基于空间位置的属性数据连接方法研究

张道军,任 娜,刘越岩

(1.中国地质大学资源学院,湖北武汉 430074;2.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北武汉 430074)

基于空间位置的属性数据连接方法研究

张道军1,2,任 娜1,刘越岩1

(1.中国地质大学资源学院,湖北武汉 430074;2.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北武汉 430074)

目前我国存在大量纸介质及图属分离管理的 CAD格式地图,若能通过适当的方法对其加以利用,将大大节约国土资源信息化成本。从 GIS空间分析角度着眼,系统地研究基于空间位置的属性数据连接方法及其实现,提出一套基于空间位置的点、线属性连接算法,并以VisualBasic为集成开发环境,结合中地公司提供的MapGIS二次开发包,建立专用模块,运用于土地整理项目线状规划要素的属性关联,实现工程量统计的批量化。

空间位置;数据录入;批量;属性连接;MapGIS;二次开发

一、引 言

目前国土资源基础信息大部分仍然处在纸介质状态,信息化建设进程缓慢,数字化信息积累不足是当前国土资源信息化建设的瓶颈问题。据统计,我国 80%左右的县级土地利用数据、城镇地籍信息仍以纸介质方式保存,全国地质资料馆中近9万份地质资料只有不到 6%实现了数字化[1]。此外,我国存在大量 AutoCAD图形格式的矢量地图,由于 AutoCAD没有完备的属性数据库,很多属性数据被直接表达在图面上,亦不能完全满足国土资源信息化的要求。与此同时,随着我国社会经济的快速发展,人们对国土资源信息的需求不断扩大,基于 GIS建立各类土地数据库势在必行。

GIS数据库建设有 80%以上的费用是花在数据的输入上面[2-3],包括图形数据的输入、属性数据的录入及两者的关联。目前,图形数据的输入主要是依靠导入测量数据、屏幕跟踪数字化,以及转换其他非本系统图形格式数据等方式得到[3]。大型 GIS平台软件都带有数据格式转换接口,但应用中仍需要人为设计转换方法,文献 [4-6]对此展开了研究。属性数据的输入方法主要有:①手工输入方法;②交互输入方法;③根据关键字进行属性连接的方法[2-3];④基于空间位置的属性数据连接方法。显然后两种方法适用于批量的数据录入。

二、基于空间位置属性连接方法的基本思想

纸介质地图和 AutoCAD格式地图的共同特点是属性数据以文字格式标注在图面上。由于标注文字与被标注对象一般在空间上位置接近,可考虑用空间分析的办法建立起它们的一一对应关系,进行属性连接,从而实现属性数据的批量获取。

随着 GIS数据采集规模的扩大和更新速度的提高,人们对 GIS属性数据质量的检查和控制越来越重视[7]。遗憾的是,目前各大工具型 GIS软件均没有设置特定模块以实现基于空间位置的属性录入。虽然有些应用型 GIS软件带有此模块,如MapGIS土地利用数据库系统软件等,但是缺乏必要的检测手段,无法评估属性连接的数据的质量,难以发现和控制错误。虽然用户也可以利用工具型 GIS软件的空间分析模块间接实现“基于空间位置的属性数据连接”,但是比较繁琐,没有针对性。

本文以 Visual Basic为集成开发环境,结合MapGIS二次开发包所提供的功能组件和控件进行二次开发,建立“基于空间位置的属性数据连接”的专门模块,实现空间数据和属性数据的快速、批量融合,并给属性连接提供必要的评价和检测措施。

本文以点和线的属性连接为例进行研究。

三、建立基于空间位置属性连接模块算法

空间分析是基于地理对象位置和形态特征的空间数据分析技术,其目的在于提取和传输空间信息。空间信息可以分为空间位置、空间分布、空间形态等。空间位置关系是重要的空间关系,它是借助于空间坐标系来传递的空间物体的个体定位信息[8-9]。本文基于空间位置的属性数据连接方法借助于地理对象的空间位置来传递实体间的信息,其原理是:对于所有线对象,找到距离它最近的点对象,并计算出该点到该线之间的距离,然后将该点的特定属性 (包括标注内容)、纵坐标和横坐标及两者距离等信息作为线对象的属性记录到线属性表中去,从而实现基于空间位置的属性数据连接。

1.点到直线段的距离算法实现

根据点到直线和点到线段距离的定义,很容易得到点到直线段欧氏距离的算法。

如图 1所示,设 A、B、P三点坐标分别为 A(XA,YA)、B(XB,YB)、P(X0,Y0)。

图 1 点线关系示意图

则线段 PA、PB、AB的分别长度为

否则

2.GIS中点到曲线距离的定义

GIS中每条曲线可以看作由若干结点首尾顺次相连的直线段所组成的多段线,故可在式 (1)、式 (2)的基础上,定义点到曲线距离

四、模块建立基本过程

基于空间位置属性连接模块的建立,主要分为两个阶段:第一阶段是建立空间数据库;第二阶段是以 VisualBasic为集成开发环境,利用MapGIS6.7二次开发包 (SDK)提供的组件和控件进行二次开发,建立基于空间位置属性连接模块。

