基于ArcGIS的测绘数据建库研究-毕业论文

南阳师范学院20XX届毕业生毕业论文（设计） 题 目： 基于ArcGIS的测绘数据建库研究 完 成 人： 班 级： 学 制： 专 业： 测绘工程 指导教师： 完成日期： 目 录摘要.(1)0 引言.(1)1 ArcGIS平台及GeoDatabase数据模型简介.(1)2 基于ArcGIS平台的测绘数据建库.(3) 2.1 数据准备.(3) 2.1.1 空间图形数据准备.(3) 2.1.2 属性数据准备.(4) 2.2 数据处理.(4) 2.2.1 面拓扑错误检查及改正.(4) 2.2.2 河流数据编辑处理.(4) 2.2.3 属性数据录入.(4) 2.2.4 空间数据与属性数据关联.(5) 2.3 数据入库.(5) 2.4 问题与措施.(5) 2.4.1 地图配准问题.(5) 2.4.2 矢量化工作量大.(5) 2.4.3 空间数据与属性数据关联问题.(6)3 结论与讨论.(6)参考文献.(7)Abstract.(7)2基于ArcGIS的测绘数据建库研究 摘要：分析ArcGIS平台的GeoDatabase模型的数据组织方式、智能建模特征在此基础上研究基于ArcGIS平台，特别是GeoDatabase模型建立测绘数据库的步骤、方法及优势等。关键词：geodatebase模型；数据组织；测绘数据库0 引言 基于ArcGIS的测绘据建库的研究，不仅将进一步加快测绘生产的数字化、智能化、网络化和信息化的过程，提高测绘技术的创新能力，实现测绘生产技术的跨越式发展，而且对于构建“数字中国”地理空间基础框架具有重要意义。本文将分析ArcGIS平台的GeoDatabase1模型的数据组织方式、智能建模特征。在此基础上研究基于ArcGIS平台，特别是GeoDatabase模型建立测绘数据库的步骤、方法及优势等。1 ArcGIS平台及GeoDatabase数据模型简介Geodatebase是一个类似于coverage的矢量数据模型，提供对要素类及其拓扑关系建模的支持，并将几何数据和属性数据统一在商业数据库管理系统中。Geodatebase支持面向对象的矢量数据模型，它将地理数据组织成一个数据对象的结构体系。在Geodatebase模型中，实体被表示为具有属性、行为、关系的对象。Geodatebase还允许用户定义对象之间的关系，以及保持对象之间参照完整性的规则。Geodatebase定义了简单对象、地理要素、几何网络、注记要素等多种对象类型，提供了对地理信息建模的有力支持，能够满足各种不同的用户和应用需要。 Geodatebase中的信息类型包括如下几种。 1）表（tables）:表是记录的集合。每个记录（行）中包含许多列（字段）。每个列都有数据类型 取值范围的限定，可以用默认值、域等手段规范列的内容。域是一个字段的有效值的列表（或者有效范围）。2）对象类（object classes）：对象表示没有空间几何的实体，没有位置相关的信息，如土地所有者。一个对象类作为一个表存储Geodatebase中，一个对象是表的一行。对象类没有位置信息，但可以通过关系类和要素类（含有位置信息）联系起来。例如，土地所有者可以与一个或几个地块关联起来。3）要素类（feather classes）：要素表示有空间几何的实体，有位置相关信息，如图斑、地块、湖泊。要素类是一个地理要素的集合。要素类中的各要素具有相同的几何特征（如点、线、多边形）相同的属性列集合，以及相同的坐标系统。要素类在Geodatebase中作为一个表存储，表中有一个特殊的列（如geometry或shape列）存储其空间几何。性质不同的实体分别用不同的要素类表示，如湖泊、道路、行政区划。属性相同但 类型表示不同的实体也用不同的要素类表示，如水系数据中区分多边形状湖泊、线状河流、点状泉等三类要素。4）子类（subtype）：在要素类内部可以划分若干个次一级的组，每个组是一个子类。每个子类有其自己的完整性规则和GIS行为。例如，在供水管网数据库系统中，可以为管道要素类定义两个子类：主干管道和支线管道。这两个子类在管道材质和承压范围等属性上可以定义不同的值，关联到不同的域。5）关系（relationship）是一种表（要素类）与表（要素类）之间的联系机制。关系建立在对象（或要素)类之间，由一个对象（或要素)类指向另一个对象类。使用关系可以使两个表关联起来，操作一个表中的数据可以改变另一个表中的数据。