基于ModelBulider的城市部件數據建庫

倪錫春，范園園，陳永良

(德清縣地理信息中心，浙江德清 313200)

基于ModelBulider的城市部件數據建庫

倪錫春?，范園園，陳永良

(德清縣地理信息中心，浙江德清 313200)

城市部件數據建庫是將城市部件外業(yè)普查成果CAD圖形轉換為SHP格式，并增加權屬數據、網格編碼和部件編碼等屬性信息的過程。該過程數據處理操作工作量大，并且處理流程穩(wěn)定，重復性強。使用ModelBuilder模型構建器制作城市部件數據處理模型，依次調用數據處理工具，可以自動完成數據處理工作，減少大量重復工作。

城市部件；數據建庫；ModelBuilder；模型

1 引 言

作為城市管理的新模式，“數字化城市管理系統(tǒng)”(以下簡稱“數字城管”)把井蓋、路燈、郵筒、停車場、電話亭等城市元素都納入城市信息化管理的范疇，在“單元網格”基礎上，給每個公共設施配上一個“身份證”。“數字城管”實現了城市市政管理設施、市容環(huán)境和秩序的精細化、規(guī)范化、科學化管理，在現代化城市管理和公共服務中起到了重要作用。城市部件是指城市管理公共區(qū)域內的各項設施，可分為公用設施類、道路交通類、市容環(huán)境類、園林綠化類、房屋土地類、其他有關設施以及擴展部件類。城市部件數據信息是“數字城管”的數據之源，城市部件的信息普查及數字化建庫是“數字城管”的基礎，是項目建設過程的重要環(huán)節(jié)[1～2]。

2 城市部件數據建庫的內容

城市部件數據建庫是在外業(yè)普查的基礎上，將各部件的空間信息與屬性信息連接，并以地理空間數據的形式存儲在Oracle數據庫中。數據建庫的流程如圖1所示。

2.1 外業(yè)數據采集

城市部件數據包括部件所在地理位置和屬性信息，主要通過外業(yè)調查來獲取。城市部件地理位置的采集首先利用GPSRTK實施控制測量，再采用全站儀測量，并在測量的同時，同步記錄該部件的屬性信息。城市部件外業(yè)測量成果通過CASS軟件繪制成CAD圖形，屬性信息整理成Excel格式的表格數據。

2.2 內業(yè)數據處理

城市部件外業(yè)成果CAD圖和Excel屬性表以文

圖1 城市部件數據建庫流程圖

件形式存儲。根據建設部《城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng)管理部件和事件分類與編碼》規(guī)定，內業(yè)數據處理的過程需對上述無屬性的CAD圖形和信息量龐大的部件信息數據、照片和紙質資料，還有城市部件權屬數據、網格編碼和部件編碼等，進行數據整理和挖掘。將DWG格式的空間數據轉換成Geodatabase格式，錄入部件的屬性信息，并將數據存儲到Oracle數據庫中[3]。

3 傳統(tǒng)城市部件數據建庫方法

傳統(tǒng)的城市部件數據建庫可選用ArcGIS、MapGIS等平臺軟件，進行多次手動處理，達到預期的建庫目標。也可在現有數據采集軟件基礎上，進行二次開發(fā)，構建數據建庫處理軟件。

3.1 基于數據處理軟件的手動處理數據建庫

手動處理數據建庫(如圖2所示)需要在ArcGIS中進行多次使用ArcToolBox中的數據處理工具，進行數據格式轉換和數據屬性增刪。

圖2 手動處理數據建庫

手動數據建庫的過程所使用的工作量大，步驟繁瑣，存在大量的重復工作。對于海量數據處理，手動數據建庫方法不可取。

3.2 基于CAD或AE二次開發(fā)的平臺式數據建庫

據調查，ArcGIS和AutoCAD是實現部件采集軟件二次開發(fā)的首選平臺。ArcGIS平臺所生產的部件數據不需要數據格式轉換，可直接應用于“數字城管”的系統(tǒng)平臺，但ArcGIS圖形表達能力差，不適宜繪圖。也可以在AutoCAD中進行二次開發(fā)，將每類部件的每個圖形對象的“Handle”(句柄)和屬性信息寫到單獨的一個Excel文件中，然后在ArcMap中直接讀入DWG格式文件，另存點、線、面為SHP格式，再將SHP文件和xls文件通過共有的Handle信息進行關聯(lián)，實現SHP文件中部件或格網實體的生信息[4]。

