ArcGIS 10.1地理信息系統在地理國情普查項目中的應用

仉海玲，楊立國，初曉煒

(濰坊市勘察測繪研究院，山東 濰坊　261041)

?

ArcGIS 10.1地理信息系統在地理國情普查項目中的應用

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業數據生產的特點，充分利用ArcGIS 10.1強大的數據管理功能，輔以使用一些開放的軟件,對國情普查內業作業進行了一系列的研究和改進，特別是對國情普查中數據類型轉換、內業數據采集、外業解譯樣本照片的批量載入等方面進行了開發與應用。此應用不僅為單位節省了大量的資金投入，提高了內業數據生產的效率與質量，而且易于實現、操作簡單，可廣泛應用于其他測繪工程。

地理國情普查；ArcGIS 10.1；數據類型轉換；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地理信息系統在地理國情普查項目中的應用[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地理信息系統是Esri公司集40余年地理信息系統(GIS)咨詢和研發經驗，奉獻給用戶的一套完整的GIS平臺產品，具有強大的地圖制作、空間數據管理、空間分析、空間信息整合、發布與共享的能力。該軟件由以下幾部分組成：ArcGIS for Desktop； ArcGIS for Server；ArcGIS for Mobile；ArcGIS for Online。經常使用的ArcGIS Desktop，是一個集成了眾多高級GIS應用的軟件套件，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、特征及其相互關系，是基本國情的重要組成部分。地理國情普查是一項重大的國情國力調查，是全面獲取國情國力信息的重要手段，是掌握自然資源、生態環境以及人類活動基本情況的綜合性、基礎性工作[2]。

目前，全國第一次地理國情普查工作正在各地陸續開展，它是一項具有開創性的工作，涉及內容廣泛、專業性很強。單位承擔了濰坊市中心城區寒亭區、濰城區、奎文區3區1700多平方千米地理國情普查生產任務，為此，經過多方考察，選用了功能強大的ArcGIS 10.1來進行國情普查的內業生產，并在實踐中不斷地研究與開發，逐漸掌握了一些方法和技巧，大大提高了國情普查內業生產的效率與質量，為單位順利地完成普查任務提供了有力的技術支持。

1　問題分析

1.1各種數據類型如何進行相互轉換

由于地理國情涉及眾多行業領域，其資料內容龐雜、紛亂，并且數據格式極不統一[3]。如何科學合理地分析和利用這些資料，使普查工作省時、省錢、省力，達到事半功倍的效果。針對這個問題，發現ArcGIS本身內嵌的FME Extension for ArcGIS模塊(以下簡稱FME)可以實現各類數據類型的相互轉換，海量數據轉換還可通過腳本及批處理模式高效運行。這樣許多數據格式都可以利用FME轉換成ArcGIS可讀取的數據，而ArcGIS本身具有動態投影功能，實現了多種數據的疊加處理，可非常方便地對一些有用數據進行提取，這對許多資料的分析和利用提供了保證[4]。

1.2內業采集的效率如何提高

內業采集是地理國情普查的重要工序，高質量的采集可以大大減少后期外業核查的工作量。根據國家要求，地理國情普查的成果數據集為ArcGIS GDB 格式，雖然目前在內業數據生產過程中，可以利用各種專業化的軟件來進行采集，但最后仍然要導入到ArcGIS軟件中整理并提交。而ArcGIS軟件本身具有強大的編輯功能，通過訂制數據模板，可以方便地直接進行內業數據采集，大大減少錄入錯誤，提高采集效率[5]。

1.3外業解譯樣本照片如何批量載入

在國情普查外業生產中，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，而且對內業生產的判讀也是極有幫助的[6]。ArcGIS 10.1本身帶有地理標記照片的工具，能夠把通過內置GPS的數碼相機或智能手機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)直接載入到數據庫中，自動生成對應的點要素層，并且包含了照片經緯度和時間等相關的屬性信息，這樣就可以把這些照片疊加在工作底圖上進行展示和分析等。但ArcGIS 10.1無法將照片的方位角信息讀入到數據庫中，但照片的方位角信息對于內業生產判讀非常重要，如果沒有方位角信息，則無法判斷照片拍攝的角度，對于一些復雜地區的地類則在內業是無法根據照片進行判讀的。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據庫中，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注出來，方便、直觀地進行內業生產的判讀。

2　技術措施

2.1利用ArcGIS內嵌的FME實現各種數據類型的相互轉換

(1)定制轉換工具：分析資料，找出對國情普查有用的數據文件，并進一步找出這些數據文件中需要提取的一些圖層和屬性等，形成兩種數據文件格式的對照表，然后按照對照表，創建一個轉換工具，這樣就實現了對這類數據格式進行自動批量轉換[7]。

