GIS圖層在空間數(shù)據(jù)處理管理與分析中的作用

張保君

(山東潤豐海洋工程咨詢有限公司，山東 煙臺(tái) 264003)

0 引 言

將GIS技術(shù)與城市建筑設(shè)計(jì)施工、社會(huì)突發(fā)性災(zāi)害預(yù)防管理、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等工作進(jìn)行對(duì)接，可以實(shí)現(xiàn)基于空間數(shù)據(jù)處理的工作過程優(yōu)化。在此過程中，可以采用對(duì)空間獲取數(shù)據(jù)的有效管理，進(jìn)行數(shù)據(jù)形式的深化描述，以此滿足前端專題制作、設(shè)計(jì)繪圖需求[1]。同時(shí)，通過對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行“去分層處理”，可以為相關(guān)工作的實(shí)施，提供一個(gè)具有直觀性特點(diǎn)，具備可視化操作優(yōu)勢的地質(zhì)信息概念模型[2]?？傊?，在基于此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行空間信息的處理時(shí)，可以在研究前，通過對(duì)圖層中不同層信息關(guān)聯(lián)度的分析、疊置處理操作，掌握細(xì)化的地理專題數(shù)據(jù)。

1 GIS圖層概述

GIS在技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)又被稱為地理信息系統(tǒng)，此系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，需要將終端智能化設(shè)備或PC及設(shè)備中的軟件與硬件作為運(yùn)行支撐，通過對(duì)界面中軟件功能的滑動(dòng)操作，收集并獲取地球表面分布在地理空間中的細(xì)致化信息數(shù)據(jù)，在完成對(duì)此部分?jǐn)?shù)據(jù)的針對(duì)性采集后，對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷、管理等處理，通過對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地球表層信息的詳細(xì)描述[3]?？梢哉J(rèn)為在此過程中的GIS圖層是GIS的衍生設(shè)計(jì)成果，也可將其作為GIS中的一個(gè)細(xì)小分支，管理圖層中的數(shù)據(jù)信息，就是指對(duì)不同圖像數(shù)據(jù)屬性信息與位置信息的處理。

目前，在智慧城市建設(shè)與開發(fā)工程、地質(zhì)災(zāi)害與自然災(zāi)害預(yù)測預(yù)防管理、土地與自然環(huán)境資源監(jiān)測、地質(zhì)測繪與勘察等工作中，都應(yīng)用了GIS圖層作為工作支撐，使用GIS圖層為相關(guān)工作實(shí)施提供的信息疊加、數(shù)據(jù)分析等功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)測管理效果的強(qiáng)化[4]。例如，在進(jìn)行智慧城市地鐵交通工程建設(shè)與開發(fā)時(shí)，可以輔助使用GIS圖層進(jìn)行地鐵軌道線路的查詢，掌握不同地鐵在行駛過程中存在的空間關(guān)系(包括相交關(guān)系、背離關(guān)系等)。

2 GIS圖層空間數(shù)據(jù)特點(diǎn)

為了實(shí)現(xiàn)GIS圖層在更多工作領(lǐng)域內(nèi)的廣泛應(yīng)用，本章將對(duì)其空間數(shù)據(jù)的特點(diǎn)展開論述與分析。相關(guān)內(nèi)容見表1。

表1 GIS圖層空間數(shù)據(jù)特點(diǎn)

綜上所述，完成對(duì)GIS圖層空間數(shù)據(jù)特點(diǎn)的分析，為后續(xù)對(duì)此類空間數(shù)據(jù)在市場內(nèi)的廣泛應(yīng)用提供幫助。

3 基于GIS圖層的空間數(shù)據(jù)處理管理

3.1 在全關(guān)系中的數(shù)據(jù)處理管理

基于GIS的空間數(shù)據(jù)處理管理過程并不是一個(gè)呈現(xiàn)獨(dú)立狀態(tài)的過程，在執(zhí)行此方面工作時(shí)，需要將其與外部呈結(jié)構(gòu)化特點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成，或與外部其他系統(tǒng)內(nèi)的信息進(jìn)行對(duì)接，只有滿足此方面需求，才能確保處理管理過程滿足全關(guān)系處理需求。其中外部輔助系統(tǒng)的用例圖如圖1所示。

圖1 全關(guān)系數(shù)據(jù)處理管理中的外部輔助系統(tǒng)用例

在進(jìn)行此方面工作時(shí)，應(yīng)做好下述兩個(gè)方面的輔助工作。其一，將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的組織類數(shù)據(jù)作為管理標(biāo)準(zhǔn)與核心，分析其中其他數(shù)據(jù)與組織數(shù)據(jù)的關(guān)系，并對(duì)其關(guān)系進(jìn)行范式處理，完成處理后，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)形成多個(gè)具有定量長度的數(shù)據(jù)信息記錄表[5]。而對(duì)于此過程中的關(guān)系數(shù)據(jù)而言，需要采用將關(guān)系數(shù)據(jù)與其他空間數(shù)據(jù)建立直接聯(lián)系的方式進(jìn)行管理。當(dāng)關(guān)聯(lián)性節(jié)點(diǎn)越多時(shí)，證明管理此數(shù)據(jù)需要的時(shí)間越多。其二，針對(duì)空間數(shù)組中的異化圖形數(shù)據(jù)，可以對(duì)其處理及管理前，進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，使其成為可以用二進(jìn)制字節(jié)表示的數(shù)據(jù)。