基于二次開發(fā)的數據建庫處理軟件可以完成圖形數據的導入生成、屬性數據與圖形數據的連接、數據的修改與編輯、拓撲關系生成與檢查、數據庫文件的合并等多種復雜功能，但是二次開發(fā)的過程需要一定的編程技能，推廣性不強。

4 基于ModelBulider的城市部件數據處理

4.1 ModelBulider簡介

ModelBuilder模型構建器是一個用來創(chuàng)建、編輯和管理模型的應用程序。模型是將一系列地理處理工具串聯(lián)在一起的工作流，它將其中一個工具的輸出作為另一個工具的輸入。也可以將模型構建器看成是用于構建工作流的可視化編程語言，為設計和實現ArcGIS中各種數據處理提供了一個圖形化的建模環(huán)境。模型是以流程圖的形式表示，該流程是由數據處理工具和數據組成，模型可以直接生成腳本語言。與腳本語言結合起來，建立模型，實際上是一種圖形化編程，但技術要求大大降低，可以最大限度地重用，減少重復性的勞動[5]。

ArcGIS 10對模型構建器進行了顯著增強，更新了模型構建器的工具條和菜單，專門為模型構建器設計了一系列新工具:迭代器和僅模型工具。新增了12個迭代器，用于迭代或模型中的重復任務；僅模型工具只能用在模型構建器中，不能獨立使用，也不能用于腳本編寫[6]。

4.2 城市部件數據處理關鍵步驟

城市部件外業(yè)普查是在單位網格的基礎上分區(qū)塊進行的，為保證部件的完整性以及部件屬性信息的完整性、準確性和定位精度，城市部件數據建庫的數據處理過程也需要及時地對區(qū)塊數據進行處理。城市部件外業(yè)測量成果整理為DWG格式的圖形數據和Excel格式的屬性數據。數據建庫的過程需要將DWG空間數據轉換成Geodatabase格式，錄入部件的屬性信息。關鍵步驟包括: CAD數據轉換成Geodatabase格式、增添外業(yè)普查屬性、自動檢驗、批量刪除字段、自動分層、自動編碼等。

城市部件數據處理的工作流程穩(wěn)定，數據處理步驟都需要多次重復，使用模型構建器制作數據處理模型則可以減少大量重復工作。

(1)CAD轉Geodatabase

ArcGIS 10版本棄用了CAD轉出至地理數據庫工具集，新增“CAD至地理數據庫(Geodatabase)”工具，它能自動執(zhí)行一系列轉換過程，包括導入CAD注記及合并相同的要素類名稱、類型和屬性。但是CAD注記和要素實體并沒有直接連接，要實現CAD注記信息錄入到要素實體的屬性中，則需要另外完成下述連接操作[6]:

以Point(點)類為例，CAD轉成Geodatabase之后，選擇Point點層和Annotation注記層，進行空間連接，將離點最近的注記屬性連接到該點屬性。又因為Annotation注記層是面狀的，不能直接與Point點層進行空間關聯(lián)，需要使用“Feature To Point”進行轉換，將Annotation注記轉換為point圖層，再與Point點層進行空間關聯(lián)。這樣就完成了CAD注記信息錄入到要素實體的屬性中的連接操作。

