ArcGIS ModelBuilder在“绿满荆楚行动”造林数据检查与统计中的应用
王晓光++陈强++黄光体++王海芳++余昊??
摘要：“绿满荆楚行动”是湖北省委、省政府围绕实现绿色全覆盖目标，用改革的思路和市场的办法，全面深化国土绿化、增加森林资源总量、改善生态质量、增强生态功能的重要举措，“绿满荆楚”造林数据库为“绿满荆楚”造林绿化行动的顺利实施提供了数据支撑和决策依据。本文主要介绍了利用ArcGIS软件ModelBuilder建模功能开发制作检查和统计工具，快速准确的对“绿满荆楚”造林数据库成果进行工作流式检查和统计的案例和经验。
关键词：ModelBuilder；绿满荆楚；工作流；质检；统计
中图分类号：S727文献标识码：A文章编号：1004-3020（2016）06-0054-04
绿满荆楚行动是湖北省委、省政府积极响应国家大力推进生态文明建设号召，围绕实现绿色全覆盖目标，用改革的思路和市场的办法，全面深化国土绿化、增加森林资源总量、改善生态质量、增强生态功能的重要举措。随着绿满荆楚行动的全面推进，为确保造林地块真实可靠，加强对全省造林地块成效进行监管，湖北省林业厅启动了“绿满荆楚”造林数据库建设工作，为绿满荆楚行动全面有效推进提供保障，为全省营造林管理工作提供技术数据支撑。
2015年是绿满荆楚行动的启动年，经初步统计，全省106个单位共造林约2507万hm2，区划近70 000个小班地块，单位多、覆盖面广、数量大，如何在短时间内对这些造林地块数据进行快速有效的检查，确保最终入库成果数据符合质量要求，并通过对成果分类统计汇总，为各级政府、林业主管部门提供数据支撑服务，是一项非常重要的工作。
1工作内容
根据对绿满荆楚行动造林绿化标准、检查验收办法、省级核查技术方案以及相关政策文件的研究和分析，对绿满荆楚行动造林成果数据的检查主要包括图形检查和属性检查两个方面，其中图形检查方面主要涉及造林地块是否存在重复上报、是否存在多个单位对同一造林地块同时上报，相邻造林地块之间是否存在重叠，造林地块是否按小班区划原则进行区划采集；属性检查方面主要对采集每个造林地块的空间位置信息和属性信息进行约束性、规范性和唯一性检查。
2技术路线和流程
湖北省绿满荆楚行动造林数据由全省参与此次行动的县级林业主管部门技术人员采集提交，省级林业部门组织专业技术人员利用Arcgis软件，以县为单位对提交数据进行检查。流程如下：
在流程实验阶段，我们发现，如果纯手工操作，步骤多工作量大，容易出现操作失误，而且对检查人员的操作要求较高。为了简化流程，提高工作效率和精度，我们探索研究利用ArcGIS的ModelBuilde建模功能，开发编制检查工具，ModelBuilde模型建立的思路和方法[3]主要是通过将多个处理过程按照有序的步骤把他们连接起来，设定参数与变量，实现对复杂问题的建模，简化操作步骤，将整个检查转化为可无人值守的工作流。ModelBuilde模型设计流程如下图1。
3分项检查及ModelBuilde模型建立
3.1重复造林地块检查
绿满荆楚行动造林数据采集相对其它数据采集工作要复杂一些， 涉及到点、线、面三种类型的数据采集，最后，需要将点、线型数据按照规定的宽度缓冲成面后进行合并，容易因人为因素导致部分或全部小班被多次合并，因此，必须对提交的数据进行重复造林地块检查修改工作。
检查思路：利用每个造林小班的中心点坐标、面积值结合生成关键字的唯一性，检查删除重复多余小班。
ModelBuilde模型实现[2]：主要利用了ArcGIS中的添加字段、面转点、生成中心点坐标、连接、删除相同等工具按照有序处理过程步骤把它们连接起来，并设定参数与变量，定制工作流式的重复造林地块检查修改ModelBuilde模型。
3.2超政区造林地块检查
为了防止存在越界造林或者将其它单位的造林地块纳入本行政区内，需对提交的成果数据进行是否超政区检查。
检查思路：筛选成果数据中的成片造林地块，将其与所属政区的行政界线图层进行空间叠加分析，同时删除政区外小班。
ModelBuilde模型实现[3]：主要利用了ArcGIS中的筛选、裁剪、多部件检查、合并等工具按照有序处理过程步骤把它们连接起来，并设定参数与变量，定制工作流式的重复造林地块检查修改ModelBuilde模型。
3.3造林地塊拓扑关系检查
据统计，约占60%的技术人员在数据采集的过程中，容易出现相邻造林地块重叠或缝隙错误，且大多重叠区域或缝隙都很小，很难通过人工进行判读查找，因此，需对提交的成果数据进行拓扑关系检查和修改。
检查思路：筛选成果数据中的成片造林小班，对其建立拓扑关系，定义拓扑检查机制，将违反定义拓扑检查机制的错误小班导出，并对原成片造林小班进行修改更新。
