毕业设计（论文）-基于ArcGIS地理信息数据的更新.doc

毕业设计（论文）学 生 姓 名：学 号：1102071134专 业：摄影测量与遥感技术系 部：资源科学系设计(论文)题目：基于arcgis地理信息数据的更新指 导 教 师: 2014 年 6 月 5 日摘要 本文主要介绍了基于arcgis软件对地理信息数据进行更新方式以及实现数据更新的技术方法，并以苏州太仓局部地区为例，通过arcgis软件对太仓市的交通数据、房屋数据、水系数据等各地理要素进行实时更新，可以更多的了解江苏土地资源在工业用地、农业用地以及城市建设用地等不同利用类型的比重，根据社会市场的不同需求，让更新后的地理数据在不同的领域得到最大的利用价值。关键词：arcgis 地理数据 更新方法 拓扑检查目录1、绪论12、arcgis软件的基本信息12.1 arcinfo主要模块：arcmap、arccatalog、arctoolbox12.1.1 arcmap12.1.2 arccatalog12.1.3 arctoolbox22.2 arcgis数据结构22.3 arcgis的坐标系统：地理空间坐标系和投影坐标系(平面直角坐标系)33、arcgis地理信息数据更新策略及方法33.1 区域空间要素整体更新与处理33.2 区域空间要素的局部更新33.3 对点、线、面层叠加分析的更新方法33.4 地理数据层的属性信息43.5将更新后的信息放到数据库中，实现数据库的更新44、 太仓市局部地区地理数据更新实践45、结论14致谢14参考文献：151、绪论gis地理信息系统，有时又称为地学信息系统,它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。 gis地理数据更新是通过gis信息服务平台，用现势性强的现状数据或变更数据更新gis数据库中非现势性的数据，达到保持gis现状数据库中空间信息的现势性和准确性或提高数据精度的目的；同时将被更新的数据存入历史数据库供查询检索、时间序列分析、历史状态恢复，为决策管理和研究服务。因此gis空间数据更新不是简单删除和替换，gis空间数据更新的实质是空间实体状态改变的过程，即实现由现实世界中的现状的地理实体转变为数据库中的现状实体及由数据库现状实体转变为数据库历史实体两个状态的转变。arcgis的地理数据库是为更好地管理和使用地理要素数据集。空间数据模型是按照成层次型的数据对象来组织地理数据的。这些数据对象包括对象类、要素类和要素数据集。空间数据模型对地理要素类和要素之间的相互关系、地理要素类几何网络和要素属性表对象等进行有效管理，并支持对要素数据集、关系及几何网络进行建立、删除和修改更新操作。本文将利用arcgis软件对基本的地理要素数据进行叠加分析的方法，对某些变化的数据进行实时更新，也就是将现势性强的数据或变更数据更新数据库中非现势性的数据，以达到更好的管理和使用这些地理数据的目的。2、arcgis软件的基本信息arcgis产品线为用户提供一个可伸缩的，全面的gis平台。arcobjects包含了大量的可编程组件，从细粒度的对象到粗粒度的对象（例如与现有arcmap文档交互的地图对象）涉及面极广，这些对象为开发者集成了全面的gis功能。2.1 arcinfo主要模块：arcmap、arccatalog、arctoolbox2.1.1 arcmap 是集空间数据显示、编辑、查询、统计、分析、制图和打印等功能。2.1.2 arccatalogarccalog是arcgis最常用的应用程序之一，用来管理空间数据存储和数据库设计，不仅帮助gis数据管理人员维护gis空间数据和属性数据，还使普通用户快速进入数据库进行浏览。(1)arccatalog界面简洁明了，主要是有菜单栏，工具栏，目录树，状态栏、选项卡等几部分组成，如图21（图2-1:arccatalog界面）(2)arccatalog基本操作基本操作包括创建目录树、目录内容浏览与搜索、使用栅格数据、操作和浏览表格数据、图形与图层操作以及源数据管理等。(3)使用地理数据库拓扑修复线错误地理数据库拓扑是一组用于定义一个或多个要素类中的要素相互共享几何的方式的规则。地理数据库拓扑是在目录窗口或 arccatalog 中创建的，可以像任何其他数据一样作为图层添加到 arcmap 中。