ArcGIS中数字化地形图快速入库的方法与技巧探究

文｜漳平市自然资源局 刘星红

0 引言

随着智慧城市、数字地球的提出，测绘行业对测绘成果提出新的要求，基础测绘地形图数据的使用更加广泛，作为基础测绘成果的数字化地形图，在建设中数字城市发挥了重要作用，是地理信息数据库构建的基础。现阶段要求数字化地形图，不光需要满足基础建设规划、施工等，数字化地形图还需具有管理、统计、分析等作用，这就要求数字化地形图需要采用多种形式展现给大家，包括满足CAD 软件的DWG、满足GIS 软件的格式例如SHP 格式。目前，测绘部门用图习惯还是依赖DWG 格式的DLG 数据，在对基础测绘数据进行整合时，对于历史遗留的大量DLG 数据也需要对应的GIS 软件数据一并入库审批。然而由于线划图数据复杂，数据转换困难，数字化地形图快速精确入库是现阶段智慧城市建设面临的一大难题。

地理信息系统(Geographic Information system,GIS)作为数字城市建设的核心，在“数字地球”“数字中国”建设中发挥了重要作用。目前，GIS 已经广泛用于地理国情监测、国土资源管理、环境评估、城市建设与规划、灾害预警、运输、水利水电等方面。ArcGIS 软件是Esri 公司研发的一套完整GIS 平台产品。它具有制作地图、数据管理、空间信息整合、数据发布、数据共享的功能。ArcGIS 作为测绘地理信息数据生产中广泛应用的地理信息系统数据处理软件，其系统下的Spatial EXL 工具，拥有强大的数据库数据操作能力，包括从庞大的数据源中提取目标数据，进行数据标准化处理，经合理拆分合并后完成正确性检测，实现批量化的数据转换。其优势在于数据转换的规则可根据用户需求进行定义、自动化程度高、效率快、数据可批量生产。

基于以上情况的考虑，为能够完成数字城市地理信息基础数据库的建设，本文从漳平市地形图入库工作出发，将原始数据为CASS 软件绘制的DWG 格式地形图，选择合理、高效的转换方法，完成数据转换入库工作。

1 入库方法

1.1 直接转换法

直接转换法是修改CASS 配置文件实现数据从DWG 格式到ArcGIS 软件下SHP 格式的转换，CASS 安装系统目录下存在配置文件，即图元索引文件和属性表文件。图元索引文件内包含编码、图层、图元等参数信息，属性表文件定义每个图层属性表结构，通常按照入库数据标准和规范修改配置文件参数，使用CASS 软件中的输出SHP 格式命令便可实现入库数据格式的转换。

1.2 FME 映射法

FME(Feature Manipulate Engine) 是Safe Software 公司开发的空间数据转换处理系统，它是完整的空间ETL 解决方案。该方案提出了基于Open GIS 组织的“语义转换”全新的数据转换概念，具体方式是数据的重构，该系统包含了250 种以上的不同数据格式间的转换模型，为多源数据进行数据转换提供了方案，是实现数据快速、精确转换的可靠方法。FME 映射法，首先分析DWG 格式和SHP 格式并通过FME 语义映射规则，构建原始数据集与目标数据集间关系，实现数据转换。具体操作中因FME 不能直接读取CASS 数据扩展属性字段，需要安装My FME插件来完成扩展属性、图形样式、注记等参数的读取。

1.3 Spatial ETL 工具

Spatial ETL(Extract-Transform-Load) 工具可实现数据抽取、转换、加载，其优势在于数据转换模型可根据用户需求自行设定规则，面对数据量比较庞大的任务采用该方法可轻松实现数据批量转换，效率高。Spatial EXL 可按用户定义的规则将原始数据从DWG 格式转换到满足入库标准的SHP格式数据，实现目标数据的获取，完成数据快速入库。

综合以上三种数据转换方法各有利弊。方法一具有操作简单容易实现，但需要大量人工干预，易出错，影响工作效率和产品质量，不适合工作量较庞大的项目；方法二，在采用FME 映射法进行数据转换时需针对专一项目自主研发系统，操作较复杂工程成本大；方法三，定义规则比方法二简单，可实现批量自动化数据处理，转换效率高、产品质量高。本次项目拟采用第三中方法开展漳平市某地区1:500 数字地形图数据入库工作。

2 数据入库

2.1 数据预处理

（1）源数据处理

入库数据源为1:500DLG 数据，数据包含详细的测区控制点、交通、水系设施等。DLG 数据表示方式为点、线，对于为进、进行拓扑分析的数字线划图会存在要素间未连接、线悬挂问题。图层不规范问题，CASS 软件成图时因种种原因会出现图层多余或空图层问题，可采用“图层正确性检查”命令进行图层检查，对空图层进行删除时因图层参照原因不能进行有效的删除时，可使用“purge”命令进行数据清理然后进行删除。

