ArcGIS缩编工具在空间数据库缩编中的应用

ArcGIS缩编工具在空间数据库缩编中的应用

熊志伟李静谭卢师

（黄河设计公司测绘信息工程院）

[摘要]

地图缩编是由大比例尺地图通过综合、取舍、合并、变换等操作，生产小比例尺地图以满足不同用图需求的技术方法。因基于已有的地图数据，能避免重复生产，缩短建设周期，节省人力物力，为目前得到不同比例尺的地图所广泛采用。纯手工的地图缩编方式速度慢、投入高，而计算机自动地图缩编仍是一个无法解决的技术难题。空间数据库的缩编与传统地图缩编相比，除了要按照地图缩编方法对数据进行综合、取舍外，还要维持空间数据库严格的拓扑关系和属性数据，比单纯的地图缩编更加复杂。本文结合第二次土地调查数据库省级汇总缩编项目的经验，阐述了利用ArcGis缩编工具，采用人机协同方式进行空间数据库缩编的方法。

[关键词]数据库缩编二调省级汇总

1、省级汇总缩编项目概述

第二次土地调查数据库省级汇总缩编项目，是在已经调查完成的河南省1:1万土地利用空间数据库的基础上进行缩编汇总，形成1:5万、1:10万、1:25万、1:50万的系列比例尺数据库成果。空间数据库与传统的地图缩编相比，不再只是简单的地图符号的综合取舍，而是有着严格的拓扑关系和属性要求，在遵循传统地图缩编要求的同时，还必须保持数据的拓扑关系正确，属性数据完整。如何简单快捷

的对海量数据库内容进行选取、简化、概括和关系协调，保持原有土地利用的规律和典型特征，是完成土地利用数据库缩编的关键，也是工作的难点所在。

2、ArcGis缩编工具介绍

地理信息主流软件ArcGis所包含的ArcToolbox工具箱，能够在GIS数据库中建立并集成多种数据格式，进行高级GIS分析，处理GIS 数据等，是一套功能强大的地学数据处理工具模块。其中包含的数据缩编工具，能够简单、高效的、自动的对线状、面状空间数据进行缩编操作，并且维持原来的拓扑关系属性数据正确。在现有的各种Gis 软件中，也或多或少的包含一些数据库缩编功能模块，但ArcGis以其算法严密、实用高效著称。

3、二调数据库缩编的主要工作内容

二调省级汇总缩编的主要工作对象是以点状、线状、面状形式存储的反映各类用地分布的要素，主要工作内容是按照相关数据标准，缩编规则（包括面积规则、长度规则、宽度规则、重要性规则、综合取舍规则等），对要素进行取舍、合并、综合、变换等操作，从而形成符合成图要求的小比例尺的数据库。由于地图比例尺的变化，需要进行诸如图斑合并、带状河流变换为单线河流、面状村庄变换为点状村庄、线状地物形状综合等，其中工作量最大的是对面状要素的处理，主要有下面几类：○1按照宽度规则，小于某一宽度的带状图斑以线表示。○2地类相同的相邻图斑合并。○3按照面积规则，小于某一面积的图斑舍去，即合并到相邻大图斑。○4将临近的离散居民地、池

塘等，聚合成大图斑。○5线和多边形的细部弯折、起伏进行综合与平滑。

5、ArcGis缩编工具的应用

针对数据库缩编中的这些常见工作内容，ArcGis都包含一些实用的工具，只需要通过简单的参数设置，即可实现自动处理，而且数据的拓扑关系、属性数据依然保留。

(1)中心线提取，按照缩编宽度规则，将宽度不满足上图条件的河流、道路等狭长图斑的边线提取到另一图层,并赋予相应的属性保存起来,然后利用Collapse Dual Lines To Centerline工具提取出中心线（图1）。

图1 提取中心线

在提取完成后，注意检查未处理部分及不满意部分，并对中心线赋予属性保存起来。最后在图斑层将原始图斑沿着这些河流、道路的中心线进行切割以及分段切割，和周围图斑进行合并。

（2）相邻同属性图斑融合，利用Dissolve工具，将位置相邻且属性相同的图斑合并起来。注意合并时选择好需要比较的属性字段，可能需要对多个字段进行比较，以省级汇总为例，需要比较地类编码、权属单位代码、坐落单位代码等几个字段。（图2）

图2 相邻图斑融合

（3）不够上图面积的小图斑合并，根据缩编面积规则在ArcMap 中选择不够上图面积的小图斑，然后调用Eliminate工具自动将小图斑合并到周围大图斑中。注意合并时有按边长合并或按面积合并参数，按边长是将小图斑合并到与自身共享最长边的图斑，按面积是合并到与自身相邻的最大面积的图斑。（图3）

图3 小图斑融合

（4）多边形聚合，将需要聚合的离散多边形组提取到新的图层，调用Aggregate Polygons工具，在合并是注意选择合适的参数。其中聚合距离参数，即距离小于该值的多边形才自动聚合；最小面积参数，面积小于该值的离散多边形会删除；最小空洞参数，面积小于该值的空洞会自动填补。（图4）

图4 多边形聚合

（5）细部综合简化，缩编时通常需要将线划的细部起伏、弯折进行剔除， ArcGis包含有三个综合工具，分别针对建筑物、线状要素、面状要素。对建筑物的会在保留房屋的外形和尺寸的情况下，自动剔除建筑物上的细小外凸或内凹，以及去掉不够上图面积的建筑物等，分别由简化公差和最小面积两个参数控制（图5-1）。

图5-1 建筑物综合简化

线要素和面要素的简化基本相同，都有两种算法，一种是根据节点稀稠程度删减节点，一种是根据线划弯曲程度删减节点，其中根据弯曲度计算能较好的保持线的形状，两种方法都有一个偏移参数，控制新线与旧线的偏移量不能超出该值（图5-2）。

图5-2 线、面综合简化

（6）线划平滑工具，在线划简化后可能会产生很多硬折角，影响图面效果，通过平滑工具可以使多边形和线的边界平滑过渡，其中有两种算法：PAEK指数多项式平滑算法和Bezier贝塞尔曲线平滑算法，可根据实际需要选择。（图6）

图6 线、面平滑

6、结语

在目前的技术条件下，全自动地图缩编仍是地图学界的一个难题，并且缺乏统一的缩编规范，无法实现，而纯手工的地图缩编方式速度慢、精度差，需要投入大量的人力物力，如何又快又好的完成地图缩编工作，值得思考与总结。当前很多制图软件、GIS 软件都包含了一些可以用于地图综合缩编工作的功能模块，但还缺乏完善的解决策

略。而借助ArcGis软件严密实用的缩编工具，采用人机协同的工作形式，将地图缩编过程进行分解提炼，合理地安排人机分工，交互式地完成地图缩编工作，能大大提高工作效率，节省人力物力，是当前比较实用、可行的技术方案。