基于空间关系的地理处理方法研究与应用

石全悦，朱迎九

（1安徽省第一测绘院，安徽合肥 230031；2安徽省地质矿产勘查局327地质队，安徽合肥 230011）

0 引言

在计算机辅助绘图中，如AutoCAD，由于属性信息的处理难度大，无法适应对空间数据的分析研究；进入GIS时代以来，对空间数据处理的方法越来越多，依据空间关系解决实际问题的工具大量出现，但从顶层设计上去把握空间关系的使用，做的很不够，操作上主动使用空间关系解决问题的为数甚少；有必要研究空间关系在处理地理数据上的应用。

1 空间关系与地理处理的概述

地理处理（geoprocessing），就是对地理信息数据的操作。地理信息系统（GIS）在地学领域的应用已经比较广泛，MAPGIS、ArcGIS软件的使用成为业界的主流。处理地理数据手段用的比较多，却并不规范，在技术文件中几乎看不到准确描述，比如关于空间关系的约定和具体使用。要素之间、要素与要素类之间、要素类之间存在一定的空间关系，这些关系包括：相交（含3D）、在一定的距离内（含3D）相邻、包含、完全包含、在其内、接触、共线、交叉等等，还有些空间关系是自定义的。把握这些空间关系的内涵，将有助于提高操作地理信息数据效率。

2 实际工作中存在的问题

利用空间关系操作地理信息数据的主动性、针对性不强，表现在：

2.1 几种要素共同具有某些属性及它们间存在约束关系

图1 河流中注记点、中心线、面空间关系Figure 1.Spatial relationship among the annotation points,center line and surface for a river

如图1所示，在河流中，水面、河流中心线、河流名注记三者，均有NAME值，往往作业员会逐个赋值；道路名称注记、道路的中心线、道路面存在相似的问题。这样效率不高，而且容易出现错误。

它们三者间存在着一定的约束关系，点在线上，点在面内、线在面内，某些属性具有一致性。没有利用好这种约束关系，就会造成抓不住重点或处理问题不全面的后果。

2.2 一定背景下要素间内在关系

某一级别行政区域的下一级行政地名不能重名，但在实际成果中时却出现了这种情况。大比例尺地形图中居民地，建筑材料和楼层在点文件已经表示，还需要将它们记录到居民地的面文件中，未利用空间关系处理，导致实际中出现较多错误。

2.3 其他关系

桥在路的中心线上，水系的结构线、流向线在水面内，高程注记点应与高程点距离适中、注记值与高程点的属性值相符。在质检工作中发现一些这方面的问题，是未运用空间关系分析处理实例。

3 依据空间关系，分析解决实际问题

3.1 包含关系

河流面包含河流中心线、河流注记点流向线，县级政区面包含乡镇级单位点、乡镇级区域包含行政村点，居民地的面文件包含注记点文件（含建筑材料和层高属性）：

以下代码以居民地为例，GB**为表达式，选取符合条件数据；这种方法适合一类问题：选取包含的对象，提取属性，进一步使用。

创建居民地注记点图层：

MakeFeatureLayer（"ZJZR","lyr1","GB**"）

创建居民地面图层：

MakeFeatureLayer（"BPOLY","lyr2","GB**"）

遍历其中的每一要素（geometry），通过包含关系找到待分析的要素，构成要素集：

SelectLayerByLocation（'lyr1','WITHIN',geometry）[1]

再次遍历该要素集，分析之后，决定后续的操作。

3.2 邻近关系

高程的注记点是高程点一定范围内的点，距离适中，下面代码就是用点选点：

SelectLayerByLocation（"pt0"," DISTANCE",geometry,"11 Meters"）

使用临近关系在批量接边时也很有用：用接边线选出待接边数据，提取待接边数据的端点，得到伪结点、悬挂点数据集，先处理悬挂点，消除悬挂点，到最后只存在伪结点，遍历伪结点，用每个伪结点来选线，读取属性，进行比对。这样就解决了属性不接边的难题。

3.3 自定义空间关系

在某些条件下错误的空间关系，在另一条件下又是合理的，定义常见空间关系表，编写查询表达式，关键时使用它们。

路网中高级别的道路中心线在作业区内悬挂，一般来说是错误，需要认真核实确认，但低级别的道路的悬挂点落在高级道路上属于正常。又如等高线悬挂在坎上，属于正常。

在拓扑检查中，查悬挂会报出大量问题，让人无从下手，这时可以用空间关系剔除那些合理的悬挂，剩下来是确实需要要处理的问题。

3.4 空间关系的宏观与微观

标准图层的范围，可以作为其他图层范围正确与否的依据，这种方法高效，而使用标准图层的范围面通过CONTAIN、WITHIN 关系来判断具体的几何体是则更准确。

遍历要素，根据空间关系选择要素，这种方法很精准，也很耗时；如果使用空间索引[2]，在更小的区域内找到待分析要素，也是空间关系的具体应用。

在县级区域内[3]，乡镇级行政地名不应相同；在乡镇级区域内村级行政地名不应相同。原因是单位迁址，增了新的，没删老的；也与分区块作业有关系。当数据汇总到地市一级、省级，错误量具很大，人工检查是通过高级排序浏览属性表，工作量大，难免出错。正确做法是利用高一级的行政区域，选择下一级行政单位，对选中的数据集执行查重查错操作，从宏观到微观处理问题层次清楚，也无错漏之忧。

逐级分析。

4 结语

基于空间关系提取数据、分析数据、读写数据、删除数据，比起手工操作GIS，效率提高了很多。在地理国情、基础地理信息数据更新工程、天地图领域的地理数据处理中均得到一定的应用。利用这种空间关系，可以有更多的作为：比如，利用最新的地形图成果，制作遥感解译样本。