基于ArcGIS的电子航道图数据处理方法研究

余洪涛

摘 要：该文针对接边的一系列技术问题进行探究，在总结接边制图经验的基础上，解决冲突，优化操作流程，从而保证了长江电子航道图的更新效率和质量，为港行管理部门及船舶用户提供更加流畅、准确、实时的长江电子航道图信息。

关键词：ArcGIS 电子航道图 数据处理 接邊

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（b）-0044-02

“十二五”时期，长江电子航道图系统建设是信息化建设的重点，也是实现长江航道现代化的关键所在。因为长江地域范围广，具有水位、水下地形变化频繁特点，所以长江电子航道图的更新频率相对较高、数据量相对较大。而每一次数据更新，都会涉及到新旧数据的接边。这就要求编辑员在接边的过程中，有高质、高效的接边技术，进而保障每一图幅内及图幅与图幅间的流畅性和时效性。然而，在ArcGIS环境下，需多用户同时对一个中心数据库进行编辑，因此接边范围内的同一物标（例如岸线、陆地区、命名水域等）产生冲突的问题时有发生。同时，接边存在大量的重复性操作，例如，切断等深线和合并等深线等，花费了大量的生产制作时间。因此，有必要针对接边的一系列技术问题进行探究，并在总结接边制图经验的基础上，解决冲突，优化操作流程，从而保证长江电子航道图的更新效率和质量，为港行管理部门及船舶用户提供更加流畅、准确、实时的长江电子航道图信息。

1 长江电子航道图数据生产平台

1.1 接边编辑软件

预处理数据编辑软件采用EPS。它的中文名称是清华山维。英文名称是Extend Geographic Platform of Sunway。在长江电子航道图预处理中，使用北京54坐标。主要处理外业采集的原始测绘数据，包括水深地形数据和地物数据等。最终导出shape格式文件。长江电子航道图编辑软件采用ArcGIS。在长江电子航道图源数据编辑中，使用WGS84坐标。主要编辑水深地形数据、地物数据及航标数据，并导出最终的000.文件，即长江电子航道图。EPS和 ArcGIS是适用于长江电子航道图生产的应用软件。它们的兼容性是通过物标层变换、坐标转换实现的：首先，把EDB文件通过事先建立的清华山维编码与S-57物标对应关系表进行层变换后，转换为shape文件。然后利用ArcGIS中的山维数据入库工具导入shape文件，最后在ArcGIS中选择所在的度带，程序会根据带所在的坐标位置自动将北京54坐标转变成WGS84坐标。两个编辑软件的兼容使整个生产流程环环相扣，也为预处理编辑员和源数据编辑员提供了相对独立的操作环境。

1.2 接边特点对比

EPS软件接边的勾绘效率高，勾绘线条圆滑美观，质检脚本齐全。但是没有批量合并功能。ArcGIS软件接边具备批量等深线赋值，批量合并等深线、深度区等功能。但是等深线只能以直线勾绘，图幅效果不美观。在总结接边经验的基础上，充分利用EPS环境下等深线勾绘效率高、线条圆滑美观的优势，完成大部分的等深线、岸线接边工作。充分利用ArcGIS环境下批量合并的功能，完成等深线、深度区、陆地区、命名水域要素的接边。

2 问题分析

2.1 原始数据分析

长江重庆航道局管辖605.4 km，其分为库区、回水变动区、自然河段特性、航道条件各不相同。河道内要素变动频繁，航道处于动态变化之中，通航环境复杂。因此，为了保障船舶航行安全，要求长江电子航道图具备较高的更新效率、大数据量的更新；要求电子航道图生产系统具备多比例尺图幅快速接边的能力。另一方面，预处理数据是按照区域局下属的各个航道管理处分时段提交，经常会出现数据集中提交的高峰作业期。因此，要求源数据编辑员有高效率、高质量的数据编辑能力。

2.2 接边冲突分析

在数据库更新中，常常采用分要素更新的方法，根据不同类型地理要素的变化程度确定其合理的更新周期，从而引起不同地理要素类的更新周期的不一致。因此在接边时，也需要保证各个要素之间的空间地理关系的正确性，例如拓扑关系。

2.3 接边分类分析

长江电子航道图的接边按照时效性可分为：与实时数据接边和与历史数据接边。按比例尺接边可分为：同一比例尺接边和不同比例尺接边。按照水道性质划分，可分为：重点水道接边和长河段水道接边。如何操作才能使电子航道图实现高质量接边，合理利用编辑工具、合理安排工作流是首先要解决的问题。

2.4 接边质检分析

接边质检包括等深线的质检和点线关系的质检。等深线的质检重要的一环是检查等深线是否无缝连接。然而人工判断的能力有限，而且花费时间较长。用脚本实现智能质检可有效提高质检的手段。点线关系的质检重要的另一环是检查水深点和等深线的位置关系是否正确。通过怎样的途径实现这一检查也是至关重要的。总的来说，如何合理利用编辑工具、合理安排工作流是首先要解决的问题。

