基于ArcGIS地理信息數(shù)據(jù)的更新

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué) 生 姓 名：王瑩學(xué) 號：1102071134專 業(yè)：攝影測量與遙感技術(shù)系 部：資源科學(xué)系設(shè)計(jì)(論文)題目：基于ArcGIS地理信息數(shù)據(jù)的更新指 導(dǎo) 教 師:崔馬軍 2014 年 6 月 5 日摘要 本文主要介紹了基于ArcGIS軟件對地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行更新方式以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新的技術(shù)方法，并以蘇州太倉局部地區(qū)為例，通過ArcGIS軟件對太倉市的交通數(shù)據(jù)、房屋數(shù)據(jù)、水系數(shù)據(jù)等各地理要素進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，可以更多的了解江蘇土地資源在工業(yè)用地、農(nóng)業(yè)用地以及城市建設(shè)用地等不同利用類型的比重，根據(jù)社會(huì)市場的不同需求，讓更新后的地理數(shù)據(jù)在不同的領(lǐng)域得到最大的利用價(jià)值。關(guān)鍵詞：ArcGIS 地

2、理數(shù)據(jù) 更新方法 拓?fù)錂z查目錄1、緒論12、ArcGIS軟件的基本信息12.1 ArcInfo主要模塊：ArcMap、Arccatalog、ArcToolbox12.1.1 ArcMap12.1.2 Arccatalog12.1.3 ArcToolbox22.2 ArcGIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)22.3 ArcGIS的坐標(biāo)系統(tǒng)：地理空間坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系(平面直角坐標(biāo)系)33、ArcGIS地理信息數(shù)據(jù)更新策略及方法33.1 區(qū)域空間要素整體更新與處理33.2 區(qū)域空間要素的局部更新33.3 對點(diǎn)、線、面層疊加分析的更新方法33.4 地理數(shù)據(jù)層的屬性信息43.5將更新后的信息放到數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的更新4

3、4、 太倉市局部地區(qū)地理數(shù)據(jù)更新實(shí)踐45、結(jié)論14致謝14參考文獻(xiàn)：151、緒論GIS地理信息系統(tǒng)，有時(shí)又稱為地學(xué)信息系統(tǒng),它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個(gè)或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。 GIS地理數(shù)據(jù)更新是通過GIS信息服務(wù)平臺(tái)，用現(xiàn)勢性強(qiáng)的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)或變更數(shù)據(jù)更新GIS數(shù)據(jù)庫中非現(xiàn)勢性的數(shù)據(jù)

4、，達(dá)到保持GIS現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫中空間信息的現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性或提高數(shù)據(jù)精度的目的；同時(shí)將被更新的數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫供查詢檢索、時(shí)間序列分析、歷史狀態(tài)恢復(fù)，為決策管理和研究服務(wù)。因此GIS空間數(shù)據(jù)更新不是簡單刪除和替換，GIS空間數(shù)據(jù)更新的實(shí)質(zhì)是空間實(shí)體狀態(tài)改變的過程，即實(shí)現(xiàn)由現(xiàn)實(shí)世界中的現(xiàn)狀的地理實(shí)體轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)庫中的現(xiàn)狀實(shí)體及由數(shù)據(jù)庫現(xiàn)狀實(shí)體轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)庫歷史實(shí)體兩個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。ArcGIS的地理數(shù)據(jù)庫是為更好地管理和使用地理要素?cái)?shù)據(jù)集。空間數(shù)據(jù)模型是按照成層次型的數(shù)據(jù)對象來組織地理數(shù)據(jù)的。這些數(shù)據(jù)對象包括對象類、要素類和要素?cái)?shù)據(jù)集?？臻g數(shù)據(jù)模型對地理要素類和要素之間的相互關(guān)系、地理要素類幾何網(wǎng)絡(luò)和要素

