基于ArcGIS模型的標(biāo)識碼提取及圖斑編號的方法實現(xiàn)

摘要：為了解決湖南省城市國土空間監(jiān)測項目生產(chǎn)過程中要素唯一標(biāo)識碼屬性填寫與外業(yè)實地照片整理等時存在大量重復(fù)性工作、人工處理效率低且錯誤率高的問題，提出利用ArcGIS模型構(gòu)建器對數(shù)據(jù)庫中各圖層唯一標(biāo)識碼進(jìn)行自動檢測和賦值、對舉證平臺中外業(yè)照片按內(nèi)業(yè)圖斑唯一標(biāo)識碼提取分類并編號存儲的自動化方法，并以長沙市六區(qū)為例，對傳統(tǒng)人工方法和模型賦值方法進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，相較于傳統(tǒng)人工方法，模型賦值方法實現(xiàn)了批量賦值和批量處理，極大地提高了工作效率、降低了結(jié)果的錯誤率。

關(guān)鍵詞：要素唯一標(biāo)識碼""實地照片""ArcGIS""模型構(gòu)建器

Implementation"of"Identification"Code"Extraction"and"Spot"Numbering"Method"Based"on"ArcGIS"Model

LIU"Jing""LI"Xiongwen""XIAO"Jianban""SONG"Kexin

The"Second"Surveying"and"Mapping"Institute"of"Hunan"Province，"Changsha，"Hu’nan"Province，"410119"China

Abstract："To"solve"the"problems"of"a"large"amount"of"repetitive"work，"low"manual"processing"efficiency"and"high"error"rate"in"the"attribute"filling"of"unique"identification"codes"for"elements"and"the"organization"of"field"photos"during"the"production"process"of"the"urban"land"space"monitoring"projectmanual"processing"during"the"production"process"of"filling"in"attributes"of"unique"identification"code"of"element"and"sorting"out"field"photos"in"Hunan"Province，"urban"land"space"monitoring"project，"an"automated"method""is"proposed"to"useusing"Arcgis"ArcGIS"mModel"bBuilder"to"automatically"detect"and"assign"unique"identification"codes"for"each"layer"in"the"database，"extract"and"classify"field"photos"on"the"evidence"platform"according"to"the"unique"identification"code"of"field"photos"on"the"evidence"platform"according"to"internal"map"spots，polygon"and"store"them"with"numbers."Taking"six"districts"of"Changsha"City"as"an"example，"the"traditional"manual"method"and"model"assignment"method"are"compared."The"results"show"that"compared"with"the"traditional"manual"method，"the"model"assignment"method"achievesthis"method"realizes"batch"assignment"and"batch"processing，"greatly"improvinges"work"efficiency，"and"reducinges"the"error"rate"of"results.

Key"Wwords："Unique"identification"code"ofor"element；Field"photos；ArcgisArcGIS；Model"Builder

城市是人類社會發(fā)展的重要標(biāo)志，更是人類群居生活的高級形態(tài)[1]。堅持長期持續(xù)地開展城市國土空間監(jiān)測工作有助于提升社會化服務(wù)效率、優(yōu)化公共資源配置，對未來城市規(guī)劃和管理具有極為關(guān)鍵的作用。2022年，自然資源部首次開展城市國土空間監(jiān)測，對現(xiàn)行107個國批城市重點開展自然資源細(xì)化和補充監(jiān)測、人文地理要素監(jiān)測。2023年，任務(wù)擴(kuò)展至296個城市，主要涉及住宅、教育、醫(yī)療、社會福利、城市安全韌性、水域、交通網(wǎng)絡(luò)等監(jiān)測要素[2]。監(jiān)測要求所有要素均要進(jìn)行要素唯一標(biāo)識碼（FEATID）的賦值與外業(yè)實地照片的整理，這是一項煩瑣且耗時的工作，利用人工手動輸入的方法速度慢且易出錯。本文旨在利用ArcGIS模型構(gòu)建器提出一種城市國土空間監(jiān)測“編號工具”，使生產(chǎn)過程簡單化，節(jié)約時間成本，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，以期廣泛推廣至其他項目的類似數(shù)據(jù)處理工作中。

1"ArcGIS模型構(gòu)建器

ArcGIS模型構(gòu)建器是可視化的編程語言，具有強大的數(shù)據(jù)管理能力，可以將多種地理處理工具組合起來，形成自動化且快捷高效的地理處理模型，在諸多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[3-6]。

