李靜蘭

(太原市勘察測繪研究院，山西太原 030002)

地圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)一體化生產(chǎn)模式的實現(xiàn)

李靜蘭?

(太原市勘察測繪研究院，山西太原 030002)

隨著地理信息技術快速發(fā)展，測繪部門已經(jīng)成為了地理信息產(chǎn)業(yè)中重要的組成部分，空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)成為測繪部門除地圖制圖以外的另一主要任務。本文介紹了基于測繪部門現(xiàn)有的制圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)體系上所實現(xiàn)的地圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)一體化生產(chǎn)模式，從數(shù)據(jù)標準、生產(chǎn)平臺、數(shù)據(jù)管理及生產(chǎn)流程等方面進行了相關論述。

一體化生產(chǎn)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)準則；編輯平臺；數(shù)據(jù)管理；生產(chǎn)流程

1 引 言

地圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)一體化是DLG生產(chǎn)的同時兼顧空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，在一個生產(chǎn)流程中同時得到地圖數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)兩種產(chǎn)品，起到事半功倍的作用。隨著地理信息數(shù)據(jù)標準和地圖制圖全數(shù)字化生產(chǎn)的不斷完善，地圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)一體化已經(jīng)具備實現(xiàn)的條件。

一體化生產(chǎn)模式研究的對象是地圖與空間數(shù)據(jù)，二者的生產(chǎn)既有相似性又有差異性，相似性是一體化生產(chǎn)的基礎，差異性是造成兩者不同的主要矛盾，找出矛盾并解決矛盾就能把兩者結(jié)合起來。

2 制圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的差異

空間數(shù)據(jù)庫和地圖都可以看做是空間數(shù)據(jù)的載體，對同一區(qū)域而言，二者表達的內(nèi)容是完全一致的，都是表達特定區(qū)域自然－社會系統(tǒng)中各種地理事物和現(xiàn)象的空間分布規(guī)律，只是表現(xiàn)的形式不同。但是，由于制圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)面向的對象不同，其要求又有高下之分。

地圖是通過地圖語言——符號系統(tǒng)表示圖形；是經(jīng)過取舍和概括的圖形(廖克，2003)。在地圖語言中，最重要的是地圖符號及其符號系統(tǒng)，制圖者通過運用地圖符號把制圖對象表現(xiàn)在地圖上，而用圖者通過認識地圖符號來認識制圖對象。因此，制圖數(shù)據(jù)是簡單的幾何模擬，著重外在的表現(xiàn)，關注的是最終成圖的質(zhì)量，即成圖的精度、顏色與搭配、線型和符號的規(guī)范化、圖面的美觀程度以及整飾的質(zhì)量等。制圖數(shù)據(jù)的生產(chǎn)是建立在面向機助制圖的數(shù)據(jù)模型上，其本質(zhì)是數(shù)字制圖模型(DCM)，強調(diào)制圖要素的符號化表示，以圖形符號為主要操作對象。

空間數(shù)據(jù)則是更高層次的空間建模，強調(diào)內(nèi)在的聯(lián)系。在空間數(shù)據(jù)庫中，地物之間的拓撲關系是通過嚴密的數(shù)學邏輯規(guī)則建立的，不精確的東西就不可能得到正確的識別?？臻g數(shù)據(jù)側(cè)重于客觀地理實體的數(shù)字景觀模型(DLM)的描述。地理信息系統(tǒng)不強調(diào)物理特征符號化表示，利用要素屬性編碼進行控制，因此以屬性編碼為主。

3 生產(chǎn)模式的分析

地圖和空間數(shù)據(jù)可以相互轉(zhuǎn)換，但是由于前述兩種數(shù)據(jù)之間的差異，會造成二者轉(zhuǎn)換過程存在一定的問題。

(1)地圖數(shù)據(jù)向空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

描述空間實體一般要包括三種基本信息:語義信息、量度信息和關系結(jié)構(gòu)信息。語義信息表明實體的類型，度量信息用于描述實體的形狀和位置等幾何信息，關系結(jié)構(gòu)信息用于描述一個實體與其他實體的聯(lián)系。要素編碼是空間數(shù)據(jù)的語義描述模型，描述要素的分類、分級；要素的質(zhì)量特征、數(shù)量特征和其他附屬信息歸為要素的屬性數(shù)據(jù)，在屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項中描述；要素的空間分布特征和空間相互關系歸為要素的空間幾何數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)體中描述。因此，在地圖數(shù)據(jù)向空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量可能不滿足空間數(shù)據(jù)要求。