对要素类执行了编辑操作后，需要验证地理数据库拓扑以查看所做的编辑是否违反了任何拓扑规则。2.1.3 arctoolbox 是用于空间数据格式转换、叠加处理、缓冲区生成、坐标转换等的集成化工具箱。2.2 arcgis数据结构（1）矢量数据结构是通过记录空间对象的坐标及空间关系表达空间对象的几何位置。（2）栅格数据结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象扥不的数据组织，每个网格作为一个象元或像素，由行、列号定义，并包含一个代码，表示该像素的属性类型或量值。2.3 arcgis的坐标系统：地理空间坐标系和投影坐标系(平面直角坐标系)3、arcgis地理信息数据更新策略及方法 数据更新方式有直接对数据库操作和对底图图形操作更新两种，对数据库的直接更新，不需要打开图形，而是对数据集进行操作，数据集与图层的区别就在于底图图层是在地图窗口中对数据集的可视化表达。3.1 区域空间要素整体更新与处理 区域空间要素整体更新通过开窗方式更新窗口内的几类或全部空间要素。它要求源数据准确度能够得到保证，更新区域可以是标准图幅或行政区单元。数据更新的前提是用于更新的数据与被更新的数据位于同一坐标系，使之具有可叠加分析，因此坐标匹配时数据更新不可或缺的环节。由于数据源的多尺度型，在实际更新中一般用大比例尺数据更新小比例尺数据，因此数据综合也成为数据更新的重要环节。数据接边处理时编辑处理数据中被更新区域与周围数据之间的一致性问题。3.2 区域空间要素的局部更新 用于区域局部对象更新的数据源可以有两种方式:电子数据、非电子数据(如直接输入坐标、直接勾绘） 局部更新操作对象是根据空间要素对象之间的相互关系，一般只需要更新点、线和面要素，注记与地物属性紧密相联系，可以根据属性实现自动更新对于局部更新一般将参照调查工作底图勾绘，现状数据叠加遥感影像或其他系统的数据作为背景实现更新。所有涉及空间实体几何属性的编辑、更新操作。如增加、删除、修改地理实体.就必须对整个区域进行拓扑重建，因此局部更新效率较低。但基于拓扑结构的空间数据更新可以充分享用实体之间的共享边界，减少数据输入量，通过拓扑重建实体之间拓扑关系，保持了图斑的基本特性。面向对象数据模型以对象实体为单位存储管理空间几何要素，强调空间实体的完整。3.3 对点、线、面层叠加分析的更新方法 此次gis数据更新采用点、线、面分别更新，新增地物与变化地物分层存放的方法，即：在更新时只处理变化与新增部分，运用gis的分析功能，进行自动化的批处理更新。点状地物的更新比较简单，在更新点状地物时，将变化不存在的点状地物数据与需更新的数据进行叠加分析，将与之重合的点状地物删除。同时将新增点状地物叠加到旧需更新的数据上，完成点状地物的更新。线状地物的更新与点状地物的更新比较类似，将数据分为新增线状地物和变化不存在的线状地物，分别进行叠加处理。面状地物的更新也是利用叠加分析功能，来进行面状地物的自动化更新处理，以居民地的更新为例，由于居民地新建或扩建，原有旧的居民地变化部分需删除，新增部分要添加，手工删除十分困难，需要先分别找出变化部分，然后再一一删除，费时费力又容易出错。将新增居民地与有旧的居民地进行叠加分析，查找出相交旧的居民地部分， 删除这些旧的居民地部分，然后将新旧居民地合并，即可完成更新。3.4 地理数据层的属性信息 gis数据一般具有特定的属性结构项，每一数据都有其规定的特定属性结构项，如：地物编码、国标代码、行政等级、公路等级、实体名称、实体特征、高程、电压权属等属性项，根据每项数据的不同类型和不同信息，并对其进行属性赋值。3.5将更新后的信息放到数据库中，实现数据库的更新 通过前两步的工作后，基础地理信息的更新已经完成了很大的工作，接着就是要对基础地理信息系统中的数据进行更新，在更新的过程中考虑周围地理信息和更新地理信息之间的关系，然后进行更新，数据更新后应该重新进行检核和比对，以保证更新的正确性。4、 太仓市局部地区地理数据更新实践随着江苏省政治、经济的快速发展，全省的土地利用状况及表面的地理要素不断的发生变化，反映电力各类信息在空间位置和属性信息也在发生不断的变化。原始的电力数据已经满足不了电力公司各项工作部署的要求，给电力公司工作的部署带来了障碍，为了保证电力公司各项工作的顺利展开，必须形成一套完备的基础地理数据，开展数据更新工作。