提供了在版本化的数据库环境中维护关系类的机制。6)要素数据集（feature dataset）：要素数据集是一个具有相同空间参照的要素类的集合。要素数据集用于参与同一个拓扑、网络数据集、几何网络或地形的要素类组织到同一个集合中。构成复合要素类的各个要。素必须存放在空间参照相同的同一个要素数据集中。简单要素类可以存放在某个要素数据集中，也可以独立于所有要素数据集之外。7）拓扑（topology）：拓扑将参与拓扑的各个要素类集成在一个拓扑图中作为一个拓扑单元来管理，规定同一个要素类中的各个要素如何与其他要素共享几何（例如，土地利用图斑之间的不重叠），或者不同要素类之间（例如，土地利用图斑界线必须完全覆盖行政区画层界线）。空间数据的拓扑关系及其处理方法在高级的空间分析处理和空间数据库数据质量保证方面具有相当重要的作用。在ArcGIS 8.3版本发布之前,拓扑关系一直是ArcInfo经典的Coverage 数据模型保存, 并且有一组检查工具( 命令和函数) 供用户对空间数据进行拓扑关系检查并给出错误定位标识和相应的统计数据。随着ArcInfo升级到8版本后, 全新的空间数据模型Geodatabase被引入, 其中对拓扑关系的管理和处理方法发生了重大的改变。直至ArcGIS 8.2版,Geodatabase对拓扑关系的处理都相对薄弱,ArcGIS Desktop在处理类似公共点公共边等空间拓扑关系时,所提供的动态编辑工具相对而言也较为简单。而在ArcGIS 8.3中,由于引入了一套完整的编辑工具来创建和维护用户自定义的拓扑关系使得Geodatabase处理拓扑关系的能力产生了本质的飞跃。2 基于GeoDatabase模型建立测绘数据库2.1 数据准备2.1.1 空间图形数据准备地图配准在采集矢量数据之前要先对地图进行配准，配准工作主要是为了校正由于各种原因造成的图幅偏差问题及投影变换。投影变换是将一种投影的几何数据转换成所需投影的几何数据2。打开ArcMap，加载原图“南阳淅川县土壤图”，根据地图上的经纬网获得配准控制点的经纬度坐标；定义其坐标和投影系统：“Projected CoordinateSystem”“UTM”“WGS 1984 Zone 50N”依次输入获得的经纬度坐标值。找到地图中的1号点，用放大；点击工具菜单中的按钮，鼠标指针变为十字丝状置于1号点中央单击，然后右键出现选择输入方式（选择按经纬度方式输入坐标值，输入自定义的1号点的坐标值）。然后依次导入其余13个点的坐标值。最后单击工具栏（ViewLink Table)按钮，选择Transformation下的各个选项使得TotalRMS Error的值最小。2.1.2 属性数据准备 根据河南省南阳市淅川县土壤普查办公室编写的淅川县土壤志，按照各种土壤成分汇制成EXCEL表格，命名为“淅川县土壤志”。2.2 数据处理2.2.1 面拓扑错误检查及改正 本文采用的拓扑错误检查方法是在ArcCatalog中对面建立拓扑关系3。建立拓扑关系后，打开ArcMap，加载拓扑要素和底图；若出现拓扑错误的地方会高亮显示。将土壤类型图层设置为编辑状态，加载Topology工具条，在topology下拉框选择要编辑的拓扑图层。单击Topology工具栏中的检测拓扑错误按钮，打开Error inspector对话框，单击Search Now按钮检查出拓扑错误。对空隙错误的修改方法有多种，本文采取通过拖拽形成重叠部分，再使用Clip命令裁剪；对重叠错误的修改可直接将重叠部分Clip切除即可。2.2.2 河流数据编辑处理 如果在对河流矢量化时没有进行分段处理，河流的属性数据录入之前就需要对其矢量数据进行打断，以便下面将不同河流分类编码4。选中要打断的线要素，选择Editor下的Split Tool，然后选择要打断的位置即可。2.2.3 属性数据录入分类编码 分类编码主要是对各层要素再分类，然后编辑属性表的Class字段，对其进行编码，用以识别各类不同的地物。例如，面状要素中河流、水库分别用1、0表示，土壤类型用图上相应代码表示；对交通线的分类编码，公路设置为1，铁路为2；点要素的编辑主要是划分不同地名的等级，设置为四个等级：县、乡、村、其他，添加class字段，分别用1、2、3、0表示。代码录入 代码录入主要是针对面图层中的土壤类型。