張會平，董軍，張曉東

(銀川市勘察測繪院，寧夏 銀川 750004)

1 引言

近年來隨著國民經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康的發(fā)展，城市化水平得到不斷的提高，銀川市城市的規(guī)模也變得越來越大。隨著銀川市城區(qū)范圍的擴大，城市規(guī)劃和建設(shè)部門對基礎(chǔ)測繪工作提出了新的要求。銀川市勘察測繪院現(xiàn)有的1∶2 000地形圖數(shù)據(jù)還是2003年航攝數(shù)據(jù)，已經(jīng)多年沒有更新，無法滿足城市管理和規(guī)劃的需求，迫切需要對銀川市城區(qū)的1∶2 000地形圖進行更新。

銀川市勘察測繪院于2009年完成了銀川市規(guī)劃區(qū)繞城高速范圍內(nèi)約500 km2的1∶500地形圖更新測繪任務(wù)，如何利用最新的1∶500地形圖數(shù)據(jù)，花費最少的時間及經(jīng)費，完成1∶2 000地形圖數(shù)據(jù)的更新，達到數(shù)據(jù)的同步性、一致性，采用內(nèi)業(yè)縮編技術(shù)無疑是最佳選擇，銀川市勘察測繪院于2010年開始實施由1∶500數(shù)字地形圖縮編至1∶2 000數(shù)字地形圖的工作。

2 項目目標

根據(jù)銀川市勘察測繪院1∶500到 1∶2 000數(shù)字地形圖縮編工作的需求，出于提高效率、減少人工、加快進度的要求，要求計算機輔助縮編軟件針對以下幾個方面實現(xiàn)自動處理。

(1)大量重復的工作，如要素篩選、刪除等;

(2)有明確規(guī)則、規(guī)定的工作，如要素轉(zhuǎn)換、命名，圖框坐標角點標注等;

(3)手工無法處理或者很難處理的工作，如房屋合并、植被合并;

(4)其他工作，如圖形合并、縮放、曲線轉(zhuǎn)折線等。

3 設(shè)計原則

3.1 坐標系和高程系統(tǒng)

作為縮編數(shù)據(jù)源的1∶500地形圖采用銀川城市獨立坐標系和1956年黃海高程系，縮編后的1∶2 000地形圖坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)保持不變。

3.2 圖幅分幅原則

1∶2 000數(shù)字地形圖按800 m×1 000 m的實地范圍矩形分幅，取千米坐標線為分幅線。

3.3 圖幅編號規(guī)則

按照1∶2 000分幅范圍，采用圖幅西南角坐標千米數(shù)編號法，編號規(guī)則如下:“北坐標千米數(shù)－東坐標千米數(shù)”(實際名稱不含雙引號，下同)。如“28.8－40.0”。

3.4 圖幅命名規(guī)則

采用圖幅內(nèi)一個具有區(qū)域代表意義的地理名稱命名圖幅，并編制圖幅結(jié)合表作為圖幅命名依據(jù)。

3.5 要素定義、圖層定義、線型、符號庫

使用AntuScrdigit V8版提供的要素定義、圖層定義及線型庫符號庫。其中要素定義與圖層定義與1∶500數(shù)字地形圖相同。線型庫、符號庫大部分采用1∶500數(shù)字地形圖的線型庫和符號庫等比例縮放，少量根據(jù)圖式進行修改。

3.6 數(shù)據(jù)文件格式及命名規(guī)則

數(shù)據(jù)文件格式為Bentley MicroStation V8格式(不帶屬性庫)，數(shù)據(jù)文件命名規(guī)則為:圖幅編號去掉小數(shù)點。如:“28.8－40.0”圖幅的數(shù)據(jù)文件名為“288－400”。數(shù)據(jù)文件擴展名為MsV8缺省文件名，即“dgn”。

3.7 軟件設(shè)計方面

界面、操作簡潔易用，處理過程靈活、可靠、高效。20幅圖的平均處理速度控制在30 min以內(nèi)完成。

4 設(shè)計思路

結(jié)合軟件的設(shè)計目標和設(shè)計原則，設(shè)計思路采用MicroStation采編工具開發(fā)組件結(jié)合專業(yè)空間數(shù)據(jù)互操作軟件FME的數(shù)據(jù)處理內(nèi)核，展開二次開發(fā)工作，建立針對縮編工作建立的單獨縮編工具。這樣的設(shè)計組合不僅保證了縮編工具對數(shù)據(jù)的處理符合采編數(shù)據(jù)的標準規(guī)范，而且通過專業(yè)的空間數(shù)據(jù)處理算法保證了數(shù)據(jù)的處理效率。