ModelBuilde模型实现[3]：主要利用了ArcGIS中的筛选、建立数据库、建立拓扑、定义拓扑检查机制、导出错误小班、更新、融合细碎小班、合并等工具按照有序处理过程步骤把他们连接起来，并设定参数与变量，定制工作流式的重复造林地块检查修改ModelBuilde模型。
3.4造林地块跨林班检查
根据对绿满荆楚行动造林绿化标准、作业设计及相关技术标准，所有成片造林小班必须按照小班区划原则进行区划采集，每个造林小班不允跨村界、林班界，因此，需对提交的成果数据进行是否跨林班界检查。
检查思路：筛选成果数据中的成片造林小班，将其与成果所属行政区林班界图进行空间叠加分析，并自动按林班界将跨界造林小班进行分割。
ModelBuilde模型实现[3]：主要利用了ArcGIS中的筛选、标识、计算面积、删除碎面、合并等工具按照有序处理过程步骤把他们连接起来，并设定参数与变量，定制工作流式的造林地块跨林班检查修改ModelBuilde模型。
3.5属性因子检查
检查内容主要包括：检查造林地块行政区划代码是否与其行政区一致，检查造林地块的属性内容是否在设定的值域范围内，各属性因子之间是否存在逻辑错误等。
3.6检查结果输出
检查工具运行结束后，分别输出最终图形成果数据图层，拓扑错误图层、以及造林地块属性填写错误表，属性错误表可供各采集单位对造林地块属性进行参考修改。
4结束语
ModelBuilde为设计和实现空间处理模型（包括工具、脚本和数据）提供了一个图形化的建模框架，在湖北省绿满荆楚行动造林数据检查与统计工作中发挥了重要作用，有以下几点优势：
（1）利用ModelBuilde将一系列操作步骤连接起来建立一个工作流式的处理模型，实现复杂的GIS任务简单化、计算机自动化，减少大量人工处理的工作量，提高了工作效率，同时，也大大降低了人工处理的失误概率。
（2）ModelBuilde提供一种简单的图形化编程平台，学习和理解相对比较容易，没有专门学习过软件编程的技术人员也可掌握使用。
参考文献
[1]王冰. ArcGIS ModelBuilder在规划编制成果建库中的应用[EB/OL].http：//www.cpiso.cn/jsyj/ghxx/2013/2/4/143.shtml.
[2]赞德伯根 （Paul A. Zandbergen） ，面向ArcGIS的Python脚本编程[M].北京：人民邮电出版社，2014：120123.
[3]David W. Allen.Getting to Know ArcGIS ModelBuilder[M].Esri Press，2014：240257.
（责任编辑：唐 岚）
摘要：“绿满荆楚行动”是湖北省委、省政府围绕实现绿色全覆盖目标，用改革的思路和市场的办法，全面深化国土绿化、增加森林资源总量、改善生态质量、增强生态功能的重要举措，“绿满荆楚”造林数据库为“绿满荆楚”造林绿化行动的顺利实施提供了数据支撑和决策依据。本文主要介绍了利用ArcGIS软件ModelBuilder建模功能开发制作检查和统计工具，快速准确的对“绿满荆楚”造林数据库成果进行工作流式检查和统计的案例和经验。
关键词：ModelBuilder；绿满荆楚；工作流；质检；统计
中图分类号：S727文献标识码：A文章编号：1004-3020（2016）06-0054-04
绿满荆楚行动是湖北省委、省政府积极响应国家大力推进生态文明建设号召，围绕实现绿色全覆盖目标，用改革的思路和市场的办法，全面深化国土绿化、增加森林资源总量、改善生态质量、增强生态功能的重要举措。随着绿满荆楚行动的全面推进，为确保造林地块真实可靠，加强对全省造林地块成效进行监管，湖北省林业厅启动了“绿满荆楚”造林数据库建设工作，为绿满荆楚行动全面有效推进提供保障，为全省营造林管理工作提供技术数据支撑。
2015年是绿满荆楚行动的启动年，经初步统计，全省106个单位共造林约2507万hm2，区划近70 000个小班地块，单位多、覆盖面广、数量大，如何在短时间内对这些造林地块数据进行快速有效的检查，确保最终入库成果数据符合质量要求，并通过对成果分类统计汇总，为各级政府、林业主管部门提供数据支撑服务，是一项非常重要的工作。
1工作内容
根据对绿满荆楚行动造林绿化标准、检查验收办法、省级核查技术方案以及相关政策文件的研究和分析，对绿满荆楚行动造林成果数据的检查主要包括图形检查和属性检查两个方面，其中图形检查方面主要涉及造林地块是否存在重复上报、是否存在多个单位对同一造林地块同时上报，相邻造林地块之间是否存在重叠，造林地块是否按小班区划原则进行区划采集；属性检查方面主要对采集每个造林地块的空间位置信息和属性信息进行约束性、规范性和唯一性检查。
2技术路线和流程
湖北省绿满荆楚行动造林数据由全省参与此次行动的县级林业主管部门技术人员采集提交，省级林业部门组织专业技术人员利用Arcgis软件，以县为单位对提交数据进行检查。流程如下：