（2）要素编码

数据入库的实现实质上是将CASS 软件下DWG 格式数据转换到能进行GIS 软件进行读取、存储的SHP 格式数据。在DLG 数据中不同的地物有着不同的要素代码进行表示，在GIS 软件中数据要素编码目的是将每个地物实体进行唯一编码，在保证原始数据要素信息不丢失的情况下进行数据转换，同时独一无二的数据要素编码有利于在GIS 软件中进行数据的查询、采集、分析等。具体要素编码结构可根据地区规范进行分类编码。基础信息要素分类与代码详（如表1所示）。

（3）数据分层

分层的依据主要是根据地物类型来进行，数字地形图入库时，每个图层单独存在一个SHP 文件中，具体分层主要依据要素大类和类型。

（4）数据标准

符合国家标准并结合实际情况进行一定补充的数据标准是数据入库重要保障。数据生产过程中需严格标准进行作业，生产DLG 数据实际的几何划分可分为点(point)、线(point)、面(polygon)、注记(annotation)，其中点(point)的物理划分为简单点实体(SP)，线(point)的物理划分分别为简单无向线实体(SL)、简单有向线实体(DL)、复合线实体(CL)，面(polygon) 的物理划分为面实体(PG)，注记(annotation) 物理划分为图面注记实体(TX)，且每个物理划分都有简单说明和编码（可根据当地规范制定）。如表2所示。

表1 基础信息要素分类与代码

表2 DLG 数据实体划分

2.2 数据转换

由于数据生产平台种类繁多，所以生产的数据属性、结构存在很多区别，本文所介绍的内容主要是CASS 软件所生成的DLG 数据其格式为DWG 作为原始数据转换目标数据为可进行ARCGIS 入库的SHP 格式文件，转换方法选择本文介绍的ArcGIS 下自定义Spatial ETL Tool 工具，Spatial ETL Tool 工具有FME 语义映射功能，可建立原始数据集和目标数据集映射关系，可实线多对一映射。建立映射关系后可以将DLG 数据以不同的图层进行数据输出，同时对于DLG 数据中不同图层的点、线、面数据按照不同的类别转换输出到SHP 格式数据中，对于DLG 数据中的属性值同样也可以进行数据转换。

数据转换阶段主要完成数据组织重构和分类代码转换，同时数据转换过程不仅仅是数据格式的转换同时还包括数据质量检查、图像符号化处理、数据处理等多个操作步骤。本文以漳平市1∶500DLG 数据为例，使用ArcMAP 嵌入的Spatial ETL Tool 工具建立原始数据与目标数据的映射关系，进行数据的转换与重构。DLG 数据和目标SHP格式数据映射关系。如表3所示。

3 数据质量控制

DLG 数据进行数据转换后，新生产的SHP 格式数据需要进行数据处理和质量检查以确保入库数据是无误可用的。数据质量控制主要包括目标数据要素编码检查、目标数据属性确认和添加、拓扑分析、数据融合、质量检查等。

3.1 要素编码与属性完善

根据数据标准进行要素编码的检查，属性可分为点要素实体属性检查、线要素实体属性检查、面要素实体属性检查。由于数据转换前DLG 数据的点实体是由符号构成，存在线、面形式，需要进行点的地物写块，转换过程中在ArcGIS 中由点的地物写块转换成点才能得到点的矢量数据，需进行属性的添加。线实体需进行数据骨架的提取在进行属性添加。由于面实体是由点线构成，通常借助线实体进行处理，然后按不同种类进行数据分类处理以及属性的添加。

3.2 数据融合

目标数据图层需按照数据标准进行修改、整合。由于DLG 数据存在数据分幅的问题造成转换后的数据存在被分割或同一地物被多次定义的问题，同时也会出现数据的丢失和错误构面等现象。以上存在的问题需进行物理接边、属性合并、补充或者删除等处理，实现图形无缝拼接。

3.3 质量检查

数据质量控制是转换是否完成的最终步骤，严格的数据检查时构建数据库的基础，成果检查主要包括以下内容，如表4所示。

4 结束语

现阶段城市的智能化发展是以建立数据完整、精度高、实用性强的地理空间信息数据库为基础的，本文讲述了传统的DLG数据入库方法，着重讲述了采用Spatial ETL Tool 工具进行数据转换入库过程以及方法和技巧，大幅度提高了工作效率，并运用该方法顺利完成了福州市DLG 数据入库项目。同时在实际操作过程中也发现了一些问题，例如地物数据编码、数据拓扑等问题影响了工作进展，解决这些问题将是下一步工作的重点内容。

表3 映射关系

表4 质量检查项目表