于啟升

(山西省地球物理化學勘查院，山西運城 044004)

0 引言

地理國情普查是一項重要的國情國力調查［1］，是測繪地理信息面臨的又一新的重大發(fā)展戰(zhàn)略，它既是對現(xiàn)有基礎地理信息數據的整合、提取和加工［2］，又是與其他專業(yè)部門業(yè)務數據的融合和集成［3］。ArcGIS軟件是測繪地理信息的重要軟件，它具有強大的空間分析能力和空間數據管理能力，備受測繪行業(yè)技術人員的親睞。2014年全國范圍內開展了大批量的地理國情普查項目，為保障項目的順利開展，GEOWAY軟件公司針對地理國情普查軟件開發(fā)了專門的地理國情普查采集編輯模塊，該軟件采集編輯功能強大，但涉及的數據編輯、管理、拓撲查錯等在GEOWAY軟件下無法流暢的實現(xiàn)，特別是針對全縣數據進行操作時速度過慢，ArcGIS對于大數據操作的便捷性與快速準確性使其成為地理國情普查項目的新寵。

地理國情普查項目中，一個縣的地表覆蓋分類數據圖斑個數達到數萬個，利用GEOWAY軟件進行拓撲查錯特別是對于拓撲面分割、道路中心線落入道路面的檢查速度較慢，短則一天，長則數天，大大影響了地理國情普查項目的進展。針對這一情況，本文從生產實際出發(fā)，探討了利用ArcGIS強大的數據整合建庫與拓撲查錯功能實現(xiàn)各縣數據庫快速檢查的方法。主要包括拓撲面分割檢查、拓撲面縫隙檢查、拓撲面重疊檢查、道路中心線落入道路面的邏輯一致性檢查等，最后結合Access軟件，將ArcGIS查出的各類錯誤導出，并實現(xiàn)與GEOWAY軟件的互通，確保數據可以進入到GEOWAY軟件進行修改。

1 邏輯一致性檢查

在地理國情普查項目中，邏輯一致性檢查涉及很多方面，例如道路中心線應落入道路面、橋梁中心線應落入道路線、地表覆蓋的水面應落入國情要素的高水界范圍、水閘點應落入水系線等。本節(jié)以道路中心線應落入道路面為例進行介紹。

道路中心線共分為 LRRL(鐵路)、LRDL(公路)、LCTL(城市道路)和LVLL(鄉(xiāng)村道路)4個圖層，而地表覆蓋中，路面采集分為0601(無軌道路路面)和0610(有軌道路路面)2大類，此項檢查要求道路中心線必須落入道路面內。檢查步驟如下:

1)首先在ArcCatalog中新建TEST.MDB數據庫，在數據庫中建立數據集，取名TEST。將待檢數據導入數據集中，包括地表覆蓋層(LCA)、鐵路層(LRRL)、公路層(LRDL)、城市道路層(LCTL)和鄉(xiāng)村道路層(LVLL)。

2)在TEST數據集中新建拓撲，并添加拓撲規(guī)則，規(guī)則為“LCTL Must Be Inside LCA”，見圖1。依據同樣的方法建立LRRL、LRDL、LVLL與LCA之間的拓撲關系，并記錄拓撲規(guī)則序號，此處 LCTL 為1，LRDL為2，LRRL為3，LVLL 為4。

圖1 添加拓撲規(guī)則Fig.1 Add topology rule

3)利用Access軟件打開TEST.MDB，通過實踐發(fā)現(xiàn)，TEST.MDB中的T_1_lineErrors就是記載拓撲查錯的數據表，將T_1_lineErrors數據表保存為DBF格式。在這個表中有3個字段對找出拓撲錯誤對應的實體有很重要的作用，分別為OriginID、TopuRuleType、TopuRuleID。這3個字段的意義分別是:OriginID字段值對應的是導入到TEST.MDB后進行拓撲查錯文件里的OBJECTID字段;TopuRuleType字段對應的是用戶在ArcGIS里添加的拓撲規(guī)則類型;TopuRuleID字段對應用戶在ArcGIS里添加拓撲規(guī)則的順序［4］。

4)打開ArcMap，打開 TEST.MDB中的 T_Topology拓撲文件，同時將 LCA、LRDL、LCTL、LVLL、LRRL 加入 ArcMap，最后將上一步導出的“T_1_lineErrors的副本”數據表添加到ArcMap。在數據窗口中就可以看到高亮顯示的為查出的拓撲錯誤，見圖2。