3.2 在文件關(guān)系中的數(shù)據(jù)處理管理

除上述提出的管理內(nèi)容，還需要將圖層數(shù)據(jù)與文件關(guān)系進(jìn)行對(duì)接，基于文件關(guān)系層面，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理管理。早期時(shí)期，管理人員對(duì)數(shù)據(jù)處理過程進(jìn)行管理時(shí)，會(huì)采用較為常規(guī)的混合管理模式，具有代表性的管理方法包括Arclufo管理[6]。但在基于GIS圖層的應(yīng)用下，管理人員可以在執(zhí)行此方面工作時(shí)，將可用于描述地質(zhì)空間信息、地理特征的信息存在終端文件夾中，將對(duì)應(yīng)信息的屬性存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，以此種方式，建立一個(gè)在數(shù)據(jù)庫中具有特征標(biāo)識(shí)特點(diǎn)的表格，將表格中存儲(chǔ)的內(nèi)容作為描述空間數(shù)據(jù)的主要依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其的管理[7]。但在執(zhí)行上述管理操作處理時(shí)應(yīng)明確文件夾中的空間幾何數(shù)據(jù)與屬性類數(shù)據(jù)，兩者呈現(xiàn)一種獨(dú)立性特點(diǎn)，但要保證兩者在空間表達(dá)時(shí)具有一定關(guān)聯(lián)性，可以通過在其中建立OID的方式，使其具有獨(dú)立管理目標(biāo)的同時(shí)，在空間表達(dá)時(shí)具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。綜上所述，完成對(duì)此章節(jié)內(nèi)容的研究。

4 GIS圖層在空間數(shù)據(jù)分析中的作用

4.1 數(shù)據(jù)分層作用

在應(yīng)用GIS圖層時(shí)，針對(duì)空間數(shù)據(jù)當(dāng)中已有的信息進(jìn)行初步分析。針對(duì)與地理信息相關(guān)聯(lián)的各類元素主題圖件，完成對(duì)其的數(shù)據(jù)處理。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，可結(jié)合幾何化的方案實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的自主分層處理。這一功能的主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形結(jié)構(gòu)更加全面地掌握，以此為移動(dòng)終端用戶提供更加直觀的空間數(shù)據(jù)分層處理結(jié)果。以手機(jī)程序當(dāng)中的地圖類型軟件為例，在每一個(gè)此類型軟件當(dāng)中都包含如圖2所示的結(jié)構(gòu)。

圖2 GIS圖層空間數(shù)據(jù)一體化結(jié)構(gòu)示意圖

在圖2所示結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，當(dāng)用戶在終端設(shè)備上需要對(duì)目的地進(jìn)行搜索時(shí)，只需要在查詢窗口當(dāng)中點(diǎn)擊“搜索”按鈕，并在GIS圖層的應(yīng)用下，根據(jù)用戶的需要，為其提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)分層信息。在這一過程中，首先針對(duì)用戶輸入的搜索信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理后的結(jié)果帶入到地理空間坐標(biāo)系當(dāng)中，再在地理空間坐標(biāo)當(dāng)中完成到矢量的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，從而進(jìn)一步生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)[8]。在輸出查詢結(jié)果時(shí)，利用GIS圖層針對(duì)所有的數(shù)據(jù)信息，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛟诘乩砜臻g坐標(biāo)系當(dāng)中識(shí)別和應(yīng)用的數(shù)據(jù)，并采用幾何化的方式，對(duì)地理劃分區(qū)域的圖形進(jìn)行標(biāo)記。通過上述方式，能夠讓用戶更加快速地完成對(duì)目的地的空間位置查詢，并為用戶提供到達(dá)目的地的路線方案。在這一過程中，每一個(gè)空間數(shù)據(jù)當(dāng)中都有著其對(duì)應(yīng)的GIS圖層。因此，通過對(duì)每個(gè)圖層的處理和管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的專業(yè)分析。

4.2 地圖編輯作用

在應(yīng)用GIS圖層后，通常會(huì)采用分層的方式對(duì)其進(jìn)行管理，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖編輯轉(zhuǎn)換中更加高效的分類，從而為其提供更便利的條件。GIS圖層應(yīng)用下地圖編輯的基本流程如圖3所示。

圖3 GIS圖層應(yīng)用下地圖編輯流程示意圖

按照?qǐng)D3所示的流程，完成對(duì)地圖的編輯。在編輯時(shí)，首先，選擇需要進(jìn)行編輯的GIS圖層，并獲取該圖層所在的工作空間；其次，判斷該工作空間是否與地圖數(shù)據(jù)庫連接成功，若成功則將工作空間打開，并對(duì)工作流進(jìn)行設(shè)置；再次，對(duì)地圖圖形及各個(gè)屬性要素進(jìn)行編輯，并判斷是否將該工作空間保留，若保留則將該工作空間的工作流存入到相應(yīng)的地圖空間數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，若不保留則直接將對(duì)應(yīng)的工作流刪除；最后，將工作空間關(guān)閉。

