利用ArcGIS Model Builder快速完成拓扑检查的方法

刘怀

（广东省地图院，广东广州 510030）

1.Model Builder

ArcGIS Model Builder平台（见图1）可将一系列ArcToolbox（地理处理工具）串联起来，将前一个工具的输出结果直接作为下一个工具的输入，实现“无缝衔接”式的一个高效工作流，实现自动化处理[1]。同时，Model Builder作为ArcGIS系统内置的二次发开平台，对数据处理有较高的兼容性和稳定性，相比于其他第三方软件平台，具有免安装、简单易懂、易于共享等优势。

图1 Model Builder窗口

2.构建思路

2.1 拓扑方法

常规的人工拓扑检查步骤：新建数据库>新建要素数据集>向数据集中导入矢量数据>在数据集新建拓扑文件>向拓扑中添加要素类>添加拓扑规则>拓扑验证>导出拓扑错误。由此可见，通过人工操作的方法完成拓扑检查需要的步骤繁多，且往往需要反复多次。通过模型构建，只需要完成一次即可多次应用[3]。

2.2 模型思路

模型的构建流程与和人工处理的流程有些相似，其整体流程如图3所示。在Data Management Tools（数据管理工具）中调用拓扑系列工具，如图2所示。新建数据库，在数据库创建要素数据集，在要素数据集中创建拓扑文件，在拓扑文件中添加要素类和拓扑检查规则，之后进行验证拓扑，最后将拓扑文件中的错误记录导出[2]。

图2 拓扑系列工具

图3 拓扑模型构建思路

3.构建的关键技术

3.1 稳定的运行空间

稳定的运行空间是拓扑检查的首要条件。拓扑文件的创建和管理必须在要素数据集中进行。由于矢量数据的格式多样（shape file、gdb、dataset），为增强模型的性能，可在计算机的其他位置（如C:）自主创建一个临时数据库及要素数据集作为主要运行空间，将矢量数据导入其中进行拓扑检查，确保后续的流程能正常执行。需要注意的是，临时要素数据集的坐标参数应与矢量数据保持一致，避免因坐标环境差异而导致拓扑失败。

3.2 设置模型参数

为方便实现多户共享机制，满足不同用户的个性化需要，提升用户界面的人性化设计，可将“输入数据”和“拓扑记录输出位置”都设置为模型参数，方便用户灵活选择待检数据。为进一步优化，可根据实际需要将“拓扑容差”设置为可选模型参数，用户可自主调整。

3.3 过滤几何类型

在参数过滤器限制输入的矢量数据几何类型，如图4所示。主要用于辅助判断输入数据的几何类型与拓扑规则的对应关系是否合理，避免因矢量数据的几何类型与拓扑规则相矛盾而导致拓扑失败。例如，拓扑规则为“面要素不能重叠”，则输入的矢量数据必须为“面要素”，否则，模型在运行过程中将报出错误，无法继续运行。

图4 过滤几何类型

4.模型构建

按照拓扑模型的构建思路，整个拓扑模型可分为三大部分，如图5所示。

图5 拓扑模型构建流程

（1）创建工作空间。这部分是模型构建的基础部分。通过自主新建地理数据库及要素数据集来实现稳定的运行环境，并用“创建空间参考”工具实现要素数据集与矢量数据的坐标参数一致。

（2）拓扑检查。也是整个模型的核心部分。在要素数据集位置进行创建拓扑文件、添加矢量要素、配置拓扑规则、验证拓扑等一系列拓扑相关工具的搭建。这里要注意的是，拓扑规则和矢量数据之间的对应关系要合理正确。

（3）导出拓扑记录。将完成验证后的拓扑文件导出错误记录，导出的记录分为3个图层，分别是point（点）、pline（线）、poly（面），对应3种不同的问题类型。

5.模型实现及验证

5.1 工具界面

“输入数据”和“拓扑记录输出位置” 设置好模型参数后，打开工具界面便能看到参数框，如图6所示。

图6 工具界面

（1）输入数据。选择需要检查的矢量数据。

（2）拓扑记录输出位置。导出拓扑错误的位置，一般选择GDBMDB文件夹。

5.2 应用实例

在开展粤东地区的全民所有自然资源资产（土地资源）清查项目中，便应用了此方法对矢量数据进行拓扑检查。以某县级不动产登记的宗地数据为例，该县宗地数据共有5113个图斑，要求图斑之间不能互相重叠覆盖，采用“不能重叠（面）”的拓扑规则对宗地矢量数据进行检查。

实验通过人工操作和拓扑模型工具两种方式分别对此宗地数据进行拓扑检查，并对拓扑问题数量和完成时间进行统计（见表1）。

表1 模型工具和人工操作的对比统计

经过对比分析，两种方法的拓扑问题数量及位置一致，在完成时间方面，工具运行时间7.04s，熟练的人工操作约3min，由此可见，通过模型工具方法的处理效率远胜于人工操作，如图7所示。

图7 运行完成时间

6.结语

利用ArcGIS Model Builder可以更快捷、高效、方便地实现矢量数据自动化拓扑检查功能[2]。同时，Model Builder对技术人员的编程基础要求不高，通过可视化图形简单地调用一系列地理处理工具就可以实现对矢量数据的自动化处理功能，是一种高级的数据处理方法。通过Model Builder制作的数据处理工具还可以实现多用户共享，为测绘一线生产提高生产效率、控制数据质量提供了高性价比的解决方案[3]。