圖2 拓撲錯誤顯示Fig.2 Display of topology errors

5)在ArcMap的工作區(qū)，選中 LVLL圖層，點擊右鍵/Join and relates/Join，通過OBJECTID和ORIGINID字段進行連接，見圖3。

圖3 數據連接Fig.3 Join data

6)在ArcMap菜單欄里選擇Selection/select by attributes命令，見圖4。在Layer欄選擇LVLL，并在下面的腳本欄里輸入“T_1_lineErrors的副本.TopuRuleID=4”，點擊OK即選中了LVLL圖層中的拓撲錯誤，最后導出選中的錯誤，并取名為“LVLLERRO.shp”。利用相同的方法將 LRRL、LRDL、LCTL圖層中的錯誤導出。最后將導出的錯誤圖層導入到GEOWAY軟件中進行修改。

圖4 屬性選擇Fig.4 Selection by attributes

2 拓撲面檢查

ArcGIS自帶的面拓撲規(guī)則中包含了拓撲面縫隙檢查、拓撲面重疊檢查，但沒有拓撲面分割(即相鄰面屬性不應完全一致)的拓撲檢查規(guī)則，本文利用ArcGIS的合并功能和選擇功能，實現(xiàn)此項檢查。

1)以臨猗縣全縣數據為例，臨猗縣地表覆蓋分類數據共有74 232個圖斑，首先將LCA層加入到ArcMap中，選擇ArcToolboxData Management ToolsGeneralizationdissolve工具，將LCA層中屬性一致的相鄰面進行合并，此處選擇CC碼作為屬性檢查字段，見圖5。合并后生成LCA_dissolve7層，該圖層中共有74 200個圖斑，證明該數據存在拓撲面分割錯誤，有些圖斑相鄰且屬性一致。

圖5 屬性一致面合并Fig.5 Surface dissolve with consistent attributes

2)圖斑合并完成后，將原始LCA層與合并后生成的LCA_dissolve7圖層進行比對，經分析不難發(fā)現(xiàn):不存在拓撲面分割錯誤的圖斑，LCA層與LCA_dissolve7層相同位置的圖斑屬性、邊界應完全一致;而存在拓撲面分割錯誤的圖斑，在合并后圖斑邊界產生了變化，導致LCA層與LCA_dissolve7層在該位置邊界不一致。得出以上結論后，利用ArcGIS的位置選擇功能，將LCA層中與LCA_dissolve7層完全一致的面選擇出來，剩余的面即為存在拓撲面分割錯誤的圖斑。在ArcMap菜單欄下選擇Selection/select by location命令，selection method選擇“與源圖層完全一致”，操作界面，見圖6。

圖6 位置選擇Fig.6 Selection by location

3)通過以上選擇發(fā)現(xiàn)，LCA與LCA_dissolve7層中完全一致的面共有74 168個，在LCA層的屬性表中，點擊“Switch selection”即選中了剩余圖斑，剩余圖斑即為錯誤圖斑，將這些圖斑導出為.shp格式文件，即得到拓撲面分割錯誤的錯誤文件，將錯誤文件導入到GEOWAY軟件完成修改。

4)隨機選取一個錯誤面查看，結果見圖7。圖7中高亮顯示的兩個圖斑均為0211喬灌果園，應進行拓撲面合并。

圖7 隨機選取的一個錯誤面Fig.7 A random selection error polygon

3 結束語

通過以上實例不難發(fā)現(xiàn)，利用ArcGIS強大的大數據處理功能結合Access軟件可以完成GEOWAY軟件無法完成的任務。特別是在地理國情普查項目后期數據整理中，ArcGIS發(fā)揮著更為重要的作用，大大節(jié)約生產時間的同時提高了數據質量，為地理國情普查項目順利完成奠定基礎。

［1］宋曉紅，張立朝，祿豐年，等.地理國情普查中多源異構數據整合研究［J］.測繪通報，2014(9):104－107.

［2］李德仁，眭海剛，單杰.論地理國情監(jiān)測的技術支撐［J］.武漢大學學報，2012，37(5):505 －512.

［3］中國測繪宣傳中心.地理國情監(jiān)測研究與探索［M］.北京:測繪出版社，2010:80－89.

［4］施郎.如何把ArcGIS中的拓撲查錯文件導出［C］//全國測繪科技信息網中南分網第二十一次學術信息交流會.長沙:China Academic Journal Electronic Publishing House，1994:623 －629.