在實(shí)際操作的過程中，除了圖3所示的編輯內(nèi)容外，還需要完成對(duì)地圖的比例縮放、效果渲染、干擾因素刪除等。在完成上述所有操作后，將各個(gè)要素合理地組合完成對(duì)地圖的編輯。若在這一過程中，采用傳統(tǒng)的編輯方式，往往在對(duì)地圖當(dāng)中任意一個(gè)要素的更改時(shí)會(huì)造成地圖當(dāng)中所有內(nèi)容的改變，無法達(dá)到地圖編輯高效的效果。而在引入GIS圖層后，可將每一項(xiàng)需要進(jìn)行編輯的內(nèi)容劃分到不同的圖層當(dāng)中，在每一個(gè)圖層當(dāng)中都需要完成相應(yīng)的編輯內(nèi)容，以此通過專項(xiàng)的方式完成對(duì)地圖當(dāng)中每一層結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步呈現(xiàn)。在實(shí)際編輯的過程中，只需要通過對(duì)編輯工具的合理選擇，針對(duì)具體需要操作的圖層進(jìn)行處理，以此能夠在不影響其他圖層中圖像結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的圖層編輯，從而進(jìn)一步提升對(duì)地圖編輯的效率。除此之外，在實(shí)際地圖編輯過程中，通過GIS圖層的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)更加自由地修正和再編輯，進(jìn)一步提升地圖編輯的效果。

4.3 制圖綜合作用

在引入GIS圖層之前，針對(duì)圖像的制作通常會(huì)采用二維或三維的形式完成。這兩種方式盡管能夠在一定程度上提升制圖的水平，但在實(shí)際應(yīng)用的過程當(dāng)中，這兩種制圖方式更加側(cè)重于圖像本身，對(duì)于圖像當(dāng)中包含的各類文字元素和圖形元素等沒有進(jìn)行過多涉及，并且針對(duì)各個(gè)元素之間的關(guān)系也沒有得到進(jìn)一步的明確。在這兩種制圖方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用GIS圖層能夠充分發(fā)揮其綜合制圖的應(yīng)用優(yōu)勢，并將原本機(jī)械化的制圖轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N更加抽象的制圖。通過結(jié)合單一圖層制圖方式、不同圖層協(xié)調(diào)制圖方式等的相互融合，實(shí)現(xiàn)分層次作業(yè)，以此進(jìn)一步加快制圖速度。除此之外，通過GIS圖層的應(yīng)用可以在制圖的過程中，還能夠?qū)崿F(xiàn)將局部空間圖像與整體空間圖像融合的效果。在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法使得制圖的難度得以降低。同時(shí)，將基于GIS圖層的制圖方法與其他制圖方法進(jìn)行融合匹配，能夠進(jìn)一步提升制圖產(chǎn)品最終的呈現(xiàn)效果，能夠?yàn)橹茍D的市場化發(fā)展提供更加有利的條件。

4.4 專題制圖作用

當(dāng)前，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用得越來越廣泛，數(shù)據(jù)庫通常會(huì)存儲(chǔ)在云端環(huán)境當(dāng)中，但由于該環(huán)境十分龐大，不能采用直接的方式對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖操作。為了解決這一問題，引入GIS圖層，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像進(jìn)行分層化處理，從而針對(duì)不同專題下的圖像分別完成制圖任務(wù)。在實(shí)際操作過程中，將對(duì)空間數(shù)據(jù)的處理和管理工作轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)多元圖層的處理和管理，完成對(duì)各個(gè)專題下的圖像編輯。在這種專題制圖模式下，針對(duì)圖層信息的選擇更加便利，并且能夠結(jié)合不同專題下的知識(shí)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建全新的空間數(shù)據(jù)信息，從而進(jìn)一步促進(jìn)專題圖層的生成，形成一個(gè)良性循環(huán)。進(jìn)一步分析得出，采用這種專題制圖的方法能夠?yàn)镚IS圖層積累更多的數(shù)據(jù)資源，以此進(jìn)一步增加GIS圖層當(dāng)中的數(shù)據(jù)累積量，為后續(xù)制圖提供更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)條件。

5 結(jié)束語

通過對(duì)GIS圖層的深度闡述，掌握此項(xiàng)技術(shù)在空間應(yīng)用中的優(yōu)勢與特點(diǎn)，為了在后續(xù)的深度研究中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)多元性數(shù)據(jù)、多尺度性數(shù)據(jù)與多空間性數(shù)據(jù)的良好管理，應(yīng)當(dāng)在細(xì)化此次研究成果時(shí)，分析不同類型數(shù)據(jù)在空間表達(dá)中的點(diǎn)、線、面關(guān)系，并細(xì)化不同類型空間數(shù)據(jù)在表達(dá)中的關(guān)系，強(qiáng)化對(duì)分析目標(biāo)整體識(shí)別的準(zhǔn)確性，以此種方式，滿足市場內(nèi)不同領(lǐng)域中空間數(shù)據(jù)分析處理的需求。