基于Model Bui lder地理國(guó)情地表覆蓋小圖斑自動(dòng)處理

李太平，吳長(zhǎng)俊，孫朝犇

（黑龍江測(cè)繪地理信息局黑龍江第二測(cè)繪工程院，哈爾濱150000）

基于Model Bui lder地理國(guó)情地表覆蓋小圖斑自動(dòng)處理

李太平，吳長(zhǎng)俊，孫朝犇

（黑龍江測(cè)繪地理信息局黑龍江第二測(cè)繪工程院，哈爾濱150000）

在ArcGIS中利用Model Builder，結(jié)合Python腳本工具，對(duì)地理國(guó)情普查地表覆蓋生產(chǎn)、編輯過(guò)程中產(chǎn)生的不足采集面積的小圖斑，按照相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行自動(dòng)合并處理。合并結(jié)果較為科學(xué)，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工作人員工作強(qiáng)度，提高了作業(yè)速率。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的可靠性。

地理國(guó)情；Model Builder；Python腳本工具；圖斑合并

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.135

1 引言

地理國(guó)情普查工作是獲取國(guó)情國(guó)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(lèi)活動(dòng)基本情況的綜合性、基礎(chǔ)性工作[1]。地表覆蓋分類(lèi)信息是地理國(guó)情普查中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。地表覆蓋是以土地表面覆蓋物的自然屬性為主要依據(jù)分類(lèi)提取的數(shù)據(jù)，它反映地表自然營(yíng)造物和人工建造物的自然屬性或狀況，是進(jìn)行后續(xù)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)的重要基礎(chǔ)[2]。地表覆蓋分類(lèi)主要包括耕地、園地、林地、草地、房屋建筑（區(qū)）、道路、構(gòu)筑物、人工堆掘地、荒漠與裸露地表、水域10種一級(jí)分類(lèi)。

由于在地表覆蓋數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，大多數(shù)生產(chǎn)單位采用的是人工解譯方法，因此，作業(yè)人員難免將未達(dá)采集指標(biāo)的地表覆蓋進(jìn)行了采集，使得不達(dá)相應(yīng)采集指標(biāo)的圖斑超限，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不符合相應(yīng)規(guī)定。常規(guī)處理方法是作業(yè)人員對(duì)超限小圖斑進(jìn)行遍歷，逐一判斷，選取超限數(shù)量小圖斑進(jìn)行合并處理。這種方法不僅增大了工作人員的工作量，而且對(duì)于超限圖斑的選取具有隨機(jī)性，選取結(jié)果不是很科學(xué)。為了解決上述問(wèn)題，論文按照相應(yīng)規(guī)定對(duì)每一個(gè)超限小圖斑進(jìn)行最優(yōu)合并效果等級(jí)評(píng)分，按照評(píng)分以及相鄰圖斑面積對(duì)小圖斑進(jìn)行合并處理，并利用ArcGIS中的Model Builder實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)處理功能，不僅使得小圖斑處理方法更為科學(xué)而且效率大大提高，減少工作人員工作量。

2 地表覆蓋小圖斑合并方法

地表覆蓋分類(lèi)中，無(wú)論是人工還自動(dòng)分類(lèi)，如果能夠確保分類(lèi)結(jié)果正確，最小圖斑面積不受此指標(biāo)的限制，即分類(lèi)后的圖斑面積即使小于該指標(biāo)，也不需要進(jìn)行就近合并，但向下浮動(dòng)一般應(yīng)控制在30%以?xún)?nèi)。采用“就近就大”合并原則進(jìn)行合并時(shí)，應(yīng)考慮與目標(biāo)圖斑間的合理性，歸并后明顯不合理的可以考慮保留，但保留的小圖斑數(shù)量應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)，對(duì)每一個(gè)類(lèi)別，面積小于采集指標(biāo)70%的圖斑數(shù)量不應(yīng)超過(guò)該類(lèi)圖斑總數(shù)的10%。

2.1 合并準(zhǔn)則以及等級(jí)評(píng)分依據(jù)

上述規(guī)定中不僅對(duì)小圖斑數(shù)量進(jìn)行了限制，而且對(duì)合并方法也進(jìn)行了說(shuō)明。合并準(zhǔn)則可以總結(jié)為以下3點(diǎn)：

1）考慮地表覆蓋大類(lèi)，優(yōu)先合并到同一大類(lèi)；

2）優(yōu)先合并到自然屬性或狀況相同的圖斑中，即屬于自然營(yíng)造物的優(yōu)先考慮合并到自然營(yíng)造物目標(biāo)圖斑中，屬于人工建造物的優(yōu)先考慮合并到人工建造物目標(biāo)圖斑中；

