ArcGIS中數字化地形圖快速入庫的方法與技巧探究

文｜漳平市自然資源局 劉星紅

0 引言

隨著智慧城市、數字地球的提出，測繪行業對測繪成果提出新的要求，基礎測繪地形圖數據的使用更加廣泛，作為基礎測繪成果的數字化地形圖，在建設中數字城市發揮了重要作用，是地理信息數據庫構建的基礎?，F階段要求數字化地形圖，不光需要滿足基礎建設規劃、施工等，數字化地形圖還需具有管理、統計、分析等作用，這就要求數字化地形圖需要采用多種形式展現給大家，包括滿足CAD 軟件的DWG、滿足GIS 軟件的格式例如SHP 格式。目前，測繪部門用圖習慣還是依賴DWG 格式的DLG 數據，在對基礎測繪數據進行整合時，對于歷史遺留的大量DLG 數據也需要對應的GIS 軟件數據一并入庫審批。然而由于線劃圖數據復雜，數據轉換困難，數字化地形圖快速精確入庫是現階段智慧城市建設面臨的一大難題。

地理信息系統(Geographic Information system,GIS)作為數字城市建設的核心，在“數字地球”“數字中國”建設中發揮了重要作用。目前，GIS 已經廣泛用于地理國情監測、國土資源管理、環境評估、城市建設與規劃、災害預警、運輸、水利水電等方面。ArcGIS 軟件是Esri 公司研發的一套完整GIS 平臺產品。它具有制作地圖、數據管理、空間信息整合、數據發布、數據共享的功能。ArcGIS 作為測繪地理信息數據生產中廣泛應用的地理信息系統數據處理軟件，其系統下的Spatial EXL 工具，擁有強大的數據庫數據操作能力，包括從龐大的數據源中提取目標數據，進行數據標準化處理，經合理拆分合并后完成正確性檢測，實現批量化的數據轉換。其優勢在于數據轉換的規則可根據用戶需求進行定義、自動化程度高、效率快、數據可批量生產。

基于以上情況的考慮，為能夠完成數字城市地理信息基礎數據庫的建設，本文從漳平市地形圖入庫工作出發，將原始數據為CASS 軟件繪制的DWG 格式地形圖，選擇合理、高效的轉換方法，完成數據轉換入庫工作。

1 入庫方法

1.1 直接轉換法

直接轉換法是修改CASS 配置文件實現數據從DWG 格式到ArcGIS 軟件下SHP 格式的轉換，CASS 安裝系統目錄下存在配置文件，即圖元索引文件和屬性表文件。圖元索引文件內包含編碼、圖層、圖元等參數信息，屬性表文件定義每個圖層屬性表結構，通常按照入庫數據標準和規范修改配置文件參數，使用CASS 軟件中的輸出SHP 格式命令便可實現入庫數據格式的轉換。

1.2 FME 映射法

FME(Feature Manipulate Engine) 是Safe Software 公司開發的空間數據轉換處理系統，它是完整的空間ETL 解決方案。該方案提出了基于Open GIS 組織的“語義轉換”全新的數據轉換概念，具體方式是數據的重構，該系統包含了250 種以上的不同數據格式間的轉換模型，為多源數據進行數據轉換提供了方案，是實現數據快速、精確轉換的可靠方法。FME 映射法，首先分析DWG 格式和SHP 格式并通過FME 語義映射規則，構建原始數據集與目標數據集間關系，實現數據轉換。具體操作中因FME 不能直接讀取CASS 數據擴展屬性字段，需要安裝My FME插件來完成擴展屬性、圖形樣式、注記等參數的讀取。

1.3 Spatial ETL 工具

Spatial ETL(Extract-Transform-Load) 工具可實現數據抽取、轉換、加載，其優勢在于數據轉換模型可根據用戶需求自行設定規則，面對數據量比較龐大的任務采用該方法可輕松實現數據批量轉換，效率高。Spatial EXL 可按用戶定義的規則將原始數據從DWG 格式轉換到滿足入庫標準的SHP格式數據，實現目標數據的獲取，完成數據快速入庫。

綜合以上三種數據轉換方法各有利弊。方法一具有操作簡單容易實現，但需要大量人工干預，易出錯，影響工作效率和產品質量，不適合工作量較龐大的項目；方法二，在采用FME 映射法進行數據轉換時需針對專一項目自主研發系統，操作較復雜工程成本大；方法三，定義規則比方法二簡單，可實現批量自動化數據處理，轉換效率高、產品質量高。本次項目擬采用第三中方法開展漳平市某地區1:500 數字地形圖數據入庫工作。

2 數據入庫

2.1 數據預處理

（1）源數據處理

入庫數據源為1:500DLG 數據，數據包含詳細的測區控制點、交通、水系設施等。DLG 數據表示方式為點、線，對于為進、進行拓撲分析的數字線劃圖會存在要素間未連接、線懸掛問題。圖層不規范問題，CASS 軟件成圖時因種種原因會出現圖層多余或空圖層問題，可采用“圖層正確性檢查”命令進行圖層檢查，對空圖層進行刪除時因圖層參照原因不能進行有效的刪除時，可使用“purge”命令進行數據清理然后進行刪除。