5、屬性表對象等進(jìn)行有效管理，并支持對要素?cái)?shù)據(jù)集、關(guān)系及幾何網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建立、刪除和修改更新操作。本文將利用ArcGIS軟件對基本的地理要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析的方法，對某些變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，也就是將現(xiàn)勢性強(qiáng)的數(shù)據(jù)或變更數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫中非現(xiàn)勢性的數(shù)據(jù)，以達(dá)到更好的管理和使用這些地理數(shù)據(jù)的目的。2、ArcGIS軟件的基本信息ArcGIS產(chǎn)品線為用戶提供一個(gè)可伸縮的，全面的GIS平臺(tái)。ArcObjects包含了大量的可編程組件，從細(xì)粒度的對象到粗粒度的對象（例如與現(xiàn)有ArcMap文檔交互的地圖對象）涉及面極廣，這些對象為開發(fā)者集成了全面的GIS功能。2.1 ArcInfo主要模塊：ArcMap、Arcc

6、atalog、ArcToolbox2.1.1 ArcMap 是集空間數(shù)據(jù)顯示、編輯、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、制圖和打印等功能。2.1.2 ArccatalogArccalog是ArcGIS最常用的應(yīng)用程序之一，用來管理空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，不僅幫助GIS數(shù)據(jù)管理人員維護(hù)GIS空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，還使普通用戶快速進(jìn)入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行瀏覽。(1)ArcCatalog界面簡潔明了，主要是有菜單欄，工具欄，目錄樹，狀態(tài)欄、選項(xiàng)卡等幾部分組成，如圖21（圖2-1:ArcCatalog界面）(2)ArcCatalog基本操作基本操作包括創(chuàng)建目錄樹、目錄內(nèi)容瀏覽與搜索、使用柵格數(shù)據(jù)、操作和瀏覽表格數(shù)據(jù)、圖形與圖層操

7、作以及源數(shù)據(jù)管理等。(3)使用地理數(shù)據(jù)庫拓?fù)湫迯?fù)線錯(cuò)誤地理數(shù)據(jù)庫拓?fù)涫且唤M用于定義一個(gè)或多個(gè)要素類中的要素相互共享幾何的方式的規(guī)則。地理數(shù)據(jù)庫拓?fù)涫窃谀夸洿翱诨?ArcCatalog 中創(chuàng)建的，可以像任何其他數(shù)據(jù)一樣作為圖層添加到 ArcMap 中。對要素類執(zhí)行了編輯操作后，需要驗(yàn)證地理數(shù)據(jù)庫拓?fù)湟圆榭此龅木庉嬍欠襁`反了任何拓?fù)湟?guī)則。2.1.3 ArcToolbox 是用于空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、疊加處理、緩沖區(qū)生成、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等的集成化工具箱。2.2 ArcGIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過記錄空間對象的坐標(biāo)及空間關(guān)系表達(dá)空間對象的幾何位置。（2）柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或現(xiàn)象

8、扥不的數(shù)據(jù)組織，每個(gè)網(wǎng)格作為一個(gè)象元或像素，由行、列號定義，并包含一個(gè)代碼，表示該像素的屬性類型或量值。2.3 ArcGIS的坐標(biāo)系統(tǒng)：地理空間坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系(平面直角坐標(biāo)系)3、ArcGIS地理信息數(shù)據(jù)更新策略及方法 數(shù)據(jù)更新方式有直接對數(shù)據(jù)庫操作和對底圖圖形操作更新兩種，對數(shù)據(jù)庫的直接更新，不需要打開圖形，而是對數(shù)據(jù)集進(jìn)行操作，數(shù)據(jù)集與圖層的區(qū)別就在于底圖圖層是在地圖窗口中對數(shù)據(jù)集的可視化表達(dá)。3.1 區(qū)域空間要素整體更新與處理 區(qū)域空間要素整體更新通過開窗方式更新窗口內(nèi)的幾類或全部空間要素。它要求源數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度能夠得到保證，更新區(qū)域可以是標(biāo)準(zhǔn)圖幅或行政區(qū)單元。數(shù)據(jù)更新的前提是用于更新的