3）對(duì)于上述2個(gè)準(zhǔn)則仍無(wú)法確定合并目標(biāo)圖斑的，則將其歸并到相鄰面積最大的圖斑中，以符合“就近就大”合并原則。

對(duì)以上3種合并準(zhǔn)則，可以大致對(duì)合并效果進(jìn)行等級(jí)評(píng)分，顯然按照準(zhǔn)則1合并的效果優(yōu)于準(zhǔn)則2，準(zhǔn)則2的優(yōu)于準(zhǔn)則3，所以可以按照相應(yīng)合并準(zhǔn)則進(jìn)行等級(jí)評(píng)分。文中采用的等級(jí)評(píng)分是以此為基礎(chǔ)，按照用戶(hù)給定的合并順序進(jìn)行等級(jí)評(píng)分。

2.2 方法流程

地表覆蓋最小采集面積指標(biāo)與地表覆蓋類(lèi)型有關(guān)，不同地類(lèi)分類(lèi)最小圖斑對(duì)應(yīng)的地面實(shí)地面積也不全相同，因此需要給定各個(gè)地類(lèi)對(duì)應(yīng)的最小采集面積指標(biāo)。按照給定的指標(biāo)對(duì)不達(dá)采集指標(biāo)的小圖斑進(jìn)行篩選，按照上面給出的合并規(guī)則進(jìn)行合并效果等級(jí)評(píng)分，然后按照評(píng)分處理超限個(gè)數(shù)小圖斑，得到最終處理結(jié)果。

3 自動(dòng)合并方法實(shí)現(xiàn)

ArcGIS的Model Builder能夠調(diào)用已有工具，并能調(diào)用用戶(hù)自己編寫(xiě)的腳本工具，而且是一種流程似的編寫(xiě)方式，編寫(xiě)容易，便于理解，因此本文采用此方法實(shí)現(xiàn)地表覆蓋小圖斑自動(dòng)處理功能。

3.1 各環(huán)節(jié)具體實(shí)現(xiàn)方法

以流程圖為基礎(chǔ)對(duì)各步驟實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行說(shuō)明。

1）提取小圖斑：在LCA數(shù)據(jù)層中添加字段，用于標(biāo)記是否為小圖斑。讀取各類(lèi)地類(lèi)對(duì)應(yīng)的最小采集指標(biāo)，對(duì)LCA中所有圖斑進(jìn)行遍歷，面積小于對(duì)應(yīng)采集指標(biāo)的在標(biāo)記字段進(jìn)行標(biāo)注。利用已有Select（篩選）工具篩選小圖斑以及剩余圖斑。

2）獲取小圖斑相鄰的所有圖斑：將小圖斑要素類(lèi)與剩余圖斑要素類(lèi)進(jìn)行Spatial Jion（空間連接）操作，其中“連接操作”選用的是“J0 IN-0NE-T0-0NE”，對(duì)“CC”、“TAG”值以及“Shape-Area”3個(gè)字段進(jìn)行字段映射，“匹配選項(xiàng)”選用“INTERSECT”，通過(guò)上述設(shè)置，便可獲取各個(gè)小圖斑以及其所有相鄰圖斑屬性。

（1）進(jìn)行合并效果等級(jí)評(píng)分：讀取用戶(hù)按照合并準(zhǔn)則給定的合并順序，例如：04:04,03,01,02，即表示優(yōu)先歸于同一一級(jí)類(lèi)中，如果鄰面沒(méi)有相同一級(jí)類(lèi)的，則按照該順序搜索下一一級(jí)類(lèi)，如果下一一級(jí)類(lèi)存在多個(gè)，則對(duì)這些鄰面按照面積進(jìn)行排序，歸并到面積最大的領(lǐng)面中。以上操作滿(mǎn)足了優(yōu)先考慮歸類(lèi)合理性、就近就大原則，保證了歸并的合理性。與此同時(shí)，按照合并所選的一級(jí)類(lèi)順序?qū)喜⑿ЧM(jìn)行等級(jí)評(píng)分。

（2）按照評(píng)分對(duì)超限圖斑進(jìn)行合并處理：按照評(píng)分對(duì)超限小圖斑CC值以及TAG值賦最佳合并目標(biāo)圖斑對(duì)應(yīng)屬性值。利用Merge（合并）工具對(duì)處理后的小圖斑要素類(lèi)與最初剩余圖斑要素類(lèi)進(jìn)行合并操作，然后利用Dissolve（融合）工具按照CC、TAG值對(duì)合并后的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，得到的結(jié)果即為最終數(shù)據(jù)成果。

