個(gè)組件在Arcgis安裝包里需要單獨(dú)安裝。通過Arcgis建模器的方法制作工具，直接導(dǎo)入手持GPS數(shù)據(jù)，生成所需的點(diǎn)、線、面等格式，同時(shí)根據(jù)各地不同的參數(shù)完成坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。

1 制作原理

Arcgis自身工具包中有讀取GPX數(shù)據(jù)功能，通過讀取GPX數(shù)據(jù)可以生成一個(gè)點(diǎn)的shp圖層，默認(rèn)坐標(biāo)是WGS84坐標(biāo)系。想要達(dá)到需要的數(shù)據(jù)，還需要完成兩步操作：一是要用arcToolbox工具轉(zhuǎn)線和面圖層，完成格式轉(zhuǎn)換。就是把讀取后生成的點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成線或者面的shp圖層；二是把生成數(shù)據(jù)的WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成我們所用數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系，具體方法是根據(jù)所在區(qū)域的手持GPS轉(zhuǎn)換參數(shù)， 先將本區(qū)域參數(shù)進(jìn)行自定義投影轉(zhuǎn)換設(shè)置在程序中，將WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成所需要的坐標(biāo)系。上述功能通過數(shù)據(jù)建模器生成一個(gè)工具，把所有轉(zhuǎn)換都在后臺(tái)完成，參數(shù)也通過自定義投影轉(zhuǎn)換事先設(shè)置在程序中，使用時(shí)調(diào)用即可。這樣，數(shù)據(jù)后臺(tái)運(yùn)行，大大提高工作效率，由于所用參數(shù)事先設(shè)置在程序中，使用時(shí)調(diào)用，避免人工輸入可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

2 前期準(zhǔn)備

1)目前各種型號(hào)手持GPS在測量數(shù)據(jù)后，通過自帶的軟件讀取到PC上的數(shù)據(jù)時(shí)，基本上都支持導(dǎo)出GPX格式。如有相對(duì)老一點(diǎn)手持機(jī)，如目前普遍使用的佳明系列手持機(jī)，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)格式就以GDB為主，在導(dǎo)出其它格式時(shí)，需要填加一系列的參數(shù)，每次導(dǎo)出都要填寫，增加了工作量和出錯(cuò)的可能。解決方法是把佳明手持機(jī)所使用的MapSource軟件升級(jí)到6.16.3版本以上，就可以直接另存為GPX格式，其它底版本無法另存為GPX格式。在另存的過程中最好把GPS點(diǎn)數(shù)據(jù)和航跡數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，這樣方便后期使用，這一點(diǎn)很重要。

2)找到當(dāng)?shù)厥殖謾C(jī)參數(shù)，各地參數(shù)不同，下面以延吉市中央經(jīng)線129度為例，北京54坐標(biāo)系：中央經(jīng)線129、DX：1、DY：-129.4、DZ：-48.2、DA：-108、DF：0.0000005。這一步是，在原來沒有使用地理信息系統(tǒng)Arcgis前，用這些參數(shù)把手持GPS數(shù)據(jù)從WGS84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)成了北京54坐標(biāo)系，導(dǎo)出數(shù)據(jù)后在其它軟件中使用出圖。現(xiàn)在就直接讀取GPS的WGS84數(shù)據(jù)，在地理信息系統(tǒng)Arcgis中用同樣的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，經(jīng)過實(shí)踐所得到結(jié)果相同。

3)Arcgis中，通過自定義投影建立WGS84坐標(biāo)系與北京54、西安80、國家2000等(坐標(biāo))變換。如果只有上面的三參數(shù)就用molodensky_abridged轉(zhuǎn)換方法創(chuàng)建，分別把DX、DY、DZ數(shù)值設(shè)好，需要說明的是這里的數(shù)值相反的，如DX要填-1，下面都是負(fù)值。如果有七參數(shù)用POSITION_VECTOR更精準(zhǔn)。先通過自定義投影建立參數(shù)轉(zhuǎn)換文件存儲(chǔ)在Arcgis程序中，需要使用時(shí)調(diào)用即可，使用過程中不需要人工輸入，最大程度上避免產(chǎn)生錯(cuò)誤。

4)新建一個(gè)文件夾，用于存放建模器生成的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，便于后期數(shù)據(jù)查找，也方便垃圾數(shù)據(jù)及時(shí)清理。

