歐美極，周江剛，周 艷

(安徽理工大學測繪學院，安徽淮南 232001)

0 引言

隨著信息化時代的不斷推進和發(fā)展，地理信息系統(tǒng)(GIS)在各行業(yè)中的運用日趨廣泛，而各式各樣的GIS應用都是建立在地理空間數(shù)據(jù)基礎上的。為方便數(shù)據(jù)處理和存儲，地理空間數(shù)據(jù)通常是分幅采集和存儲的，這樣就使得現(xiàn)實世界中本該為一個整體的地物目標被圖幅邊界分割為多個對象。此外，由于數(shù)據(jù)處理過程中的容差或處理過程的不一致，導致本該吻合的目標地物可能會在圖幅邊緣產(chǎn)生空間錯位，從而影響了空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量，影響數(shù)據(jù)的查詢、分析和應用。因此，研究快速無縫拼接技術(shù)方法對于基礎地理數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和應用具有重要現(xiàn)實意義［1］。

當前，主要還是依靠人工進行多圖幅手動拼接，這種方式不僅工作量大而且容易出錯。為了解決此問題，本文以安徽省基礎數(shù)據(jù)為例，將ArcGIS Engine和Microsoft Visual Studio 2010相結(jié)合最終實現(xiàn)了批量數(shù)據(jù)的自動線拼接。

1 圖幅線要素接邊存在問題的提出

數(shù)據(jù)的分幅采集和存儲造成原本完整的地物目標出錯，如圖1所示，同一地物跨越兩個相鄰圖幅，實際操作中可能出現(xiàn)更加復雜的拼接偏差。圖幅A、B中各有一線狀地理要素，它們是同一地物目標的不同組成部分，具有相同的屬性特征［2］。數(shù)據(jù)精確時，這兩個線狀要素拼接吻合，而由于誤差的存在，很難做到完全拼接。這時就需要采取一定方法使其拼接完全，形成完整的地理要素。

圖1 數(shù)據(jù)誤差造成的接邊問題Fig.1 Edge matching problem caused by data errors

2 接邊關(guān)鍵問題

2.1 接邊原則

同線型、同圖層優(yōu)先原則和精度優(yōu)先原則。數(shù)字地圖都是按分類編碼分層存儲的，同一圖形元素在相鄰的兩幅圖中應放在同一圖層，具有相同的線型，所以自動接邊時必須遵循這一原則［4］。

2.2 屬性變化

接邊處理必定會使地物地貌的屬性發(fā)生變化，面積、長度等自動相加后，保留累加值，刪除原來的面積。為更好地表現(xiàn)這些變化，可考慮增加屬性字段，將接邊前后發(fā)生改變的屬性進行標注［5］。其他屬性因為是一樣的，保留一個即可，只是圖幅不能拼接時會出現(xiàn)兩個相同屬性［5］。

2.3 誤差處理

數(shù)據(jù)誤差不僅來源于外業(yè)數(shù)據(jù)采集，數(shù)字化本身也會帶來誤差，從而使本該拼接在一起的地物、地貌特征線拼接后出現(xiàn)偏差。當相鄰圖幅在接邊時的對應要素間距離小于0.3 mm時，可以不考慮誤差影響，直接進行接邊;當距離在0.3～0.6 mm時，兩要素各自移動1/2距離;當距離大于0.6 mm時，則按一般制圖原則進行接邊，并作記錄［5］。

3 技術(shù)流程及程序?qū)崿F(xiàn)

3.1 無縫拼接總體流程

線要素無縫拼接總體流程，如圖2所示。拼接過程中，根據(jù)距離和屬性字段兩個條件來判斷兩個要素是否要拼接。距離條件是指兩個線要素之間的最短距離是否小于給定的閾值，屬性條件是指兩個線要素的某些屬性特征是否相同，如果兩個線要素之間的最短距離小于給定的閾值并且指定的屬性特征值相同則認為這兩個線要素是同一地物［6］。本文在進行無縫拼接時先進行距離判斷，按照既定的閾值(0.000 02)生成合適的選擇集，再對選擇集內(nèi)的線要素進行屬性特征的判定。