(2)添加外業(yè)普查的屬性信息

由于CAD數據轉換成Geodatabase地理數據格式，完成CAD注記信息錄入到要素實體的屬性中的連接操作之后，以《城市部件屬性調查表》中“流水號”字段與注記“Text”字段為連接字段，實現要素實體與外業(yè)普查的屬性信息連接。

(3)自動檢驗

在城市部件外業(yè)普查成果進行CASS繪圖時，部件分層是按照每一小類一個圖層進行分層。因此，通過圖層信息和部件名稱可以進行自動檢驗，檢驗部件分層是否正確、屬性是否完整。自定義的自動檢驗工具，調用ArcPy站點包中的SelectLayerByAttribute_management函數來選中圖層信息與部件名稱不對應的要素。如果選擇集為空則輸出bool型結果“Yes”，自動檢驗合格。如果選擇集不為空則輸出選中的要素，在當前ArcMap視圖中顯示選擇的數據，需要進行相應的屬性修改。經過自動檢驗合格的數據進入下一部處理過程。

(4)迭代分層

迭代要素選擇(Iterate Feature Selection)是ArcGIS 10新增迭代器工具集(Iterators)中的工具，用于迭代要素類中的要素。迭代要素選擇工具可調用創(chuàng)建要素圖層以創(chuàng)建新選擇和兩項輸出:所選要素和值[7]。輸出所選要素為要素圖層，可在其地理處理工具中使用，如3圖所示:迭代輸出的I_Point_SpatitalJoin111_Layer圖層可以作為CopyFeature工具的輸入要素，輸出的Value值可以作為CopyFeature工具的行內變量，作為CopyFeature輸出要素類的名稱。

如圖3所示，圖3(a)圖以Point_SpatitalJoin111圖層為例，以部件名稱為分組字段，同時將部件名稱作為行內變量對分層圖層進行命名。圖3(b)圖為的分層結果。

圖3 自動、迭代分層

(5)自定義編號腳本工具

根據《城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng)管理部件和事件分類、編碼及數據要求》[9]，部件代碼由10位數字組成，依次為:6位縣級及縣級以上行政區(qū)劃代碼、2位大類代碼、2位小類代碼。部件標識碼結構為:部件代碼+流水號。流水號為6位，依照部件定位標圖從000001～999999由小到大順序編寫[8]。

在ArcGIS 10版本中安裝了Python 2.6版本。Python窗口取代了“命令行”窗口，可在Python窗口中以命令行方式執(zhí)行工具，也可以可將?.py文件導入到工具中創(chuàng)建自定義腳本工具。圖4(a)為部件標識碼編碼的部分Python代碼:

圖4 自定義編碼

將?.py文件導入到工具后，需要對其進行參數設置。如圖4(b)所示，自定義部件標識碼編碼腳本工具屬性設置及其使用方法。

(6)單元網格編碼

根據《城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng)單元網格劃分與編碼規(guī)則》，單元網格編碼由14位數字組成，依次為:6位縣級及縣級以上行政區(qū)劃代碼、3位街道(鎮(zhèn))代碼、3位社區(qū)代碼和2位單元網格順序碼[9]。因此單元網格編碼生成過程中，需要多次空間連接。

(7)圖層符號化

向ArcMap內容列表添加模型輸出時，可通過引用圖層文件(.lyr)預定義模型輸出的符號系統(tǒng)。在模型變量的圖層符號系統(tǒng)屬性中對引用的圖層符合系統(tǒng)進行設置，指定引用的符號系統(tǒng)[10]。

4.3 城市部件數據處理模型設計

在上述城市部件數據處理關鍵步驟中，除單元網格編碼和圖層符號化不需要重復進行，其他數據處理步驟都需要多次重復，使用模型構建器制作數據處理模型，則可以減少大量重復工作。

(1)模型整體設計

城市部件數據處理的整體模型設計如圖5所示，實現的功能包括:CAD數據轉換成Geodatabase格式、實體要素與注記的連接、批量刪除字段、錄入外業(yè)普查屬性、屬性自動檢驗、關聯(lián)單元網格、迭代分層、分類編號等。