3 建模流程

Arcgis自帶的模型構(gòu)建器是一個(gè)用來創(chuàng)建、編輯和管理模型的應(yīng)用程序。它直觀的將一系列地理處理工具串聯(lián)在一起，將其中一個(gè)工具的輸出作為另一個(gè)工具的輸入，多個(gè)工具組合成一個(gè)完整的工具，省略了編程寫代碼的辛苦，使一些基層不會(huì)編程的工作人員都可以快速掌握，應(yīng)用到林業(yè)或其它各領(lǐng)域，提高工作效率。利用Arcgis的數(shù)據(jù)建模功能，從讀取GPX數(shù)據(jù)，到數(shù)據(jù)格式、坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，只需一個(gè)建模完成(圖1)。

圖1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型Fig.1 Data Transformation Model

3.1 第一步，讀取GPX數(shù)據(jù)，生成點(diǎn)shp數(shù)據(jù)。

在Arcgis里的ArcToolbox工具中轉(zhuǎn)換工具由GPS轉(zhuǎn)出/GPX轉(zhuǎn)要素，這樣就可以把手持GPS轉(zhuǎn)成shp數(shù)據(jù)。

3.2 第二步，點(diǎn)shp數(shù)據(jù)生成線shp數(shù)據(jù)。

上面生成的點(diǎn)shp圖層，在ArcToolbox工具中數(shù)據(jù)管理工具要素點(diǎn)集轉(zhuǎn)線，轉(zhuǎn)成線圖層。

3.3 第三步，線shp數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成面數(shù)據(jù)。

通過ArcToolbox工具中數(shù)據(jù)管理工具要素要素轉(zhuǎn)面，轉(zhuǎn)成面圖層。

3.4 第四步，坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

通過ArcToolbox工具中數(shù)據(jù)管理工具/投影和變換/要素/投影功能，利用事先寫入到程序中的自定義投影參數(shù)，將WGS84坐標(biāo)系數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成北京54坐標(biāo)系。

4 達(dá)到效果

1)模型構(gòu)建器將一系列工具串聯(lián)在一起，形成了一個(gè)ArcToolbox工具，只需一個(gè)操作就完成了轉(zhuǎn)換的全過程，大大提高了工作效率。

2)通過形成的工具實(shí)現(xiàn)了Arcgis直接讀取GPX數(shù)據(jù)，生成點(diǎn)、線、面shp數(shù)據(jù)格式，并轉(zhuǎn)換成所需統(tǒng)一坐標(biāo)系。經(jīng)驗(yàn)證所轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系位置與手持機(jī)用其它軟件轉(zhuǎn)出的位置基本相同，誤差可以忽略不計(jì)，在林業(yè)測量、制圖誤差范圍內(nèi)。

3)利用模型構(gòu)建器實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和其它復(fù)雜功能，實(shí)現(xiàn)我們需要處理、分析等結(jié)果。把一系列復(fù)雜工作打包后變?yōu)橐粋€(gè)ArcToolbox工具，簡單地完成工作。這也是Arcgis為廣大用戶提供的方便快捷之處。

5 建模功能林業(yè)數(shù)據(jù)處理展望

Arcgis的建模功能，將會(huì)使整個(gè)林業(yè)系統(tǒng)在未來數(shù)據(jù)處理、管理、制圖等方式上發(fā)生巨大改變，根據(jù)自身需要靈活編寫所需工具提高工作效率。Arcgis的建模功能，在實(shí)現(xiàn)格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的同時(shí)，還可以應(yīng)用到其它的工作中。如林業(yè)制圖工作，林業(yè)部門的林更數(shù)據(jù)都是上報(bào)的小班面，在制作林相圖時(shí)，需要在小班面圖層中提取出縣界、場界、林班界、小班界等。原有工作方法：先進(jìn)行全縣融合，把全縣數(shù)據(jù)融合成一個(gè)圖斑，再把這個(gè)面轉(zhuǎn)換成線，得到縣界，同樣的方法得到場界，還需要把場界與縣重合部分用縣界擦除才能使用；同樣的方法得到林班界、小班界。這些工作都可以利用建模一次性完成。

未來的林業(yè)工作中，處理數(shù)據(jù)、上報(bào)表格、形成專題圖等，完全可以通過建模，讓其后臺(tái)處理，實(shí)現(xiàn)一鍵完成。讓林業(yè)工作人員，從格式轉(zhuǎn)換、填寫參數(shù)等復(fù)雜操作中解脫出來，真正感受到建模帶來的方便快捷。

建模器解決了林業(yè)工作人員無需學(xué)習(xí)任何編程語言，就可以按照自己的需求，制做實(shí)用性的工作工具，簡單容易上手，實(shí)用性強(qiáng)。這也是各部門選擇Arcgis的一個(gè)理由。隨著軟件的不斷完善，使用越來越方便，通過平臺(tái)的科學(xué)合理分析，最終達(dá)到保護(hù)我們的森林資源，保護(hù)我們林業(yè)的綠水青山。