在流程实验阶段，我们发现，如果纯手工操作，步骤多工作量大，容易出现操作失误，而且对检查人员的操作要求较高。为了简化流程，提高工作效率和精度，我们探索研究利用ArcGIS的ModelBuilde建模功能，开发编制检查工具，ModelBuilde模型建立的思路和方法[3]主要是通过将多个处理过程按照有序的步骤把他们连接起来，设定参数与变量，实现对复杂问题的建模，简化操作步骤，将整个检查转化为可无人值守的工作流。ModelBuilde模型设计流程如下图1。
3分项检查及ModelBuilde模型建立
3.1重复造林地块检查
绿满荆楚行动造林数据采集相对其它数据采集工作要复杂一些， 涉及到点、线、面三种类型的数据采集，最后，需要将点、线型数据按照规定的宽度缓冲成面后进行合并，容易因人为因素导致部分或全部小班被多次合并，因此，必须对提交的数据进行重复造林地块检查修改工作。
检查思路：利用每个造林小班的中心点坐标、面积值结合生成关键字的唯一性，检查删除重复多余小班。
ModelBuilde模型实现[2]：主要利用了ArcGIS中的添加字段、面转点、生成中心点坐标、连接、删除相同等工具按照有序处理过程步骤把它们连接起来，并设定参数与变量，定制工作流式的重复造林地块检查修改ModelBuilde模型。
3.2超政区造林地块检查
为了防止存在越界造林或者将其它单位的造林地块纳入本行政区内，需对提交的成果数据进行是否超政区检查。
检查思路：筛选成果数据中的成片造林地块，将其与所属政区的行政界线图层进行空间叠加分析，同时删除政区外小班。
ModelBuilde模型实现[3]：主要利用了ArcGIS中的筛选、裁剪、多部件检查、合并等工具按照有序处理过程步骤把它们连接起来，并设定参数与变量，定制工作流式的重复造林地块检查修改ModelBuilde模型。
3.3造林地塊拓扑关系检查
据统计，约占60%的技术人员在数据采集的过程中，容易出现相邻造林地块重叠或缝隙错误，且大多重叠区域或缝隙都很小，很难通过人工进行判读查找，因此，需对提交的成果数据进行拓扑关系检查和修改。
检查思路：筛选成果数据中的成片造林小班，对其建立拓扑关系，定义拓扑检查机制，将违反定义拓扑检查机制的错误小班导出，并对原成片造林小班进行修改更新。
ModelBuilde模型实现[3]：主要利用了ArcGIS中的筛选、建立数据库、建立拓扑、定义拓扑检查机制、导出错误小班、更新、融合细碎小班、合并等工具按照有序处理过程步骤把他们连接起来，并设定参数与变量，定制工作流式的重复造林地块检查修改ModelBuilde模型。
3.4造林地块跨林班检查
根据对绿满荆楚行动造林绿化标准、作业设计及相关技术标准，所有成片造林小班必须按照小班区划原则进行区划采集，每个造林小班不允跨村界、林班界，因此，需对提交的成果数据进行是否跨林班界检查。
检查思路：筛选成果数据中的成片造林小班，将其与成果所属行政区林班界图进行空间叠加分析，并自动按林班界将跨界造林小班进行分割。
ModelBuilde模型实现[3]：主要利用了ArcGIS中的筛选、标识、计算面积、删除碎面、合并等工具按照有序处理过程步骤把他们连接起来，并设定参数与变量，定制工作流式的造林地块跨林班检查修改ModelBuilde模型。
3.5属性因子检查
检查内容主要包括：检查造林地块行政区划代码是否与其行政区一致，检查造林地块的属性内容是否在设定的值域范围内，各属性因子之间是否存在逻辑错误等。
3.6检查结果输出
检查工具运行结束后，分别输出最终图形成果数据图层，拓扑错误图层、以及造林地块属性填写错误表，属性错误表可供各采集单位对造林地块属性进行参考修改。
4结束语
ModelBuilde为设计和实现空间处理模型（包括工具、脚本和数据）提供了一个图形化的建模框架，在湖北省绿满荆楚行动造林数据检查与统计工作中发挥了重要作用，有以下几点优势：
（1）利用ModelBuilde将一系列操作步骤连接起来建立一个工作流式的处理模型，实现复杂的GIS任务简单化、计算机自动化，减少大量人工处理的工作量，提高了工作效率，同时，也大大降低了人工处理的失误概率。
（2）ModelBuilde提供一种简单的图形化编程平台，学习和理解相对比较容易，没有专门学习过软件编程的技术人员也可掌握使用。
参考文献
[1]王冰. ArcGIS ModelBuilder在规划编制成果建库中的应用[EB/OL].http：//www.cpiso.cn/jsyj/ghxx/2013/2/4/143.shtml.
[2]赞德伯根 （Paul A. Zandbergen） ，面向ArcGIS的Python脚本编程[M].北京：人民邮电出版社，2014：120123.
[3]David W. Allen.Getting to Know ArcGIS ModelBuilder[M].Esri Press，2014：240257.
（责任编辑：唐 岚）