9、數(shù)據(jù)與被更新的數(shù)據(jù)位于同一坐標(biāo)系，使之具有可疊加分析，因此坐標(biāo)匹配時(shí)數(shù)據(jù)更新不可或缺的環(huán)節(jié)。由于數(shù)據(jù)源的多尺度型，在實(shí)際更新中一般用大比例尺數(shù)據(jù)更新小比例尺數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)綜合也成為數(shù)據(jù)更新的重要環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)接邊處理時(shí)編輯處理數(shù)據(jù)中被更新區(qū)域與周圍數(shù)據(jù)之間的一致性問題。3.2 區(qū)域空間要素的局部更新 用于區(qū)域局部對象更新的數(shù)據(jù)源可以有兩種方式:電子數(shù)據(jù)、非電子數(shù)據(jù)(如直接輸入坐標(biāo)、直接勾繪） 局部更新操作對象是根據(jù)空間要素對象之間的相互關(guān)系，一般只需要更新點(diǎn)、線和面要素，注記與地物屬性緊密相聯(lián)系，可以根據(jù)屬性實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更新對于局部更新一般將參照調(diào)查工作底圖勾繪，現(xiàn)狀數(shù)據(jù)疊加遙感影像或其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)作

10、為背景實(shí)現(xiàn)更新。所有涉及空間實(shí)體幾何屬性的編輯、更新操作。如增加、刪除、修改地理實(shí)體.就必須對整個(gè)區(qū)域進(jìn)行拓?fù)渲亟ǎ虼司植扛滦瘦^低。但基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的空間數(shù)據(jù)更新可以充分享用實(shí)體之間的共享邊界，減少數(shù)據(jù)輸入量，通過拓?fù)渲亟▽?shí)體之間拓?fù)潢P(guān)系，保持了圖斑的基本特性。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型以對象實(shí)體為單位存儲(chǔ)管理空間幾何要素，強(qiáng)調(diào)空間實(shí)體的完整。3.3 對點(diǎn)、線、面層疊加分析的更新方法 此次GIS數(shù)據(jù)更新采用點(diǎn)、線、面分別更新，新增地物與變化地物分層存放的方法，即：在更新時(shí)只處理變化與新增部分，運(yùn)用GIS的分析功能，進(jìn)行自動(dòng)化的批處理更新。點(diǎn)狀地物的更新比較簡單，在更新點(diǎn)狀地物時(shí)，將變化不存在的點(diǎn)狀地

11、物數(shù)據(jù)與需更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，將與之重合的點(diǎn)狀地物刪除。同時(shí)將新增點(diǎn)狀地物疊加到舊需更新的數(shù)據(jù)上，完成點(diǎn)狀地物的更新。線狀地物的更新與點(diǎn)狀地物的更新比較類似，將數(shù)據(jù)分為新增線狀地物和變化不存在的線狀地物，分別進(jìn)行疊加處理。面狀地物的更新也是利用疊加分析功能，來進(jìn)行面狀地物的自動(dòng)化更新處理，以居民地的更新為例，由于居民地新建或擴(kuò)建，原有舊的居民地變化部分需刪除，新增部分要添加，手工刪除十分困難，需要先分別找出變化部分，然后再一一刪除，費(fèi)時(shí)費(fèi)力又容易出錯(cuò)。將新增居民地與有舊的居民地進(jìn)行疊加分析，查找出相交舊的居民地部分， 刪除這些舊的居民地部分，然后將新舊居民地合并，即可完成更新。3.4 地理