该模块主要包括图形显示编辑、属性结构操作、属性数据操作 (包括批量的属性连接)、属性查询等。

1.空间数据库的建立过程

1)导出需要连接的点和线文件的MapGIS明码格式点文件 (φ.wat)和线文件 (φ.wal)。

2)在 Excel中打开文件,提取出有用信息。点信息提取相对简单,这里主要介绍线信息的提取。

在 Excel中打开线明码文件 (sheet(1)),并新建一个工作表单 (sheet(2))用于存放从 sheet(1)中提取的线上结点属性。该过程通过如下宏代码在Excel中实现

运行结果如图 2所示。

图 2 线及线上结点属性信息

3)创建 Access数据库,将需要进行属性连接的点文件及线文件通过上述明码转换过程,以数据表的形式存放在数据库中。

2.以 VB为集成开发环境,进行MapGIS二次开发

(1)模块界面设计

选择 Map GIS6.7二次开发包 (SDK)所提供的Map GIS Bas Com1.dll、Map GISD sp Com.dll、MapGISLayer Com.dll、Map GIS Map Com.dll等组件和 Edit-View.ocx、Gis Att Edit.ocx、Att Stru Edit.ocx等控件。该模块主要由登录界面、模块简介界面、属性数据连接基本流程界面、基于空间位置属性数据连接模块主界面及属性查询对话框等组成。图 3为基于空间位置属性数据连接模块主界面。

图 3 基于空间位置属性数据连接模块主界面

(2)程序设计

显示MapGIS点线图形,以点为例

添加注记点的注释、横坐标和纵坐标属性字段,以添加注释字段为例

获取注记点属性,此处使用数据库连接技术,进行注记点属性数据的自动化、批量输入,以获取第一条记录的注记点注释为例

获取线上的每一个结点

结点属性结构的基本操作及属性获取与注记点类似。

属性连接:主要是寻找每一条线的最近注记点,并且计算出注记点到线的距离,从而将注记点到线的距离、线注记、注记点横坐标、注记点纵坐标作为对象线的属性记录到其属性中去,实现属性数据连接。具体是根据点到曲线距离的算法设计代码。

属性查询:指定特定对象线的实体号就可查询到属性连接信息。

五、案例分析

本案例的点、线文件选自某市土地整理项目规划图中的 MapGIS农渠点文件和线文件,如图 4所示。

图 4 农渠点、线工程文件

图 5 农渠点、线属性连接图

在土地整理规划设计中,需在规划图中对路沟渠进行编号,以方便工程量统计和日后的施工。一个建设规模 666.67 hm2的土地整理项目,路沟渠总量就能达到 200多条,实际操作中,往往先在图上按照自上而下、从左往右的顺序顺次编号 (也就是标注记点),然后再一条一条量算长度,工作量很大。而如果用基于空间位置属性连接的方法,则可以批量获取路沟渠的标注内容,然后将路沟渠等线文件属性导出,即可便捷地进行各种统计。

图 5为通过该模块实现的农渠属性连接情况。从图中可以看到,“线注记”字段已经有了该线的标注内容,而“注记点到线的距离”字段则记录了进行连接的点与线之间的距离。如果用户发现属性连接后某条线的该值偏大,可以方便地进行定位,查找原因。用户也可以定义特定距离值作为阈值,只有小于该值时才进行属性连接。

六、结束语

试验表明,该模块不仅提高了工作效率,简化了工作步骤,而且操作流程易于掌握,更便于结果检查和质量控制。

本研究尚存在一些问题,今后的努力方向为:①直接通过数据库读取MapGIS点线文件的属性;②对某些关键算法进行优化,比如建立更优的空间点、线实体索引;③使界面更加友好,并增加相关的图形编辑功能、数字化功能。

数据输入是 GIS工程的重大内容。然而针对数据录入,目前的研究主要集中在数据格式的转化,数字化技术等领域,而对于属性数据的录入方面研究较少。空间分析技术是 GIS的核心,从空间分析角度研究空间实体属性的关联,对提高属性数据的录入速度、实现属性数据的批量录入以及增加属性数据录入手段,具有一定意义。

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[3]吴信才.地理信息系统原理与方法 [M].北京:电子工业出版社,2007:58-63.

[4]张学明,何建美,陶健.面向 GIS的基础空间数据加工模式的探讨[J].测绘通报,2009(11):57-63.

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[6]钟世彬,郑贵洲.AutoCAD和 MAPGIS间的数据转换[J].测绘科学,2005,30(3).97-99.

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Research on Method of the Attribute Data Link Based on Spatial Position

ZHANGDaojun,REN Na,L IU Yueyan

0494-0911(2011)02-0063-03

P208

B

2010-04-09

张道军 (1985—),男,江苏宿迁人,硕士生,研究方向为国土资源信息化、土地利用规划及数学地质。