(2)空間數(shù)據(jù)向地圖數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

地圖信息具有明確的信息數(shù)量和信息質(zhì)量。通常把地圖信息劃分為直接信息和間接信息。來自現(xiàn)有特性和圖形的信息稱為直接信息，直接信息包含位置、注記、語義和顏色四種信息；不是來自符號本身，而是通過要素的分布和組合來反映、要通過間接的分析來取得的信息稱為間接信息。

因此地圖信息不能從空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回來，這就意味著利用空間數(shù)據(jù)生成滿足要求的符號化地圖產(chǎn)品，必須通過其他途徑，如地圖編輯，來實現(xiàn)合理的地圖信息補充。

從生產(chǎn)目標來看，空間數(shù)據(jù)比制圖數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)內(nèi)部質(zhì)量要求更廣泛和嚴密，而地圖數(shù)據(jù)比空間數(shù)據(jù)具有更豐富的數(shù)據(jù)表達形式。如果通過地圖符號化方法將制圖數(shù)據(jù)分解為空間數(shù)據(jù)與符號化信息，則只需強化制圖數(shù)據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù)質(zhì)量則可以在生產(chǎn)制圖數(shù)據(jù)過程中同時得到空間數(shù)據(jù)。

4 一體化生產(chǎn)模式的實現(xiàn)

通過前述對地圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型及生產(chǎn)模式的分析，我們明確了實現(xiàn)一體化生產(chǎn)模式幾個工作步驟，如下:

(1)強化制圖數(shù)據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù)質(zhì)量，建立面向制圖與空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)標準；

(2)建立基于符號化的數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺；

(3)建立適應生產(chǎn)目標的數(shù)據(jù)管理與生產(chǎn)流程。

4.1 數(shù)據(jù)標準

基礎地理信息數(shù)據(jù)標準包括要素分類與代碼、數(shù)據(jù)字典、圖式符號和數(shù)據(jù)組織。

數(shù)據(jù)字典面向空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)要求對要素屬性信息及空間拓撲關系進行定義，圖式符號面向大比例尺地形圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)要求進行的符號定義。而在數(shù)據(jù)組織方面，地圖數(shù)據(jù)以自然地理性質(zhì)為組織分層原則，這一原則更符合人們認識地理信息的規(guī)律；空間數(shù)據(jù)以要素的幾何特征為基本的組織分層原則，這一原則是由空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的固有性質(zhì)所決定。通過利用要素編碼實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的自由映射來解決二者在數(shù)據(jù)組織上的差異。

基礎地理信息數(shù)據(jù)標準最重要的部分是要素分類與代碼。

在實際生產(chǎn)應用中，需要將面向地理要素實體和面向圖式符號的分類編碼有機的結(jié)合在一起，通過編碼將DLM和DCM聯(lián)系和區(qū)分開。要素編碼為8位，前6位以面向地理要素對象為主體進行分類分級編碼，保持與《基礎地理信息要素分類與代碼》一致。編碼的最后兩位存儲DLM和DCM關聯(lián)信息，即存儲地理要素對象與其符號的關聯(lián)信息。圖式符號是一種制圖語言，用于表達空間對象的某種或多種屬性信息，如數(shù)量、質(zhì)量等特征。因此，最后兩位的編碼雖然是對符號的區(qū)分，但也是對要素屬性的區(qū)分。

以“三角點”為例，其編碼如圖1所示。

圖1 三角點編碼示例

編碼前6位按要素對象進行分類分級，而最后兩位因圖式符號表達需要而區(qū)分為三角點、土堆上的三角點、小三角點及土堆上的小三角點。在空間數(shù)據(jù)應用時，通過前6位編碼進行面向地理要素的識別，當?shù)貓D表達需要的情況下，通過完整的8位編碼區(qū)分識別。

以上數(shù)據(jù)標準兼顧了空間數(shù)據(jù)與制圖數(shù)據(jù)不同的編碼原則，實現(xiàn)了DCM與DLM模型的聯(lián)系與區(qū)分，奠定了制圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)一體化生產(chǎn)模式的基礎。