12、數(shù)據(jù)層的屬性信息 GIS數(shù)據(jù)一般具有特定的屬性結(jié)構(gòu)項(xiàng)，每一數(shù)據(jù)都有其規(guī)定的特定屬性結(jié)構(gòu)項(xiàng)，如：地物編碼、國標(biāo)代碼、行政等級、公路等級、實(shí)體名稱、實(shí)體特征、高程、電壓權(quán)屬等屬性項(xiàng)，根據(jù)每項(xiàng)數(shù)據(jù)的不同類型和不同信息，并對其進(jìn)行屬性賦值。3.5將更新后的信息放到數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的更新 通過前兩步的工作后，基礎(chǔ)地理信息的更新已經(jīng)完成了很大的工作，接著就是要對基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，在更新的過程中考慮周圍地理信息和更新地理信息之間的關(guān)系，然后進(jìn)行更新，數(shù)據(jù)更新后應(yīng)該重新進(jìn)行檢核和比對，以保證更新的正確性。4、 太倉市局部地區(qū)地理數(shù)據(jù)更新實(shí)踐隨著江蘇省政治、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全省的土地利用狀況

13、及表面的地理要素不斷的發(fā)生變化，反映電力各類信息在空間位置和屬性信息也在發(fā)生不斷的變化。原始的電力數(shù)據(jù)已經(jīng)滿足不了電力公司各項(xiàng)工作部署的要求，給電力公司工作的部署帶來了障礙，為了保證電力公司各項(xiàng)工作的順利展開，必須形成一套完備的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，開展數(shù)據(jù)更新工作。以最新的遙感影像數(shù)據(jù)為參考底圖和外業(yè)調(diào)查工作相結(jié)合，依據(jù)內(nèi)外業(yè)調(diào)查更新記錄，對交通數(shù)據(jù)、房屋數(shù)據(jù)、水系數(shù)據(jù)以及植被數(shù) 據(jù) 進(jìn)行更新。由于各層數(shù)據(jù)之間有嚴(yán)格的圖形邏輯關(guān)系以及空間位置關(guān)系，所以在更新時(shí)需要滿足更新后數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系正確。（1） 加載太倉新影像和各數(shù)據(jù)層(1)打開一個(gè)Arcmap,點(diǎn)擊加入標(biāo)準(zhǔn)庫中的道路層F_DLG_G_RO

14、A_L和道路中心線層F_DLG_G_TRA_CL，如圖4-1、4-2所示： （圖4-1:影像） （圖4-2：道路層和道路中心線層)(2)點(diǎn)擊開始編輯菜單，開始進(jìn)行道路及其中心線的補(bǔ)畫工作。為了避免產(chǎn)生懸掛點(diǎn)，在開始編輯前先設(shè)置捕捉。單擊開始編輯，在下拉菜單中選擇snapping，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)捕捉設(shè)置窗口，勾上所有的選項(xiàng)，如下圖所示，設(shè)置完關(guān)閉窗口，即可進(jìn)行補(bǔ)畫操作。 (3)補(bǔ)畫道路中心線：在工具欄的選中道路 中心線層，按下進(jìn)行繪制道路中心線，如圖4-3所示。 （圖4-3：道路層更新效果圖）(4)點(diǎn)擊加入標(biāo)準(zhǔn)庫中的房屋層F_DLG_G_BUI_S,打開編輯器，切換成房屋層，即開始編輯房屋層。如果房

15、屋是規(guī)則圖形可以選擇工具繪制（如遇特殊圖形可以在中選擇所需工具繪制），若房屋是不規(guī)則圖形則選擇工具繪制。點(diǎn)擊，將視圖中的需數(shù)字化房屋調(diào)到正南正北向，如圖4-4: （圖4-4：房屋層的更新效果圖）(5) 點(diǎn)擊加入標(biāo)準(zhǔn)庫中的房屋層F_DLG_G_LAK_S,打開編輯器，選中水系層 ，即開始編輯水系面層。數(shù)字化時(shí)可以選擇工具繪制?；蚨嗷蛏俅嬖诮绮幻烙^的情況，應(yīng)對照影像按實(shí)際情況采用工具進(jìn)行修整。如圖4-5: （圖4-5：水系層湖泊的更新效果圖）（6）點(diǎn)擊加入標(biāo)準(zhǔn)庫中的植被層F_DLG_G_GRE_S 、F_DLG_G_AGR_S，打開編輯器，按需要修改哪個(gè)層就編輯哪個(gè)層。新增的植被數(shù)字化時(shí)可以選擇工