以最新的遥感影像数据为参考底图和外业调查工作相结合，依据内外业调查更新记录，对交通数据、房屋数据、水系数据以及植被数 据 进行更新。由于各层数据之间有严格的图形逻辑关系以及空间位置关系，所以在更新时需要满足更新后数据之间的逻辑关系正确。（1） 加载太仓新影像和各数据层(1)打开一个arcmap,点击加入标准库中的道路层f_dlg_g_roa_l和道路中心线层f_dlg_g_tra_cl，如图4-1、4-2所示： （图4-1:影像） （图4-2：道路层和道路中心线层)(2)点击开始编辑菜单，开始进行道路及其中心线的补画工作。为了避免产生悬挂点，在开始编辑前先设置捕捉。单击开始编辑，在下拉菜单中选择snapping，会出现一个捕捉设置窗口，勾上所有的选项，如下图所示，设置完关闭窗口，即可进行补画操作。 (3)补画道路中心线：在工具栏的选中道路 中心线层，按下进行绘制道路中心线，如图4-3所示。 （图4-3：道路层更新效果图）(4)点击加入标准库中的房屋层f_dlg_g_bui_s,打开编辑器，切换成房屋层，即开始编辑房屋层。如果房屋是规则图形可以选择工具绘制（如遇特殊图形可以在中选择所需工具绘制），若房屋是不规则图形则选择工具绘制。点击，将视图中的需数字化房屋调到正南正北向，如图4-4: （图4-4：房屋层的更新效果图）(5) 点击加入标准库中的房屋层f_dlg_g_lak_s,打开编辑器，选中水系层 ，即开始编辑水系面层。数字化时可以选择工具绘制。或多或少存在界不美观的情况，应对照影像按实际情况采用工具进行修整。如图4-5: （图4-5：水系层湖泊的更新效果图）（6）点击加入标准库中的植被层f_dlg_g_gre_s 、f_dlg_g_agr_s，打开编辑器，按需要修改哪个层就编辑哪个层。新增的植被数字化时可以选择工具绘制，遇到不美观或边界存在问题的可以用 工具修整。整体修改完后需对植被层进行erase处理，确保与其它层不压盖。植被层需分别对房屋，道路面，水系层进行erase处理，确保拓扑关系正确。(7)建立拓扑，符合上述各数据层之间的拓扑关系，对各个数据层进行拓扑检查，在标准空库里首先建拓扑：打开arccatalog，找到标准库，右击在下拉菜单中选择 new topology。选择要检查拓扑的层，再设置检查规则。运行完毕后，重新打开一个arcmap，点击添加map_topology层对伪节点、悬挂点，自身重叠等进行逐个排查修改。如图4-6： (图4-6：在arccatalog程序中建拓扑） 道路与道路之间要遵循不能自相交、不能有悬挂点，不能出现微小线等。 （图4-7：道路拓扑检查规则） 道路中心线 (图4-8:道路中心线检查规则） 房屋自相交 (图4-9：房屋自相交拓扑检查规则） 河流自相交 （图4-10:河流自相交拓扑检查规则） 河流与房屋 (图4-11：河流房屋拓扑检查规则) 道路面与河流 (图4-12：道路面河流拓扑检查规则） 农林自相交 （图4-13：河流自相交拓扑检查规则）(8)对各数据层的属性信息进行赋值 (图4-14：为各数据层的属性信息进行赋值后的示意图）（9）实验结果：对拓扑检查出的错误，进行修改并再次进行拓扑检查，以零错误为最终标准，最后形成数据的现势性，准确性，修改后的矢量数据成图如下，也可根据市场的不同需要，可作为专题地图输出。如图4-15: （图4-15:最终各数据层的更新后效果图）5、结论gis在科学计算、海量数据、大容量储存、数据共享、卫星影像处理、虚拟现实等高新技术手段方面，均为空间数据的更新提供了技术保障，基础地理信息数据各种专题数据库底层数据，所以说，gis空间数据的现势性是衡量其使用价值的最重要的标志之一，而随着gis技术的应用和推广，用户对基础地理数据的现势性和准确性提出了更高的要求，这就是数据更新的必要性，而对地理信息数据更新的意义就在于：是gis有效应用与可持续发展的基础；推动空间数据共建共享和空间数据标准化进程；提高地理信息的经济价值；是“数字城市”建设的重要保障。目前绝大数的gis软件还仅限于图形的分析处理，缺乏对复杂空间问题的决策支持，在arcgis数据模型网站中，已经开发出超过25个行业数据模型，概念及其逻辑图。互联网的提出与实施以及计算机技术和数据路技术的发展，带动了gis的发展发生着变革。在地地理信息数据的村相互处理方面更为高效，在开发模式上朝着