4.2 數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺

清華山維地理信息工作站(EPS2008)從地理信息角度構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，以數(shù)據(jù)庫為核心，構(gòu)建圖形與屬性共存的框架，融圖形與屬性于一體。同時實現(xiàn)了動態(tài)符號化機制，將地圖數(shù)據(jù)分解為圖形信息與符號化信息。在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，充分利用該平臺的信息映射機制，將要素分類編碼、要素組織分層、要素屬性及符號定義封裝在平臺模板中，形成特定的制圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)環(huán)境。

在從制圖數(shù)據(jù)到空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中，利用EPS2008提供的SDL/VBA開發(fā)接口，定制空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換環(huán)境。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換環(huán)境中實現(xiàn)以下幾個目標:

(1)空間數(shù)據(jù)基本信息的設置，如空間參考、數(shù)據(jù)精度；

(2)定義制圖數(shù)據(jù)到空間數(shù)據(jù)的圖層對照關系；

流行性乙型腦炎(epidemic encephalitis type B)是由日本乙型腦炎病毒(Japanese Encephalitis Virus, JEV)引起的一種蟲媒性人獸共患傳染病[1]。人和多種動物均可感染本病，以豬群感染最為普遍[1]。病豬多引起非化膿性腦炎，病人最主要特征是中樞神經(jīng)系統(tǒng)受害而出現(xiàn)意識障礙、驚厥等神經(jīng)癥狀[2]。本病被世界衛(wèi)生組織列為需要重點控制的傳染病。

(3)定義輸出屬性字段的對照關系。

4.3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

為了配合空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)體系的建立，太原市勘察測繪研究院啟動基礎地理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)項目。該系統(tǒng)定義為院內(nèi)的數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，除提供了空間數(shù)據(jù)存儲環(huán)境外，系統(tǒng)還需實現(xiàn)一體化生產(chǎn)中相關的管理功能。

空間數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)以任意地理要素為對象的數(shù)據(jù)管理模式。該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括空間數(shù)據(jù)庫管理模塊、基礎地理數(shù)據(jù)入庫模塊、基礎地理數(shù)據(jù)管理模塊、基礎地理數(shù)據(jù)服務模塊和平臺管理模塊，共五個功能模塊。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用Orcale10g和ArcSDE 9.3為空間數(shù)據(jù)存儲和管理載體。

地理要素通過FeatureGUID進行識別，該標識符由計算機系統(tǒng)自動創(chuàng)建并保持其唯一性。在空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計時，除基本的要素屬性字段外，還使用創(chuàng)建時間和更新時間進行要素時態(tài)的標識，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的管理。要素的唯一標識符和時態(tài)標識均由數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺維護。在EPS2008地理信息工作站環(huán)境下，任意地理要素的符號都是基于計算機自動符號化機制實現(xiàn)，符號化信息(圖形特征信息)封裝在特殊數(shù)據(jù)字段GraphicInfo中，該字段的數(shù)據(jù)類型為BLOB類型。當制圖數(shù)據(jù)向空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，所有要素的符號化信息被無損轉(zhuǎn)換到空間數(shù)據(jù)庫中。因此在基礎數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中是以空間數(shù)據(jù)為主體的存儲和管理模式。

在數(shù)據(jù)的更新方面，系統(tǒng)基于FeatureGUID以及時態(tài)標識符實現(xiàn)要素的增量更新、歷史數(shù)據(jù)追溯和恢復。

4.4 一體化生產(chǎn)流程

生產(chǎn)流程是由一系列的工作步驟聯(lián)系起來，環(huán)環(huán)相扣，相互影響和制約。

空間數(shù)據(jù)是以空間數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)存儲的載體，是一種無縫的數(shù)據(jù)存儲和管理模式。而地圖數(shù)據(jù)長期是在分幅的概念下進行。地圖數(shù)據(jù)從生產(chǎn)任務下達、生產(chǎn)過程和最終的數(shù)據(jù)管理幾乎都是以圖幅為基本單位進行?？梢姵嘶镜臄?shù)據(jù)模型和編輯平臺，制圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)一體化生產(chǎn)模式中必須包含合理的生產(chǎn)流程。

空間數(shù)據(jù)與制圖數(shù)據(jù)一體化生產(chǎn)模式的生產(chǎn)流程必須融入新的思想，即面向?qū)ο螅瑪?shù)據(jù)生產(chǎn)的對象定位于任意獨立的地理要素對象。在數(shù)據(jù)生產(chǎn)環(huán)境中，需要克服長期以來圖幅及符號對生產(chǎn)與管理人員的深刻影響。