16、具繪制，遇到不美觀或邊界存在問題的可以用 工具修整。整體修改完后需對植被層進(jìn)行erase處理，確保與其它層不壓蓋。植被層需分別對房屋，道路面，水系層進(jìn)行erase處理，確保拓?fù)潢P(guān)系正確。(7)建立拓?fù)?，符合上述各?shù)據(jù)層之間的拓?fù)潢P(guān)系，對各個(gè)數(shù)據(jù)層進(jìn)行拓?fù)錂z查，在標(biāo)準(zhǔn)空庫里首先建拓?fù)洌捍蜷_Arccatalog，找到標(biāo)準(zhǔn)庫，右擊在下拉菜單中選擇 new topology。選擇要檢查拓?fù)涞膶樱僭O(shè)置檢查規(guī)則。運(yùn)行完畢后，重新打開一個(gè)Arcmap，點(diǎn)擊添加Map_Topology層對偽節(jié)點(diǎn)、懸掛點(diǎn)，自身重疊等進(jìn)行逐個(gè)排查修改。如圖4-6： (圖4-6：在Arccatalog程序中建拓?fù)洌?道路與道路之

17、間要遵循不能自相交、不能有懸掛點(diǎn)，不能出現(xiàn)微小線等。 （圖4-7：道路拓?fù)錂z查規(guī)則） 道路中心線 (圖4-8:道路中心線檢查規(guī)則） 房屋自相交 (圖4-9：房屋自相交拓?fù)錂z查規(guī)則） 河流自相交 （圖4-10:河流自相交拓?fù)錂z查規(guī)則） 河流與房屋 (圖4-11：河流房屋拓?fù)錂z查規(guī)則) 道路面與河流 (圖4-12：道路面河流拓?fù)錂z查規(guī)則） 農(nóng)林自相交 （圖4-13：河流自相交拓?fù)錂z查規(guī)則）(8)對各數(shù)據(jù)層的屬性信息進(jìn)行賦值 (圖4-14：為各數(shù)據(jù)層的屬性信息進(jìn)行賦值后的示意圖）（9）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：對拓?fù)錂z查出的錯(cuò)誤，進(jìn)行修改并再次進(jìn)行拓?fù)錂z查，以零錯(cuò)誤為最終標(biāo)準(zhǔn)，最后形成數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，準(zhǔn)確性，修改后的

18、矢量數(shù)據(jù)成圖如下，也可根據(jù)市場的不同需要，可作為專題地圖輸出。如圖4-15: （圖4-15:最終各數(shù)據(jù)層的更新后效果圖）5、結(jié)論GIS在科學(xué)計(jì)算、海量數(shù)據(jù)、大容量儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)共享、衛(wèi)星影像處理、虛擬現(xiàn)實(shí)等高新技術(shù)手段方面，均為空間數(shù)據(jù)的更新提供了技術(shù)保障，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)各種專題數(shù)據(jù)庫底層數(shù)據(jù)，所以說，GIS空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性是衡量其使用價(jià)值的最重要的標(biāo)志之一，而隨著GIS技術(shù)的應(yīng)用和推廣，用戶對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性提出了更高的要求，這就是數(shù)據(jù)更新的必要性，而對地理信息數(shù)據(jù)更新的意義就在于：是GIS有效應(yīng)用與可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)；推動(dòng)空間數(shù)據(jù)共建共享和空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程；提高地理信息的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；是“數(shù)字城市”建設(shè)的重要保障。目前絕大數(shù)的GIS軟件還僅限于圖形的分析處理，缺乏對復(fù)雜空間問題的決策支持，在ArcGIS數(shù)據(jù)模型網(wǎng)站中，已經(jīng)開發(fā)出超過25個(gè)行業(yè)數(shù)據(jù)模型，概念及其邏輯圖。互聯(lián)網(wǎng)的提出與實(shí)施以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)路技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了GIS的發(fā)展發(fā)生著變革。在地地理信息數(shù)據(jù)的村相互處理方面更為高效，在開發(fā)模式上