圖5 城市部件數據處理的整體模型設計

(2)模型參數設置

模型的重復使用可以通過變換模型變量來實現。ModelBulider中的任何模型變量都可以轉換為模型參數。將變量轉換為模型參數后，可以在模型工具對話框中指定此參數的值。以在(1)模型整體設計為例，將輸入的CAD文件“德清開發(fā)區(qū)東20121008a.dwg”、Geodatabase工作空間“20121008a.gdb”和外業(yè)普查數據“普查屬性”設置為模型參數。在模型運行后通過輸入窗體，選擇各個區(qū)塊的外業(yè)匯總數據，實現對點狀部件的處理。通過選擇“子數據元素”參數來更改數據類型，分別對點、線、面狀部件進行處理。

4.4 模型運行

模型建成后，尚未準備好運行的工具顯示為白色，為工具指定了全部所需參數值后，準備運行的工具顯示為黃色，運行中的工具顯示為紅色，已運行的工具和派生數據元素帶有下移陰影?？梢栽谀Ｐ蜆嫿ㄆ骰蛘吣Ｐ凸ぞ邔υ捒蛑羞\行模型，打開模型工具對話框，輸入所對應的模型參數，即可單擊確定運行模型。

5 總 結

由此可見，只要是ArcGIS能夠處理的過程，都可以使用ModelBuilder建模來簡化空間數據的處理，同時還可以使用腳本創(chuàng)建的工具，支持循環(huán)和邏輯判斷，構建復雜的嵌套的模型。使用ModelBuilder建模的方式進行城市部件建庫數據處理，可以避免大量的重復勞動，極大提高了數據處理的效率。利用ModelBuilder建模進行復雜的數據質量檢驗還需要深入的探索和研究。

[1] 李五夫，李宇新.淺談哈爾濱市城管部件普查與項目管理方法[J].測繪與地理信息空間，2008，31(1):186～188.

[2] 周靈勇，曹學禮.城市部件普查工程項目管理的研究與實踐[J].城市勘測，2002，4(2):31～35.

[3] 蘇鐵柱，宋以勝，宋奇海等.數字城市管理部件快速入庫方法探討[J].測繪通報，2008(7):60～62.

[4] 陳再春，張云青.“數字城管”數據處理的關鍵技術研究[J].城市勘測，2009(3):16～18.

[5] ESRI，ArcGIS Resource Center，什么是模型構建器[DB/ OL].2012.

[6] ESRI，ArcGISResource Center，ArcGIS 10新特性快速瀏覽[DB/OL].2012.

[7] ESRI，ArcGISResource Center，ArcGIS 10新特性之模型構建器[DB/OL].2012.

[8] CJ/T214-2007.城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng)管理部件和事件分類、編碼及數據要求[S].

[9] CJ/T213-2005.城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng)單元網格劃分與編碼規(guī)則[S].

Building the Database of Objects in Digital City M anagement Based on M odelBuilder

Ni Xichun，Fan Ynuayuan，Chen Yongliang
(Geomatics Center of Deqing，Deqing 313200，China)

In building the database of objects in digital citymanagement，survey results need to be converted to SHP format CAD drawings，and increase further information of the objects，such as the ownership，grid coding of location，object coding.This process involves a lotof data processing operations，and the flow of data processing is stability and repeatability. Modeling the data processing of building the database of objects in digital citymanagement using ModelBuilder，data processing tools can be called in turn automatically by running themodel.And this can reduce a lot of repetitive work.

objects in digital citymanagement；database building；modelBuilder；model

1672-8262(2013)04-45-04

P208.2

A

2013—03—20

倪錫春(1974—)，男，高級工程師，注冊測繪師，主要從事數字城市地理空間框架建設、管理及維護工作。

國家自然科學基金(40901192)