首先使用基礎地理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)從基礎數(shù)據(jù)庫中，按數(shù)據(jù)生產(chǎn)區(qū)域提取數(shù)據(jù)，存儲為以Access數(shù)據(jù)庫文件為載體的Personal GDB。生產(chǎn)區(qū)域可以是任意空間范圍。雖然由于Access數(shù)據(jù)庫本身數(shù)據(jù)容量的制約，該空間范圍還是受一定限制，但是其突破了標準分幅的概念，是無縫的存儲數(shù)據(jù)到生產(chǎn)數(shù)據(jù)的過渡。在EPS2008地理信息工作站中使用該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換腳本實現(xiàn)其自有數(shù)據(jù)格式EDB與Personal GDB之間的轉(zhuǎn)換。將區(qū)域數(shù)據(jù)調(diào)入到EPS2008中進行數(shù)據(jù)生產(chǎn)。制圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)完畢，進行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查和要素完整性維護后，再將EPS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空間數(shù)據(jù)，提交基礎地理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)更新。數(shù)據(jù)生產(chǎn)更新流程如圖2所示。

圖2 地圖與空間數(shù)據(jù)一體化生產(chǎn)流程圖

圖2的生產(chǎn)流程實現(xiàn)了由制圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)到空間數(shù)據(jù)提取轉(zhuǎn)換存儲，再由空間數(shù)據(jù)恢復為制圖數(shù)據(jù)進入生產(chǎn)環(huán)節(jié)的全過程，如圖3所示。

圖3 制圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)一體化生產(chǎn)模式

5 結(jié) 語

本文所述地圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)一體化生產(chǎn)模式是基于長期形成的面向地圖數(shù)據(jù)的生產(chǎn)模式，通過對數(shù)據(jù)模型、生產(chǎn)平臺、數(shù)據(jù)管理以及生產(chǎn)流程的調(diào)整和改造而實現(xiàn)的，是目前生產(chǎn)現(xiàn)狀的一種切實可行的實踐方式。

從學科研究而言，地圖數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)一體化生產(chǎn)應采用由數(shù)字景觀模型到數(shù)字制圖模型轉(zhuǎn)換模式才是最佳的方式。但是受到相關理論研究和實際應用的影響，該模式尚有許多難點未解決，如制圖綜合在數(shù)字景觀模型到數(shù)字制圖模型轉(zhuǎn)換過程中的理論研究與實際應用。除此之外，商業(yè)軟件在空間模式和可視化表達方面所執(zhí)行標準的不統(tǒng)一，給數(shù)據(jù)生產(chǎn)模式的實現(xiàn)帶來了很多約束和限制。空間模式與可視化表達均屬于國家地理信息標準體系建設范圍，但是目前還未形成相關標準。

在信息化測繪體系階段，緊跟信息技術的發(fā)展，測繪學科領域充滿活力，但是新技術的應用不能代替科學的發(fā)展。在理論研究和生產(chǎn)服務領域，需要應用系統(tǒng)工程的科學思想合理有效的發(fā)揮不同學科及眾多技術的優(yōu)勢，將科學技術真正轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

[1] 肖計劃.地理信息生成與地圖制圖一體化概念模型研究[J].測繪工程，2007.12

[2] 焦健.制圖綜合與地理信息綜合鏈[J].地球信息科學，2003(6)

[3] 張雪松.一種面向多應用的大比例地形圖數(shù)據(jù)模型[J].武漢大學學報(信息科學版)，2004(2)

[4] 劉海研.地圖制圖與空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)一體化理論和技術的研究[D].中國人民解放軍信息工程大學，2002

Realization of the Integrative Produce System for Map and Spatial Data

Li JingLan
(Taiyuan Institute of Surveying and Mapping，Taiyuan 030002，China)

With the development of geometric Information technology，the surveying department became an important part of geometric Information industry.In addition to mapping，it is another important major for a surveying department to produce the spatial data.This paper introduces the integrative produce system for map and spatial data based on the mapping produce system，including the data criterion，edition platform，data management and produce flow.

integrative produce system；data criterion；edition platform；data management；produce flow

1672－8262(2010)03－12－04

P208

B

2010—11—13

李靜蘭(1978—)，女，助理工程師，主要從事GIS技術應用和測繪信息化建設。