（2）要素編碼

數據入庫的實現實質上是將CASS 軟件下DWG 格式數據轉換到能進行GIS 軟件進行讀取、存儲的SHP 格式數據。在DLG 數據中不同的地物有著不同的要素代碼進行表示，在GIS 軟件中數據要素編碼目的是將每個地物實體進行唯一編碼，在保證原始數據要素信息不丟失的情況下進行數據轉換，同時獨一無二的數據要素編碼有利于在GIS 軟件中進行數據的查詢、采集、分析等。具體要素編碼結構可根據地區規范進行分類編碼?；A信息要素分類與代碼詳（如表1所示）。

（3）數據分層

分層的依據主要是根據地物類型來進行，數字地形圖入庫時，每個圖層單獨存在一個SHP 文件中，具體分層主要依據要素大類和類型。

（4）數據標準

符合國家標準并結合實際情況進行一定補充的數據標準是數據入庫重要保障。數據生產過程中需嚴格標準進行作業，生產DLG 數據實際的幾何劃分可分為點(point)、線(point)、面(polygon)、注記(annotation)，其中點(point)的物理劃分為簡單點實體(SP)，線(point)的物理劃分分別為簡單無向線實體(SL)、簡單有向線實體(DL)、復合線實體(CL)，面(polygon) 的物理劃分為面實體(PG)，注記(annotation) 物理劃分為圖面注記實體(TX)，且每個物理劃分都有簡單說明和編碼（可根據當地規范制定）。如表2所示。

表1 基礎信息要素分類與代碼

表2 DLG 數據實體劃分

2.2 數據轉換

由于數據生產平臺種類繁多，所以生產的數據屬性、結構存在很多區別，本文所介紹的內容主要是CASS 軟件所生成的DLG 數據其格式為DWG 作為原始數據轉換目標數據為可進行ARCGIS 入庫的SHP 格式文件，轉換方法選擇本文介紹的ArcGIS 下自定義Spatial ETL Tool 工具，Spatial ETL Tool 工具有FME 語義映射功能，可建立原始數據集和目標數據集映射關系，可實線多對一映射。建立映射關系后可以將DLG 數據以不同的圖層進行數據輸出，同時對于DLG 數據中不同圖層的點、線、面數據按照不同的類別轉換輸出到SHP 格式數據中，對于DLG 數據中的屬性值同樣也可以進行數據轉換。

數據轉換階段主要完成數據組織重構和分類代碼轉換，同時數據轉換過程不僅僅是數據格式的轉換同時還包括數據質量檢查、圖像符號化處理、數據處理等多個操作步驟。本文以漳平市1∶500DLG 數據為例，使用ArcMAP 嵌入的Spatial ETL Tool 工具建立原始數據與目標數據的映射關系，進行數據的轉換與重構。DLG 數據和目標SHP格式數據映射關系。如表3所示。

3 數據質量控制

DLG 數據進行數據轉換后，新生產的SHP 格式數據需要進行數據處理和質量檢查以確保入庫數據是無誤可用的。數據質量控制主要包括目標數據要素編碼檢查、目標數據屬性確認和添加、拓撲分析、數據融合、質量檢查等。

3.1 要素編碼與屬性完善

根據數據標準進行要素編碼的檢查，屬性可分為點要素實體屬性檢查、線要素實體屬性檢查、面要素實體屬性檢查。由于數據轉換前DLG 數據的點實體是由符號構成，存在線、面形式，需要進行點的地物寫塊，轉換過程中在ArcGIS 中由點的地物寫塊轉換成點才能得到點的矢量數據，需進行屬性的添加。線實體需進行數據骨架的提取在進行屬性添加。由于面實體是由點線構成，通常借助線實體進行處理，然后按不同種類進行數據分類處理以及屬性的添加。

3.2 數據融合

目標數據圖層需按照數據標準進行修改、整合。由于DLG 數據存在數據分幅的問題造成轉換后的數據存在被分割或同一地物被多次定義的問題，同時也會出現數據的丟失和錯誤構面等現象。以上存在的問題需進行物理接邊、屬性合并、補充或者刪除等處理，實現圖形無縫拼接。

3.3 質量檢查

數據質量控制是轉換是否完成的最終步驟，嚴格的數據檢查時構建數據庫的基礎，成果檢查主要包括以下內容，如表4所示。

4 結束語

現階段城市的智能化發展是以建立數據完整、精度高、實用性強的地理空間信息數據庫為基礎的，本文講述了傳統的DLG數據入庫方法，著重講述了采用Spatial ETL Tool 工具進行數據轉換入庫過程以及方法和技巧，大幅度提高了工作效率，并運用該方法順利完成了福州市DLG 數據入庫項目。同時在實際操作過程中也發現了一些問題，例如地物數據編碼、數據拓撲等問題影響了工作進展，解決這些問題將是下一步工作的重點內容。

表3 映射關系

表4 質量檢查項目表