(2)具體操作流程：①在Arctoolbox下新建一個工具箱。②右鍵點擊工具箱-新建Spatial ETL Tool。③在隨后打開的窗口下選擇要轉換源文件類型→選擇轉換的源文件→選擇目標文件類型→進入FME界面。④在FME界面上可以根據需要進行編輯，即從源數據中提取國情普查所需要的圖層，然后把每個圖層的相關屬性依據事先定義好的對照表與轉換的目標數據一一對應，然后運行，就會在ArcGIS工具箱中生成一個相應的數據轉換工具。 ⑤在ArcGIS下修改該轉換工具文件名(改成容易記憶的文件名)，這樣以后遇到這樣的文件類型，可用該工具進行自動批量轉換。例如：把.dwg文件類型轉換為.shp文件，就可以按以上步驟進行操作，最終生成dwg-shp轉換工具(圖1)。

圖1　FME數據轉換編輯界面

2.2利用自制ArcGIS模板進行內業數據采集的方法

(1)定制分層模板：根據《GDPJ 03-2013地理國情普查數據規定與采集要求》建立GDB模板數據庫。首先新建一個地理國情普查模板數據庫，然后按數據采集要求預先設置37個要素層，各層按照要求建立相應的屬性字段[8-9]。

(2)制作地表覆蓋模板及數據采集方法：因為地表覆蓋(LCA)層為場模型，各要素之間無覆蓋，無縫隙，且采集時可能有島、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，給點賦屬性，最后創建批處理模型，進行拓撲構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數據集，里面包含點、線、面數據，分別為(LCA_p,LCA_l,LCA_a)。 ②在LCA_p圖層中添加所有地類CC碼的點要素，利用ArcGIS的組織模板功能，建立內業采集模板菜單，建好的模板名稱可根據作業員的習慣進行修改，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—符號系統中根據CC字段值來進行符號化處理。 ④在ArcCatalog中設置GDB數據庫的屬性，建立屬性域，這樣在為點添加TAG值時會出現下拉菜單，可以直接選取，以免出錯。 ⑤利用ArcGIS模型構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停止編輯，查看拓撲構面情況。全部采集完成后，拓撲處理生成LCA_a，最終的地表覆蓋數據。生成LCA_a，導出(刪除多余字段)生成最終的地表覆蓋數據(圖3)。

圖2　地表覆蓋批處理模型

圖3　地表覆蓋數據采集模板

(3)制作國情要素模板及數據采集方法：國情要素采集的特點是分層復雜，各圖層屬性字段的填寫也有嚴格的要求。①根據國普辦下發的《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，在各層建立相應的采集模板，將各個模板名稱修改為中文便于理解。編輯時點擊相應的模板菜單，所創建要素將會自動添加設定的CC和GB值。 ②根據《GDPJ 01-2013地理國情普查內容與指標》附表7-1，對要素模板進行修改，添加部分類型屬性字段值和缺省值，以便編輯時自動填寫。 ③根據《GDPJ 01-2013地理國情普查內容與指標》附表7-1，在數據庫屬性中將屬性值列表中的類型、等級、鋪設材料等其屬性字段設置相應的屬性域，在屬性填寫時利用下拉菜單填寫固定的枚舉值[10-11](圖4)。

圖4　國情要素數據采集模板

2.3 ArcGIS及GeoStter軟件配合使用實現外業解譯樣本照片的批量載入

(1)材料準備：把外業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據庫中：運行ArcGIS 10.1，使用GeoTagged Photos ToPoints工具，把照片批量加載到數據庫中，創建一個點要素層，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，雙擊彈出參數對話框，根據需要設好相應的參數。 ②設置好參數之后，點擊OK按鈕，ArcGIS將自動讀取照片中包含的地理位置信息，并創建一個要素類，然后自動添加到ArcMap中。 ③打開該點要素層的屬性表，利用字段計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照片點要素層的屬性表中。當然這一步可利用ArcGIS模型構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)對該點圖層進行符號化。雙擊該圖層下的符號，進入Symbel Selector編輯器，選擇箭頭符號，設置參數，根據方位角字段值來調節箭頭方向，設置好參數后，點確認，即可在工作底圖上準確、直觀地顯示出該照片拍攝的地點及方位。并可通過HTML Popup窗口進行預覽，如圖5：

圖5　外業解譯樣本照片加載到工作底圖的顯示界面

3　結語

實踐證明，通過開發利用ArcGIS強大的編輯功能和內置的一些工具，輔以使用一些開放的軟件，

對國情普查內業作業流程和方法進行了一系列的規范和改進，不僅為單位節省了人力、物力，而且提高了內業數據生產的效率與質量，規范了作業流程，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支持。并且此技術在其他測繪領域中也具有一定的應用和推廣價值。

[1]牟乃夏，劉文寶，王海銀，戴洪磊. ArcGIS10 地理信息系統教程[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經濟社會發展[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的多平臺數據轉換系統開發及實現[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業的質量控制[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核查質量的因素[J].測繪與空間地理信息，2014,(6)：208-209.

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

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

[9]GDPJ 03-2013.地理國情普查數據規定與采集要求-20140402-V3.1-訂正本[S].

[10]GDPJ 04-2013.地理國情普查數據生產元數據規定-20140402-V1.1-訂正本[S].

[11]GDPJ 06-2013.遙感影像解譯樣本數據技術規定-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：陶衛衛

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

地調項目：山東省第一次地理國情普查數據采集、項目編號：SDZS-2014-DL01