利用ArcGIS10建模工具實現放線測量成果的自動處理

王永峰，王濤，徐瑩

(天津市測繪院，天津 300381)

1 引言

城市地下管線放線測量是城市規劃測量中常見的測繪項目，包括了外業和內業兩部分工作。在內業處理中主要需制作DWG格式的放線成果圖及編制放線報告，其中放線報告包括Word格式的電子文檔和shapefile格式的管線路由文件，Word文檔包含了兩類信息:放線樁點平面坐標和測區范圍控制點信息。放線報告中這些內容的完成通常采用人工操作的方式，不僅效率低下且易出錯。鑒于此，本文提出了基于ArcGIS 10建模工具ModelBuilder進行放線測量成果的自動化處理，即在制圖人員利用CAD軟件完成放線成果圖的基礎上，利用ModelBuilder工具可方便快捷地完成Word文檔所需信息的提取及管線路由shapefile文件的制作。

2 基于ModelBuilder的數據處理原理

DWG格式的管線放線測量成果圖包含兩類要素:地理圖形要素和圖廓要素，地理圖形要素又可分為三類即地形圖要素、現狀管線地理要素和放線路由要素，編制放線報告的基礎是放線路由要素。從DWG圖形中提取出放線路由要素并保存為名為FXLY．dwg的DWG文件，以下處理將主要基于FXLY．dwg文件并利用ModelBuilder工具展開。

FXLY．dwg文件內容如圖1所示，其由路由折線、放線點點名標注、放線樁點十字絲、規劃距離標注四部分組成。利用ModelBuilder建模工具可快捷實現DWG文件中各種類型要素(包括點、線、面、注記)的shapefile文件化，因而可以將FXLY．dwg中的路由折線(線狀要素)、放線點點名標注(注記要素)、放線樁點十字絲(線狀要素)提取出來并生成相應的shapefile文件，由路由折線轉化而來的便是放線路由shapefile文件。ArcGIS提供了完備的空間分析等數據處理功能供ModelBuilder調用，利用相應的空間分析方法，依據放線點點名標注shapefile文件、放線樁點十字絲shapefile文件和平面控制點總圖shapefile文件可自動得到放線樁點平面坐標和測區平面控制點信息兩類必要信息，這樣便實現了替代人工處理以取得準確性和速度兩方面提高的目的。這種處理也體現出了在常規測繪數據制作過程中Arc-GIS軟件與CAD制圖軟件的互補。

圖1 FXLY．dwg文件示意

DWG圖形文件在ArcGIS中被組織成5個圖層，依次為文字注記Annotation層、點狀物Point層、線狀物Polyline層、面狀物Polygon層和MultiPatch層。對于FXLY．dwg文件來說，Polyline層存儲路由折線和放線點十字絲，Annotation層存儲放線點點名注記要素，Point層存儲放線樁點中心(與放線樁點十字絲中心重合)要素。

本方法的原理為:

(1)從FXLY．dwg提取出路由折線并利用Model-Builder生成shapefile格式路由文件。

(2)同樣，利用ModelBuilder工具從FXLY．dwg中提取出放線點標注并生成點名注記shapfile文件，提取出十字絲圖形生成線狀十字絲shapfile文件，十字絲圖形shapfile文件包含了放線樁點的坐標信息。利用ArcGIS的空間連接功能，基于距離最短原理自動匹配出放線點點名與放線點坐標的映射關系，進而自動得到放線點平面坐標。

(3)將平面控制點總圖shapefile文件與放線路由shapefile文件進行疊加，利用ArcGIS的緩沖區分析功能得到測區范圍平面控制點信息。

平面控制點總圖shapefile文件同樣不是現成的，其基礎數據是DWG格式的平面控制點總圖，DWG格式的平面控制點總圖包含了控制點點名和控制點中心(點狀物)兩種類型的要素。同上述路由FXLY．dwg文件的處理類似，將DWG格式的平面控制點總圖的兩種要素shapefile文件化后，通過空間連接操作可得到最終的平面控制點總圖shapefile文件，將其命名為NEW_DJZ．shp文件。NEW_DJZ．shp文件只需生成一次即可。

3 實現及功能介紹

ModelBuilder是ArcGIS自帶的數據建模工具，為設計和實現ArcGIS的各種數據處理提供了一個圖形化的建模環境。利用ModelBuilder建立的模型是以流程圖的形式表示的，主要由地理數據處理工具和地理數據組成的，數據處理工具在ArcGIS的ArcToolbox中均可以找到原形。

(1)ModelBuilder建模工具的優點有:

①是自動化的數據處理流程。ModelBuilder把數據處理工具和地理數據通過流程化結合在一起并實現自動化運行。

②共享數據處理，方便他人實現模型的重復使用。ModelBuiler的數據和工具都通過圖形方式表示，簡單易懂且易于編輯修改，建模工具可方便的共享。

③Model的運行可以像ArcToolbox中的工具一樣運行，簡潔實用。

④模型可以包括復雜的處理過程，并且一個復雜的模型中還可包含子模型，實現更復雜的應用。

(2)放線測量報告工具如圖2所示，該工具包括如下幾個步驟:

①從FXLY．dwg文件中提取各要素并生產各種shapefile文件，包括路由shapefile文件(命名為SZGC．shp)、放線點點名注記 shapefile文件(命名為 ID．shp)、十字絲圖形shapfile文件(命名為CROSS．shp)。

圖2 放線測量工具面板

②路由SZGC．shp文件字段的自動編輯。因為從FXLY．dwg文件直接轉化而來的SZGC．shp文件其字段不符合放線測量成果的要求，通過ModelBuilder建模工具可實現路由shapefile文件相應字段的刪除、添加，從而形成符合要求的路由SZGC．shp文件，如圖3所示。

③得到放線點平面坐標文件。如圖4所示，通過ModelBuilder提供的空間連接這一數據處理接口，基于距離最短原理可將十字絲CROSS．shp文件中的每個要素與點名注記ID．shp文件中的每個要素一一對應起來并掛接到一個新的要素中，所有這些新的要素的集合構成新的文件JOIN．shp。JOIN．shp文件中的每個要素均有點名與放線點平面坐標值，從中提取點名與平面坐標信息從而形成放線點平面坐標成果并命名為ZB．txt。

④得到測區范圍控制點信息。這一處理的原理是利用緩沖分析功能，將路由SZGC．shp文件中的路由折線要素進行緩沖得到面狀緩沖區，依據天津市平面控制點分布狀況設置緩沖區的半徑為 3 km，緩沖區與點狀的平面控制點總圖進行疊置求交分析得到測區范圍所覆蓋的控制點，如圖5所示。

圖5 得到測區控制點信息

生成臨時文件包括兩個過程:①由FXLY．dwg文件的polyline層提取出路由shapefile文件和十字絲圖形shapefile文件，兩者通過不同的條件篩選得到，如十字絲圖形shapefile文件的要素均為長度固定為6個單位長度且角度水平或垂直的線段，而路由shapefile文件的要素則不如此，如圖6所示;②由FXLY．dwg中的放線點名稱注記轉化為注記shapefile文件，但其過程不如路由 SZGC．shp、十字絲 CROSS．shp文件等圖形文件簡單，須先利用CAD至Geodatabase地理數據庫工具將整個FXLY．dwg轉化為gdb數據庫文件，再利用“要素類至要素類”和“要素類轉Shapefile”2個工具才能得到，如圖7所示。

圖6 SZGC．shp和CROSS．shp文件的生成

圖7 點名注記ID．shp文件的生成

進行上述處理前還需在電腦硬盤下建立數據處理工作區，如在D盤建立“放線測量報告自動處理”工作區，并將NEW_DJZ．shp和FXLY．dwg放入該工作區中。然后按工具面板所示依次點擊即可自動得到所需結果，臨時文件和最終成果文件均存放在該工作區目錄下。

該程序投入生成應用的實踐證實，采用上述自動化處理速度很快，相對于人工操作來說具有速度上的優勢，更重要的是運用該程序釋放了人力，同時由于用機器運算替代人工操作，避免了人為的誤差從而提高了結果的準確性，與此同時也減輕了質檢人員的工作量。

4 結語

城市測繪院在生產各類測繪成果圖所使用的數據制作軟件平臺通常是CAD或類似圖形編輯軟件，這類軟件強于圖形繪制而在空間分析、數據管理方面則較弱，而這一方面正是ArcGIS軟件的強項。本文所提出的借助ArcGIS軟件實現CAD圖形文件的數據自動化處理充分體現了ArcGIS軟件對CAD軟件的互補。

利用自動化處理的程序替代繁雜人工操作在日常測繪產品生產中的重要性日益突出，測繪單位在基于CAD平臺的測繪產品制作過程中較多采用LISP或VBA語言編制程序。本處理若基于CAD平臺采用LISP或VBA語言則需編寫可靠的空間分析算法，這是比較困難的，而ArcGIS軟件則提供了現成的工具以供簡潔調用，這充分體現了ArcGIS的優點。不僅如此，Modelbuilder建模工具這種堆積木式的程序并不要求搭建者具有成熟的開發能力，因而大大降低了程序構建的難度，可以說是一種簡單、高效且易移植的實用方法。

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