要使空间图形数据与属性数据相联系，就需要将土壤类型属性表中的图上代号依次输入对应的Class字段中。点击Editor下的Start Editing，选择一个土壤面状要素，打开其属性表，输入其对应的代码，并依次对其他土壤要素输入代码。2.2.4 空间数据与属性数据关联 右键单击土壤类型图层，选择Join，依据两者的相同字段（这里选CLASS字段），将属性数据连接到属性表5。这样仅实现了属性表与外部数据的链接，并没有真正地将其存放在属性表中。因此，还要在属性表中建立与Excel中相同的Field，并对属性表中的各字段进行计算，将表外属性数据通过计算的方式添加到新建立的字段中，这样才能实现真正的连接。2.3 数据入库 数据入库是通过ArcSDE将ArcCatalog与SQL Server连接，在ArcCatalog中选择导入空间数据来实现。将空间数据导入数据库后在SQL Server中可以通过查询、添加、删除等操作对数据进行2.4 问题与措施2.4.1 地图配准问题 地图配准有两种方法，一种是逐点输入法，另一种是批量导入法。按后者进行配准时，会出现坐标单位无法自动进行转换。经过使用不同版本的ArcGIS发现，ArcGIS 9.2及ArcGIS 9.3不能实现自动转换，而ArcGIS 10.0可以实现6。因此，本实验采取了前一种方法，可以既方便又准确地对地图进行配准。2.4.2 矢量化工作量大 点、线的矢量化比较简单，点的矢量化可直接进行，线的矢量化采用“二值化”方法交互式矢量化即可。而面的矢量化方法有两种，一种是直接拓扑成面，另一种是先矢量化成线然后再转为面。在刚开始矢量化时，由于采用了前一种方法，导致矢量化工作繁重，且影响了之后的编辑处理工作。由面的矢量化两种方法比较可知：线转面的方法比较简单，耗时短，且在过程中不需要考虑拓扑关系问题，在日后的面域矢量化工作中可以采用线转面的方法。2.4.3 空间数据与属性数据关联问题在起初进行空间数据与属性数据关联时，直接采用了Join方法。这样操作之后只是实现了表面的连接，而未能使其真正地添加到属性表中。要在属性表中建立与Excel中相同的Field，并对属性表中的各字段进行计算，将表外属性数据通过计算的方式添加到新建立的字段，以实现真正的联接。3 结论与讨论 利用该建库方法有如下优势： 第一，对海量数据的管理能力，数据库解决了数据冗余问题，大大加快了访问速度，防止了由于数据量过大而引起的数据瘫痪问题。 第二，空间分析功能。它实现了对测绘数据进行属性数据查询、地理空间目标查询、缓冲区分析、坐标变换、区域变换、叠置分析、趋势面分析等多种分析功能。 第三，设计方式灵活，满足用户需求。数据库应用范围非常之广，对于不同的用户群，其要求和使用方式以及所需数据也非常不同。 第四，支持网络功能。网络技术的发展，使得信息的交流与共享变得更加便捷。这正解决了海量信息存储的不便，大大拓展了空间信息的共享范围。 随着人类土地利用方式的不断变更和利用节奏的加快，如何快速、准确进行土地利用现状调查已成为目前土地调查部门面临的关键问题测绘数据库的建立将为该问题的解决提供有效方案。本文以南阳市淅川县为研究区域，将淅川县土壤资源数据作为数据源，分析了建立测绘数据库的流程及遇到的问题，并提出相关解决措施，以便为解决测绘数据库建设问题提供相关参考。参 考 文 献1 张海军，边柳基于GeoDatabase的城镇地籍数据库设计J南阳师范学院学报，2008，7（12）:63-65.2 俞艳，何建华. 基于ESRI 系列产品的地籍信息系统构建方案J.测绘通报，2004（3）：32-34.3 王宝利GeoDatabase中基于规则的拓扑关系J测绘与空间地理信息，2004,27（3）：17-19. 4 冯杭建, 麻土华, 刘伟宏，等地籍空间数据库拓扑关系分析及基于规则的验证方法J计算机应用，2006,26（10）：2522-2524. 5 李凤凤，曹林，朱兴洲，等基于Geodatabase的数字校园空间数据库的设计与实现J测绘与空间地理信息，2011，34（5）:42-45.6 刘德光. 基于GIS的城镇地籍数据库建库研究与应用D.长安大学硕士学位论文，2011年6月.Study on surveying and mapping datebase based on ArcGIS Abstract：Data organization, analysis of the GeoDatabase mode