Arcgis建模在林业数据格式和坐标系转换中的应用

刘素娟，毕靖吉

(舒兰市林业局， 吉林 舒兰 132600)

目前，林业部门使用数据格式有AutoCAD、Mapinfo、mif、gdb等。坐标系在不同时期也不相同，从早期的北京54坐标系，到后来西安80坐标系，到现阶段的国家CGCS2000坐标系。近几年来，林业部门从林地变更工作开始广泛使用Arcgis，想要利用Arcgis更好的完成工作，首先就要解决格式转入，统一坐标系。Arcgis在兼容性方面做了大量工作，安装时把Arcgis Data interoperability for Desktop组建安装上，就可以读取Mapinfo、mif、gdb、kml、kmz等格式数据，这个组件在Arcgis安装包里需要单独安装。通过Arcgis建模器的方法制作工具，直接导入手持GPS数据，生成所需的点、线、面等格式，同时根据各地不同的参数完成坐标系的转换。

1 制作原理

Arcgis自身工具包中有读取GPX数据功能，通过读取GPX数据可以生成一个点的shp图层，默认坐标是WGS84坐标系。想要达到需要的数据，还需要完成两步操作：一是要用arcToolbox工具转线和面图层，完成格式转换。就是把读取后生成的点图层数据转成线或者面的shp图层；二是把生成数据的WGS84坐标转换成我们所用数据的坐标系，具体方法是根据所在区域的手持GPS转换参数， 先将本区域参数进行自定义投影转换设置在程序中，将WGS84坐标转换成所需要的坐标系。上述功能通过数据建模器生成一个工具，把所有转换都在后台完成，参数也通过自定义投影转换事先设置在程序中，使用时调用即可。这样，数据后台运行，大大提高工作效率，由于所用参数事先设置在程序中，使用时调用，避免人工输入可能产生的错误。

2 前期准备

1)目前各种型号手持GPS在测量数据后，通过自带的软件读取到PC上的数据时，基本上都支持导出GPX格式。如有相对老一点手持机，如目前普遍使用的佳明系列手持机，导出的数据格式就以GDB为主，在导出其它格式时，需要填加一系列的参数，每次导出都要填写，增加了工作量和出错的可能。解决方法是把佳明手持机所使用的MapSource软件升级到6.16.3版本以上，就可以直接另存为GPX格式，其它底版本无法另存为GPX格式。在另存的过程中最好把GPS点数据和航迹数据分开存储，这样方便后期使用，这一点很重要。

2)找到当地手持机参数，各地参数不同，下面以延吉市中央经线129度为例，北京54坐标系：中央经线129、DX：1、DY：-129.4、DZ：-48.2、DA：-108、DF：0.0000005。这一步是，在原来没有使用地理信息系统Arcgis前，用这些参数把手持GPS数据从WGS84坐标系转成了北京54坐标系，导出数据后在其它软件中使用出图。现在就直接读取GPS的WGS84数据，在地理信息系统Arcgis中用同样的参数进行转化，经过实践所得到结果相同。

3)Arcgis中，通过自定义投影建立WGS84坐标系与北京54、西安80、国家2000等(坐标)变换。如果只有上面的三参数就用molodensky_abridged转换方法创建，分别把DX、DY、DZ数值设好，需要说明的是这里的数值相反的，如DX要填-1，下面都是负值。如果有七参数用POSITION_VECTOR更精准。先通过自定义投影建立参数转换文件存储在Arcgis程序中，需要使用时调用即可，使用过程中不需要人工输入，最大程度上避免产生错误。

4)新建一个文件夹，用于存放建模器生成的各项数据，便于后期数据查找，也方便垃圾数据及时清理。

3 建模流程

Arcgis自带的模型构建器是一个用来创建、编辑和管理模型的应用程序。它直观的将一系列地理处理工具串联在一起，将其中一个工具的输出作为另一个工具的输入，多个工具组合成一个完整的工具，省略了编程写代码的辛苦，使一些基层不会编程的工作人员都可以快速掌握，应用到林业或其它各领域，提高工作效率。利用Arcgis的数据建模功能，从读取GPX数据，到数据格式、坐标系之间的转换，只需一个建模完成(图1)。

图1 数据转换模型Fig.1 Data Transformation Model

3.1 第一步，读取GPX数据，生成点shp数据。

在Arcgis里的ArcToolbox工具中转换工具由GPS转出/GPX转要素，这样就可以把手持GPS转成shp数据。

3.2 第二步，点shp数据生成线shp数据。

上面生成的点shp图层，在ArcToolbox工具中数据管理工具要素点集转线，转成线图层。

3.3 第三步，线shp数据转换成面数据。

通过ArcToolbox工具中数据管理工具要素要素转面，转成面图层。

3.4 第四步，坐标系转换。

通过ArcToolbox工具中数据管理工具/投影和变换/要素/投影功能，利用事先写入到程序中的自定义投影参数，将WGS84坐标系数据转成北京54坐标系。

4 达到效果

1)模型构建器将一系列工具串联在一起，形成了一个ArcToolbox工具，只需一个操作就完成了转换的全过程，大大提高了工作效率。

2)通过形成的工具实现了Arcgis直接读取GPX数据，生成点、线、面shp数据格式，并转换成所需统一坐标系。经验证所转的坐标系位置与手持机用其它软件转出的位置基本相同，误差可以忽略不计，在林业测量、制图误差范围内。

3)利用模型构建器实现坐标转换和其它复杂功能，实现我们需要处理、分析等结果。把一系列复杂工作打包后变为一个ArcToolbox工具，简单地完成工作。这也是Arcgis为广大用户提供的方便快捷之处。

5 建模功能林业数据处理展望

Arcgis的建模功能，将会使整个林业系统在未来数据处理、管理、制图等方式上发生巨大改变，根据自身需要灵活编写所需工具提高工作效率。Arcgis的建模功能，在实现格式转换、坐标转换的同时，还可以应用到其它的工作中。如林业制图工作，林业部门的林更数据都是上报的小班面，在制作林相图时，需要在小班面图层中提取出县界、场界、林班界、小班界等。原有工作方法：先进行全县融合，把全县数据融合成一个图斑，再把这个面转换成线，得到县界，同样的方法得到场界，还需要把场界与县重合部分用县界擦除才能使用；同样的方法得到林班界、小班界。这些工作都可以利用建模一次性完成。

未来的林业工作中，处理数据、上报表格、形成专题图等，完全可以通过建模，让其后台处理，实现一键完成。让林业工作人员，从格式转换、填写参数等复杂操作中解脱出来，真正感受到建模带来的方便快捷。

建模器解决了林业工作人员无需学习任何编程语言，就可以按照自己的需求，制做实用性的工作工具，简单容易上手，实用性强。这也是各部门选择Arcgis的一个理由。随着软件的不断完善，使用越来越方便，通过平台的科学合理分析，最终达到保护我们的森林资源，保护我们林业的绿水青山。