3.2 模型設(shè)計(jì)與實(shí)施

具體Model Builder模型如圖1所示。

圖1 Model Builder模型

其中，2個(gè)輸入的文本文檔Area Standard，Sort分別為相應(yīng)圖斑對(duì)應(yīng)的最小采集面積以及每二級(jí)類(lèi)合并順序。Mark LCA與Calculate Grade為Python腳本工具，Mark LCA用途是按照相應(yīng)最小采集指標(biāo)標(biāo)注小圖斑，便于后續(xù)篩選小圖斑。Calculate Grade是對(duì)小圖斑最優(yōu)合并效果進(jìn)行等級(jí)評(píng)分，并按照評(píng)分對(duì)相應(yīng)待處理圖斑進(jìn)行CC值和TAG值更改，賦予相鄰最優(yōu)合并圖斑屬性。

4 實(shí)例應(yīng)用

以黑龍江某縣第一次地理國(guó)情普查地表覆蓋生產(chǎn)數(shù)據(jù)為例，針對(duì)LCA數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的小圖斑按照本文所提方法、利用本文所寫(xiě)工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對(duì)數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果表明合并效果較好。

圖2 待處理LCA數(shù)據(jù)

圖3 自動(dòng)合并結(jié)果

圖3為工具自動(dòng)處理結(jié)果，通過(guò)圖3可知，所編寫(xiě)工具不僅能夠?qū)πD斑進(jìn)行自動(dòng)處理，而且合并效果較為科學(xué)，如圖中的0718、0719小圖斑更應(yīng)歸為0521而不是0120，這體現(xiàn)了優(yōu)先合并到自然屬性或狀況相同的圖斑這一原則。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)地理國(guó)情地表覆蓋采集過(guò)程、編輯過(guò)程中產(chǎn)生的不達(dá)采集指標(biāo)的小圖斑，按照相關(guān)規(guī)定，對(duì)于未達(dá)采集標(biāo)準(zhǔn)的小圖斑采用“就近就大”合并原則進(jìn)行合并，與此同時(shí)考慮與目標(biāo)圖斑間的合理性，這樣可以將歸并后明顯不合理的小圖斑進(jìn)行保留，以保證數(shù)據(jù)歸并合理性。論文所用方法是對(duì)將小圖斑與相鄰所有圖斑進(jìn)行合并搜索，找出最佳合并目標(biāo)圖斑，對(duì)最佳合并效果進(jìn)行等級(jí)評(píng)分。對(duì)所有小圖斑都評(píng)分后，按照評(píng)分等級(jí)提取出合并效果最佳的超限個(gè)數(shù)小圖斑進(jìn)行合并處理，這樣就能保證合并效果最為理想，而不再是單純地考慮圖斑面積。最后利用ArcGIS中的Model Builder實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理功能，不僅使數(shù)據(jù)處理更為合理，而且大大提高了工作效率，減少了作業(yè)人員的工作量，能夠在實(shí)際生產(chǎn)中有較好的應(yīng)用。

【1】李德仁,邵振峰,丁霖.地理國(guó)情信息的多級(jí)網(wǎng)格化表達(dá)[J].地理空間信息，2014,12(1):1-5.

【2】謝宏全,王圣堯，等.面向地理國(guó)情普查的地表覆蓋分類(lèi)方法研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2014(S1):245-247.

Geographical Conditions of Surface Coverage Map Spot Automatic Processing Based on the Model Builder

LITai-ping,WUChang-jun,SUNChao-ben
(The Second Surveying and Mapping Institute of Heilongjiang Surveying and Mapping Geographic Information Bureau,Harbin150000,China)

This thesis introduces an auto merging and processing method which combines Model Builder of ArcGIS technology with Python scripting tools. This method can automatically merge the small spots of insufficient acquisition area caused by surface cover producing and editing during geographic condition census.The merging result is more scientific which can improve the quality of products,reduce work intensity and improve operation rate.The article verifies the reliability of this auto merging method through experiments.

geographic conditions;Model Builder;Python scripting tools;spot merging

P2

A

1007-9467（2016）08-0244-02

2016-07-31

李太平（1984～），男，黑龍江哈爾濱人，工程師，從事測(cè)繪數(shù)據(jù)處理及國(guó)情地理監(jiān)測(cè)研究。