基于ArcGIS的面状要素审查及修改方法的探讨

基于ArcGIS的面状要素审查及修改方法的探讨

李亮

四川省煤田地质局四川成都610072

摘要：空间数据是地理信息系统不可缺少的部分，而空间数据的核心是质量，其质量影响和制约着地理信息系统的可用性，为地理信息系统用户提供满足质量要求的空间数量是地理信息系统建设的关键任务之一。本文以农村土地承包经营权项目为例，探讨了基于ArcGIS的面状要素审查及修改方法，能让制图人员在制图时尽可能的避免错误的出现，以及出现错误时能及时快速的修正错误，为用户提供高质量的空间数据。

关键字：ArcGIS；面状要素；审查；修改

1、研究背景

自GIS技术出现以来，空间数据质量问题就成为GIS中永恒的话题，无数研究者对空间数据的质量元素、评价模型、评价方法、不确定性的可视化等研究前赴后继，投入了大量心血[1]。直到今天有关空间数据质量问题建模、影像因素、不同数据加工处理产生的质量问题等的各种研究还在继续。面状要素作为空间数据中的一种，随着对数据质量要求的日益增高，面状要素的质量问题也逐渐的被重视[2]。

2、研究目的及意义

一直以来，空间数据的审查标准都是制图大纲、图示规范及说明以及编辑计划等。空间数据问题虽然在最后入库审查时能通过质检软件检查出错误，但往往入库数据已经是成品或半成品，修改起来牵一发而动全身，所以在制图时的审查修改就显得尤为重要[3]。要想使成果数据满足要求，就必须有明确的审查及修改方法，因此，空间数据的审查及修改方法仍然是一个开放的研究课题。本文以农村土地承包经营权项目（以下简称承包地项目）面状要素成果检查要求为例，探讨在ArcGIS中审查面状要素错误的方法。

3、错误类型及修改方法

在承包地项目的空间数据中面状要素是最为重要的要素，包括地块图斑、行政区、基本农田图斑等。在进行质检软件审查的过程中，面状要素的质量问题主要有以下6个方面：

一是面状要素节点重复,同一面状要素节点间实地距离应大于0.05米；二是面状要素相互重叠，同一图层的面状要素之间无相互重叠；三是地块要素多部分：单个地块要素不能包含多个图形单元；四是面状要素存在多空洞，地块图层允许环状要素存在，不允许两个及以上空洞存在；五是面状要素碎小图斑，地块要素面积小于1平方米时，应核实地块要素的真实性；六是地块狭长角，地块要素内角的角度小于0.1度时，应核实地块要素的真实性。

图1面状要素错误范例

3.1面状要素节点重复

在画图时，面状要素节点重复是不可避免的，此处的“重复”并不单单指绝对的重合，“相对距离小于某个容差值的点”都认为是重复点，画弧线及封闭图形时都容易多打折点而出现重复点。在面状要素数量庞大的时候，面状要素节点重复问题可能会成千上万，而一个一个手动删除显然不太切合实际，ArcGIS里又没有直接删除重复节点的工具，所以我们可以通过“ArcToolbox-制图综合-简化面”工具和“查找重复点”来实现。

使用“简化面”工具时，可以通过对“简化容差”的设置减轻删除节点对图形的改变程度，此处设置的0.05米则是对应规范中“同一面状要素节点间实地距离应大于0.05米”要求，其实现的功能为“对于单个面状要素而言，如果其某个节点与左右两个节点所连直线的垂直距离小于0.05米，则删掉此节点”。

虽然“简化面”可以解决单个面状要素内节点重复，但并不能解决面状要素与面状要素之间的节点重复的问题，此时，就需要通过检查拓扑关系，找出重复节点进行修改。其主要思路可以归纳为:首先将面状要素折点转点，由于相邻的面状要素会生成重复节点，所以需要为点添加XY坐标值，再将XY坐标相同的点删除，接着通过拓扑检查找出容差在0.05米以内的点，最后将提示拓扑错误的面状要素检查修正。

3.2面状要素相互重叠

面状要素相互重叠错误的数量，与制图员的制图方式、制图经验有很大的联系，用“线”画后“线转面”、用“面”画、或者用“自动完成面”画都会对面状要素的质量产生影响。而要素重叠作为一个非常严重的错误，可以在ArcGIS中通过拓扑检查快速找出，邓神宝等专门论述了拓扑重叠问题，提出了基于ArcGIS的拓扑重叠自动处理方法[4]，但笔者认为，面状要素的拓扑错误千变万化，存在很多客观原因，仅凭面积、质心等条件作为客观修正标准可能会与实际情况出现偏差，所以笔者建议使用人工修改使面状要素更贴近事实。

3.3面状要素多部分及空洞

在矢量化的过程中，使用合并、裁剪等功能的时候，容易造成面状要素多部分及空洞的错误。对于承包地项目而言，地块要素是不能包含多个图形单元，不能出现两个及以上空洞(此处我们把单空洞也当作错误来处理)。在检查图斑中添加字段“DBFJKD”（文本型）,然后使用字段计算器工具，选择解析程序Python，在赋值部分输入“!shape.ismultipart!”，这样可以在属性表中查看多部分及空洞的错误。并进行相应处理。

图3计算角度代码

3.4面状要素碎小图斑

在承包地项目中，地块要素面积小于1平方米时，应核实地块要素的真实性。这可以通过计算要素的几何面积，查找出面积小于某个数值的要素进行处理。

3.5地块狭长角

在检查面状要素的过程中，当要素的某个角小于某个特定值得时候，就应该核实其真实性，在承包地项目中，地块要素内角的角度不能小于0.1度，但笔者认为，当地块要素内角的角度小于10度时就应该核实其真实性，因为在实际生活中，地块角度小于10度明显不符合现实情况[5]。

由于检查角度涉及到循环，所以只能通过代码来实现，具体思路就是在一块面状要素中，以此提取三个点p1、p2、p3，计算三点的夹角，如果夹角小于某个值，则angle_rj+=1，一个面状要素内检查完后，将angle_rj的值显示在属性表中，再进行下一个面状要素的计算。最后根据提示修改包含极锐角的要素。部分代码如（图2）：

四、小结

制图难免会出现错误，通过对面状要素审查及修改方法的探讨，不仅能在提交数据前把面状要素错误量降到最低，还能提醒制图员在制图时尽量避免出现错误图形。

本文以承包地项目为例，使用ArcGIS自身功能进行审查和修改，具有普遍应用性；但仍然存在一些不足，诸如在检查面状要素空洞时不能很好的区分单空洞和多空洞等，仍旧需要在工作中多多总结与学习，继续改进。

参考文献

[1]玛依拉.基于规则的空间拓扑关系检查[D].长安大学,2009.

[2]罗芳.土地利用数据综合结果的质量评价[D].武汉大学,2013.

[3]张彦钰.农村土地调查数据库建设研究[D].山西大学,2010.

[4]邓神宝,张青年.土地权属数据中拓扑重叠问题的自动处理方法[J].测绘科学,2014,39(9):65-68.

[5]梁莉莉.基于ArcGIS的县级土地利用现状制图综合研究[D].长安大学,2011.