3 解决方案

3.1 隔断接边处等深线和深度区从而减少冲突

在ArcGIS环境下编辑制图的过程中，两位编辑员编辑同一要素时，接边处出现冲突的现象十分频繁。出现冲突后如何解决以及如何避免冲突，一直是ArcGIS中接边亟待解决的问题。经测试表明，假设编辑员甲和乙分别编辑A版本和B版本，通过提升A编辑版本的控制域，可以有效避免冲突。编辑员甲更新范围的等深线、深度区删除后，提交到Default版本。乙再从基于A版本的Default版本生成附属的子版本B。这样，通过隔断接边处等深线和深度区，提升A版本的控制域，就可以避免编辑员编辑同一物标要素，从而减少A和B接边的冲突。如图1。

3.2 按ENC图框切，不会出现马蹄形线的问题（适合大范围更新）

在提交的预处理数据中，等深线要求连续的。而且有时一段区域局航道管理处的数据可能覆盖多个ENC。这样易导致下一次更新时，两名编辑员编辑同一等深线要素，从而产生冲突。如图2。

另外，在提取ENC图框内数据的时，会带出冗余的马蹄形数据。如图3。

因此，为了适应大范围数据的更新，同时保证出图的质量，可以采取以ENC图框为单位切断要素的方法。从而从源头上抑制马蹄形冗余数据的提取，保证出图质量。

3.3 优化工作流，提高制图效率和质量

EPS和ArcGIS两种软件的勾绘速度和智能程度不一样，因此，在综合考虑工作流和侧重点方面，总结现有经验的基础上，提出长江电子航道图接边的工作流：

（1）执行EPS中的等深线质检。（2）取合并的新旧等深线导成shape文件。（3）将更新范围的历史等深线、深度区删除，将已删除旧数据的版本提交到ArcGIS的DEFAULT版本中。（4）告知相邻命名水域的编辑员开启DEFAULT的子版本开始编辑，并留一条范围线。（注：此条范围线相当于分界线，范围线以外的不能更改，以免出现冲突）。（5）将导出的shape文件导入ArcGIS，并进行编辑。（6）ArcGIS相邻区域编辑完成后，提交到DEFAULT版本中。（7）由一名编辑员开启新的DEFAULT子版本，进行合并等深线、深度区、解决冲突等。（8）当冲突出现，例如岸线、陆地区和命名水域，则采用其中一种版本。再由一名编辑员恢复被忽略版本的正确数据。（9）执行ArcGIS自带质检工具质检。（10）导出ENC。（11）执行第三方质检。

3.4 “点线关系检查”等工具条的开发，提高接边质检效率和质量

除了在EPS的第一次检查以外，在ArcGIS中也需要对接边进行第二次的质检。如何将在ArcGIS中的质检问题定位到EPS中，进行重新接边，是质检中面临过的一个关键问题。通过开发“点线关系检查”工具条，实现了ArcGIS环境下的第二次质检，并且通过回溯到EPS中定位，重新编辑，从而节省了编辑时间，提高了制图效率。

4 接边技术的应用

4.1 针对不同数据时效的应用

如表1所示。

4.2 针对不同水道的应用

（1）重点水道接边。

重点水道的特点：重点水道多为局部更新，其更新频率相对频繁，与实时数据接边较多接边技术实现过程：见4.3工作流关键技术：①隔断接边处等深线和面。②接边处质检：“悬挂线头检查”。

（2）长河段接边。

长河段的特点：长河段多为大范围更新，更新频率为阶段性更新，与历史数据接边较多接边技术应用：直接在ArcGIS中接边。

4.3 不同比例尺图幅的应用

多边形的生成是生产多比例尺多边形图幅的必要环节。多比例尺多边形图幅能够在不同程度的细节上和不同题材下直观显示分类数据。在长江电子航道图中，就存在一个ENC里2个比例尺数据的情况。而在ArcGIS中编辑状态开启时，只能编辑一个比例尺数据。在这种情况下，编辑员首先用一种比例尺A编辑，然后切断两种比例尺范围。换到比例尺B环境中，选中所有B比例尺要素，把比例尺改成B。就实现了同一图幅中不同比例尺数据的接边工作。

4.4 “合并”、“等深线赋值”等工具条的应用

接边编辑中存在大量的重复工作，例如等深线的接边。在ArcGIS环境中，可以充分利用工具条，实现批量操作，从而简化操作流程，提高接边效率。例如，利用“合并”、“等深線赋值”工具条，进行等深线的接边。接边实现的过程为：（1）创建等深线，捕捉连接待接边等深线。（2）重复连接等深线。（3）给新创建的等深线批量赋值。（4）批量合并等深线。

5 结语

接边工作是长江电子航道图更新的必要环节，而电子航道图更新方法的优化可以有效提高长江电子航道图更新效率和质量，使之满足长江电子航道图高频率更新的需求。自长江电子航道图生产系统的成功试运行以来，长江电子航道图生产量由2012年的390余幅增长到2013年的570余幅，增长率达到46%。这充分表明了长江电子航道图生产、制作、更新等效率的显著提升。本文通过阶段性地总结接边制图经验，分析接边的关键技术，提出了在ArcGIS平台下的接边解决方案，制定了接边生产流程，开发了与接边相关的质检脚本，实现了长江电子航道图的快速高质量接边工作。AcrGIS平台下长江电子航道图的接边解决方案，可为长江电子航道图的快速更新产生更为有效的成果。

参考文献

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[2] 李兴峰.基于S-57标准的电子海图显示与信息系统[D].西安：西安电子科技大学，2007.

[3] 汤国安，刘学军.数字高程模型及地学分析的原理与方法[M].北京：科学出版社，2005.