圖2 線要素拼接總體流程圖Fig.2 The overall flow chart of line feature edge matching

3.2 編程實現(xiàn)

ArcGIS Engine是ESRI公司推出的一個用于定制應用的完整的嵌入式GIS組件庫［2］。開發(fā)者可以利用ArcGIS Engine集成GIS功能，避免考慮底層的空間算法，進而降低難度，提高效率。ArcGIS Engine支持多種主流開發(fā)語言，如Microsoft Visual Studio，Java 等，為開發(fā)者提供了便利［3］。

根據(jù)以上流程分析，具體實現(xiàn)代碼如下:

4 應用實例

為檢測程序的有效性，本文以安徽省1∶25萬基礎地理數(shù)據(jù)為例，進行測試。安徽省基礎數(shù)據(jù)庫是安徽省空間數(shù)據(jù)基礎設施的重要組成部分，為經(jīng)濟信息提供數(shù)字化空間平臺，為安徽省級各技術(shù)交流部門進行區(qū)域規(guī)劃、災害監(jiān)測、防洪搶險、環(huán)境保護、宏觀決策等提供基礎地理信息服務。地形數(shù)據(jù)庫以矢量方式存儲管理境界、水系、交通、居民地、地貌等地物要素［7］。由于地形數(shù)據(jù)分幅處理過程中的容差或數(shù)據(jù)存儲、轉(zhuǎn)換精度等原因，造成部分相鄰圖幅之間存在縫隙，使得同一地物在圖幅邊緣兩側(cè)存在幾何位置偏差。具體操作為:首先啟動ArcMap批量添加字段(見圖3)，再遍歷圖括線進行要素合并(見圖4)，最后完成圖幅的自動拼接(見圖5)。

圖3 批量添加字段Fig.3 The added fields in batches

圖4 合并要素Fig.4 The combined elements

圖5 圖幅自動拼接前后示意圖Fig.5 Comparison before and after automatic edge matching of map sheet

5 結(jié)束語

本文針對安徽省1∶25萬地形數(shù)據(jù)庫中地理實體分幅存儲、圖幅間存在縫隙的問題，研究并實現(xiàn)了線要素的自動拼接。由實例對比可見該方法較好地解決了地理實體在相鄰圖幅中的不連續(xù)問題。但是，由于數(shù)據(jù)精度及圖幅變形等因素，后期還需要進行大量的數(shù)據(jù)檢查工作，因此還需進一步深入研究新的方法，以便更好地實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)庫中線要素的自動拼接。

［1］楊愛，王發(fā)良，朱秀麗，等.一種基于實體匹配的面要素無縫拼接方法及精度分析［J］.地理信息世界，2012(3):68－72.

［2］劉慶元，周容.一種基于ArcGIS Engine的線狀圖幅接邊方法［J］.計算機時代，2008(2):4－6.

［3］劉仁義，劉南.ArcGIS開發(fā)寶典［M］.北京:科學出版社，2006.

［4］張振利，孫建華.數(shù)字地圖自動接邊實現(xiàn)［J］.北京測繪，2008(2):27－31.

［5］王永哲，金永寶.基于ArcGIS Engine9.2的圖幅自動接邊算法的實現(xiàn)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2008，36(34):15 263 －15 265.

［6］朱欣焰，張建超，李德仁，等.無縫空間數(shù)據(jù)庫的概念、實現(xiàn)與問題研究［J］.武漢大學學報:信息科學版，2002，27(4):382 －383.

［7］國家基礎地理信息中心.1∶25萬數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)說明［EB/OL］.http://wenku.baidu.com/view/95d8e0da5022aaea998f0f6b.html?re=view，1999 －06，2014 －08 －30.