模型構(gòu)建器由輸入原始數(shù)據(jù)、按需要添加ToolBOX工具、輸出結(jié)果三部分組成，其將一系列地理處理工具串聯(lián)在一起，形成一個完整的工作流程。一般設(shè)定為重復(fù)工作的循環(huán)，將需要重復(fù)且批量處理的操作利用工具來完成，從而實現(xiàn)工作流程化的效果。該工具具有可視化、可共享、擴(kuò)展性強，靈活度高的特點，基于圖形的可視化進(jìn)行操作，將每個工具和數(shù)據(jù)拖動到模型布局頁面，然后對工具進(jìn)行設(shè)置與連接[7]，操作簡單，容易理解。該模型一鍵式自動化處理方式節(jié)省了工時，極大地提升了工作效率。

2"模型設(shè)計編制

通過ArcGIS模型構(gòu)建器設(shè)計搭建模型，可以解決工作中遇到的問題，完成城市國土空間監(jiān)測項目中數(shù)據(jù)庫要素唯一標(biāo)識碼編號批量賦值與照片標(biāo)識符批量處理。

2.1"FEATID編號

2.1.1規(guī)則要求

監(jiān)測數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有要素均需要進(jìn)行唯一標(biāo)識碼的賦值，編碼規(guī)則為16位順序編號，在同一圖層內(nèi)應(yīng)保持唯一。一般情況下，前6位為區(qū)縣行政區(qū)劃代碼，若要素跨區(qū)縣級行政區(qū)，則前6位則為城市行政區(qū)劃代碼；后10位采用阿拉伯?dāng)?shù)字編號，位數(shù)不足的用“0”填充。

模型構(gòu)建過程需要解決如下問題：（1）數(shù)據(jù)庫下有多個圖層，分別存儲在不同的數(shù)據(jù)集，需要找到圖斑所在圖層；（2）需要判斷圖層是否有FEATID屬性項；（3）獲取每個圖層已有FEATID的最大值；（4）找到已有FEATID不唯一或不符合編碼規(guī)則的記錄；（5）判斷圖斑是否跨縣級行政區(qū)。

2.1.2模型構(gòu)建方法

（1）使用迭代器遞歸獲取數(shù)據(jù)庫中所有圖層。（2）找到需要編號的所有圖斑：利用判斷數(shù)與計算值工具選出需要進(jìn)行編碼的圖斑。（3）添加字段，計算流水號，獲取已有FEATID字段的重復(fù)值。（4）與本底數(shù)據(jù)庫位置對比分析，找到需要保留重復(fù)編號的圖斑。（5）檢查數(shù)據(jù)庫內(nèi)FEATID字段不為16位的圖斑。（6）通過單數(shù)據(jù)庫編號與相鄰數(shù)據(jù)庫合并，找到跨行政區(qū)的圖斑。（7）通過切片函數(shù)匯總統(tǒng)計出FEATID的最大流水號。（8）通過流水號編寫函數(shù)，對圖斑的FEATID字段進(jìn)行編號，而后對編號進(jìn)行重復(fù)值判斷，并再次編號。流程如圖1所示。

2.2"外業(yè)照片整理工具

2.2.1規(guī)則要求

在地面照片拍攝時，相機(jī)會按照一定規(guī)則自動生成其文件名，但不能保證文件名的全局唯一性，需要在照片整理階段把文件名改用照片標(biāo)識符命名，文件名的后綴名不變[1]。

實地照片命名的規(guī)則要求如下：（1）采用JPG格式；（2）要素唯一標(biāo)識碼為拍攝對象對應(yīng)圖斑的FEATID；（3）按以下規(guī)則生成照片標(biāo)識符：照片標(biāo)識符=圖層名稱+“_”+要素唯一標(biāo)識碼+“_”+1位順序碼+“.jpg”，其中，圖層名稱為照片拍攝對象所存儲的數(shù)據(jù)層名稱；（4）順序碼用來確保唯一性，取0～9、A～F的1位數(shù)字或字母，優(yōu)先采用阿拉伯?dāng)?shù)字，其次為大寫英文字母[8]。

模型構(gòu)建過程需要解決如下問題。（1）外業(yè)舉證包中包含大量實地照片，如何建立對應(yīng)關(guān)系以提取所需信息？（2）原始照片格式與項目要求不符，如何進(jìn)行批量格式轉(zhuǎn)換？（3）不同圖層的照片命名規(guī)則存在差異，如何統(tǒng)一按規(guī)范命名？（4）針對圖斑編號不連續(xù)的情況，如何實現(xiàn)自動重新編號？

