基于ArcGIS格网选点的优化技术研究

高瑛 苏梓璇 王乃生



基于ArcGIS格网选点的优化技术研究

高瑛 苏梓璇 王乃生

（国家测绘地理信息局陕西基础地理信息中心 陕西西安 710054）

ArcGIS作为一个通用的全面的GIS平台，已经成为各种地理信息系统建设的首选平台，“天地图·陕西”省级节点建设也不例外。“天地图·陕西”自2011年上线以来已经进行了三次大规模的改版和升级，其中兴趣点的数目就从最初区区9000个已经达到了现在的33万余个。可是面对数量庞大的地名地址数据，如何从中选取重要的、合理的进行逐级配置和显示，是摆在我们面前的一大难题。笔者结合实际工作需要，对基于ArcGIS进行格网选点的技术进行深入分析和研究，提出一种切实可行的优化方案，大大提高了选点效率和可信度。

ArcGIS 优化 格网 选点

1 引言

随着地理信息产业的快速发展，广大的社会公众、各行各业对于地理信息的需求也日益俱增，尤其是近年来数字城市、地理信息公共服务平台、“天地图”省级节点的建设在全国各地方兴未艾。笔者近年来一直从事“天地图·陕西”省级节点建设，也曾有幸负责了榆林市基础地理信息数据库、库尔勒城市基础地理信息数据共享服务平台建设中的数据处理工作，并主要负责电子地图生产工作，在工作的过程中发现对大量点要素进行分级分层次显示时工作量巨大，在不断深入学习和探索的过程中，找到将基于ArcGIS的格网选点技术进行优化的技术，可以实现较为快速对大量密集点要素进行分级分层次显示控制。

2 传统选点方式及优缺点

2.1 人工选点

这是一种非常传统但效果最优的选点方式，即在一定的级别下，逐屏分析，人工选取该级别需要显示的点要素。在级别很大的时候，尤其是当电子地图级别大于1∶10000后，大面积的选点工作量将是海量的。笔者曾经试验过在约500平方千米范围内，在1∶5000比例尺下，人工选点的时间为12天。若是比例尺放大到1∶1000，甚至1∶500，选点所花费的时间将不可估算。

人工选点的优点是选点结果相对合理，但操作时对点的取舍主观性强，与操作人员的认识和技术能力均有很大的相关性。

2.2 借助软件选点

ArcGIS软件做为专业的GIS软件，运用其本身提供的相关功能也能实现从大量点中选点的效果，归纳起来主要有以下几种：

1) 基于格网选点

即对每一个比例尺逐一划定格网进行选点，保证每个格网里都有一个点存在。这个方法的优点是选取结果位置相对均匀。

2) 按照密度随机选点

使用Geostatistical Analyst模块中的Creat Subsets工具操作。其基本原理是对给定抽稀的百分比，即抽稀比例，从中选取出相应比例数目的点。该方法的优点是快速，但选取结果随机，不能满足均匀选择且适当反映要素分布的要求。

3)点注记自动抽稀

使用Maplex标注引擎，在这是一种通过设置标注的某些参数，借助点与标注的联动机制和标注自动避让原理间接实现点位选取的方法。其实该方法并不是真正意义上的选点方法，因为它只对点的标注进行了操作，实际的点位是没有动的。但是由于其操作性强、能满足电子地图的显示需求，目前在国内多个省级节点建设时得到了广泛的应用。

以上三种选点方案虽然都很好地解决了点的密度问题，但是由于三个选点方案都是随机的，不能体现出点的重要性程度，因此在应用时具有很大的局限性。

实际上在陕西省公共服务平台建设过程中，我们采取的是根据POI的重要性程度进行人工选点的方式，虽然能满足需求，但是在比例尺放大到1∶18056时，选点工作就已经进行得非常缓慢了。

3 优化的选点技术研究思路

通过对以上选点技术的研究和总结，基于长期以来的电子地图制作经验，计划从以下两个方向对选点技术进行优化。

研究的前提条件是：每一个点都有大类码（MAINCODE）、小类码(SUBCODE)、重要性码(IMPORT)和显示级别码（SCALE）。其中重要性码是根据小类排列的一组经验值，值越小重要性越高；显示级别码是用来标识该点应该在哪一级别进行显示的代码，有效取值为1—13，与地图的显示比例尺一一对应。

1)缓冲区分析选点

在固定某一显示比例时做每一个点的缓冲区，缓冲区的大小根据比例尺的不同取值不同，这个取值也是经验值，需要考虑图面的实际负载能力和点标注大小所占图面的大小来决定。对点的缓冲区做相交处理，得到某一缓冲区与周围哪几个缓冲区有压盖，分析比较所压盖的缓冲区对应点的重要性，选取重要性码值最小的进行标示。通过对每一个点所对应的缓冲区进行分析，最终得到该比例尺下的选取结果。

优点：理想化的方法，既满足制图需要，又能充分体现点的重要性；

缺点：

ESRI中国论坛中可以下载运用该原理编写的选点工具GPSubPoints，经充分试验验证了笔者总结的优缺点的正确性。

2)格网选点

充分利用ArcGIS软件中的选点方法，结合应用实际，通过增加判断条件、区分不同地域的方式对此方案进行优化，满足选取的合理性和可行性。格网大小的取值是经验值，该值通过对每一比例尺下地图图面负载程度的分析和计算得出。通过比较每一格网中点的重要性程度选点，最终得到选取结果。

优点：可以满足制图需要，能充分体现点的重要性，且程序运算较为简单。

缺点：需要经验值，主要是小类的重要性码的取值，对选取结果影响较大。

4 优化的格网选点技术实现

经过充分的研究和试验，最终确定对格网选点的技术路线进行研究和优化。根据ArcGIS基于格网选点的原理，基于实际需要，通过以下操作实现格网选点技术的优化。

4.1 生成格网

试验基于“天地图·陕西”电子地图的兴趣点分级选取开展，地图显示级别为11级。通过反复试验认为每个级别每屏幕兴趣点的饱含量为120-140个为宜。而格网大小的选值参考了显示级别、每屏兴趣点的饱含量、该级别兴趣点标注字长等诸多要素，通过了多次的测试，逐级选定的格网大小如表1所示。

表1：各显示级别下选定的格网尺寸

4.2 分级选点

格网生成后，需进行以下操作：

1) 确定点的重要程度：点的重要程度应综合考虑地图的定位和用户的读图习惯，用特定的数字或字母标识。“天地图·陕西”中点的重要程度用从1开始排列的自然数标识，数字越小重要程度越高。

2) 确定可选点：可选的点由上一级别的已选点和本级的备选点组成；最初一级显示的点应人工标识。

3) 逐格网选点：按比例尺从小到大的顺序，逐级逐格网选取可以标注的点位，每级最新被选取点位的SCALE将被赋予该级别的比例尺序号。如：在比例尺1∶36,071下新选中的点位，其SCALE项赋为“5”，依此类推。

所有级别的点都处理完毕之后，在配置地图时只需在相应级别对点进行控制即可。

5 结束语

该技术方案已经在“天地图·陕西”的电子地图生产工作中得到了应用，据统计实际的选点时间从以前的12天缩短为3天，工作效率提高了4倍，证明该技术有很大的应用前景。但是同样，在应用中也发现一些问题需要改进和完善，如选定的格网尺寸不能满足所有制图需要、兴趣点的重要性程度的划定还有很大的随机性等，这些问题将在后面的工作中寻求更好的解决办法。

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