2.2.2模型構(gòu)建方法

（1）找到相互關(guān)系對應(yīng)表。每個圖層添加字段，自動填入“圖層名稱”；按點、線、面3個類型合并圖層，選出需要進(jìn)行外業(yè)成果編號的圖斑，自動填入“圖層名稱+唯一標(biāo)識碼”；多個外業(yè)舉證包合并，根據(jù)外業(yè)編號提取外業(yè)圖斑，為避免編號重復(fù)，添加字段，自動填入“外業(yè)舉證包名稱+外業(yè)編號”；采用疊加分析和距離分析將內(nèi)業(yè)圖斑編號寫入有位置關(guān)系的外業(yè)圖斑；通過去重、清理多余字段等方法，整理數(shù)據(jù)，得到內(nèi)外業(yè)對應(yīng)關(guān)系表。

（2）照片整理。提取外業(yè)舉證包內(nèi)照片名稱信息，建立內(nèi)業(yè)唯一標(biāo)識碼、外業(yè)圖斑編號、照片名稱對應(yīng)的關(guān)系表；以關(guān)系表中外業(yè)圖斑編號為基礎(chǔ)，按照照片命名提取出對應(yīng)照片，再對每一個內(nèi)業(yè)圖斑建立一個文件夾，存放對應(yīng)的照片；利用編號函數(shù)和替換函數(shù)。對文件夾內(nèi)照片進(jìn)行流水號賦值。對于一個內(nèi)業(yè)圖斑對應(yīng)多個外業(yè)圖斑的情況，自動提取順序碼并繼續(xù)編；對于多個內(nèi)業(yè)圖斑對應(yīng)一個外業(yè)圖斑的情況，獲取外業(yè)圖斑編號重復(fù)次數(shù)，修正對應(yīng)關(guān)系表，重新進(jìn)行流水號賦值。

3"項目應(yīng)用

選取長沙市6個城區(qū)的數(shù)據(jù)驗證該方法，該區(qū)域數(shù)據(jù)種類繁多。本文采用人工和模型自動賦值兩種方式對6個城區(qū)進(jìn)行要素唯一標(biāo)識碼編號與外業(yè)照片整理工作在運行時間及賦值準(zhǔn)確度方面進(jìn)行比較。

3.1"項目應(yīng)用驗證

3.1.1"FEATID編號

采用人工方法采集數(shù)據(jù)，作業(yè)員利用地理信息系統(tǒng)（Geographic"Information"System，GIS）軟件逐字段手動輸入FEATID值，從而得到最終數(shù)據(jù)成果。

采用模型自動賦值時，打開FEATID縣級編號工具，選擇縣級監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，填寫相應(yīng)行政區(qū)代碼后，直接運行即可。工具能夠快速解決編號問題，并且可以反復(fù)使用，不會對數(shù)據(jù)庫幾何和其他字段做多余處理。

3.1.2"外業(yè)照片整理

采用人工方法采集數(shù)據(jù)，作業(yè)員利用舉證照片查看工具分別查找相應(yīng)照片，并根據(jù)要素唯一標(biāo)識碼建立相應(yīng)文件夾，將圖片分別放入對應(yīng)文件夾，并按命名規(guī)則對照片進(jìn)行命名，從而得到最終數(shù)據(jù)成果。

采用模型自動賦值時，打開外業(yè)照片整理工具，選擇細(xì)化數(shù)據(jù)集與原始照片文件，生成相互關(guān)系對應(yīng)表，然后根據(jù)關(guān)系表分別導(dǎo)出照片并命名。經(jīng)項目測試驗證，工具能高效、準(zhǔn)確地解決外業(yè)照片成果的整理問題。

3.2"驗證結(jié)論

根據(jù)上述數(shù)據(jù)驗證與質(zhì)量檢查軟件的檢查結(jié)果，比對數(shù)據(jù)處理時間和錯誤記錄條數(shù)。相比傳統(tǒng)人工采集方，ArcGIS自動賦值模型的運行時間與正確性有很大的優(yōu)勢，F(xiàn)EATID編號模型自動賦值需要的時間比人工采集縮短了5倍以上，外業(yè)照片整理模型自動賦值需要的時間比人工采集縮短了更多，且模型自動處理的結(jié)果檢查錯誤率大大減少，具體如表1、表2所示。

4"結(jié)語

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市國土空間監(jiān)測工作將越來越重要。本文利用"ArcGIS"模型構(gòu)建器制作流程化工具，實現(xiàn)了122個縣市區(qū)要素唯一標(biāo)識碼的自動賦值與外業(yè)照片成果的自動分揀，減少了重復(fù)的工作步驟，提高了工作效率。未來，我們將進(jìn)一步完善城市監(jiān)測相關(guān)的技術(shù)手段，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性。

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