5 技術(shù)路線

項目設(shè)計的總體流程圖分為三部分:預處理、縮編處理、縮編后處理。

5.1 預處理

預處理主要是對數(shù)據(jù)前期的一個整理過程，主要包含:數(shù)據(jù)格式的升級處理、去掉圖框內(nèi)容、圖形單元檢查與處理、屬性DMRS刪除處理、復雜鏈打散處理、曲線處理、種子文件與單元庫準備等過程。這些步驟都是經(jīng)過開發(fā)的Ma程序或MS批處理程序來完成。

經(jīng)過以前步驟處理之后的數(shù)據(jù)，在利用縮編軟件進行縮編操作時發(fā)生意外情況將大大減小。

5.2 縮編處理

縮編部分，已經(jīng)自動將必要的預處理和后處理整合到縮編流程中，大部分情況下，不需要單獨進行預處理和后處理。

在用縮編軟件進行操作時，需要對縮編參數(shù)進行設(shè)置，其中包括要素的抽稀參數(shù)、重要地物的注記參考、選項中要素刪除和層號設(shè)置、要素篩選列表中進行要素取舍設(shè)置。

5.3 后處理

對縮編后的結(jié)果進行一些必要的處理，處理過程包括軟件執(zhí)行部分，另外也包括人工操作。為確保縮編的質(zhì)量，縮編及編輯后的1∶2 000數(shù)字地形圖，按照地圖內(nèi)業(yè)作業(yè)流程進行檢查及修改。

需要說明的是縮編軟件畢竟不能完全取代人工工作，一方面由于不同比例尺標準的差別，造成有些工作是現(xiàn)階段計算機無法識別或者實現(xiàn)的;另一方面，有些處理，用計算機處理起來比較困難，但人工識別卻很簡單。所以有部分內(nèi)容需要作業(yè)人員憑借實際的制圖經(jīng)驗完成。

6 軟件架構(gòu)

由于軟件著重于本地數(shù)據(jù)處理，并且不需要大量部署，因此采用單機本地運行的C/S結(jié)構(gòu)。軟件基于FME Objects和 MicroStation Objects，在此基礎(chǔ)上對1∶500數(shù)字地形數(shù)據(jù)進行處理，如圖1所示。

圖1 軟件設(shè)計流程

7 縮編作業(yè)過程(如圖2)

圖2 作業(yè)流程

7.1 選取

選取1∶500地形圖。選取方式有如下幾種:

(1)標準1∶2 000分幅選擇

按照1∶2 000比例尺標準分幅，分組選擇1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件。每個1∶2 000分幅包含不多于16幅的1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件，圖名必須匹配?？梢酝ㄟ^輸入1∶2 000圖名從圖庫中自動選取。

(2)任意選取

選取任意位置及數(shù)量(不超過系統(tǒng)限度)的1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件。

7.2 合并

將選取的1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件，合并為若干個新的數(shù)據(jù)文件。規(guī)則如下:

(1)標準1∶2 000分幅合并

對選取的1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件，根據(jù)圖名規(guī)則自動歸類到相應的 1∶2 000分幅，生成若干個1∶2 000比例尺命名的新數(shù)據(jù)文件。

(2)任意分幅合并

對選取的1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件，合并成一個新的數(shù)據(jù)文件，由用戶自定義文件名。

7.3 要素處理

數(shù)據(jù)合并后，圖中的要素依然是1∶500的地形圖(線型可能例外，因為MicroStation會根據(jù)當前鏈接的線型庫繪制帶線型的元素)，需要對圖形數(shù)據(jù)中的要素進行處理，以符合1∶2 000比例尺標準的要求。

7.4 圖幅處理

要素處理完成之后，應該對圖幅進行接邊、裁切、整飾等相應的處理。

(1)接邊

圖幅縮編完成后必須進行圖幅接邊，保證相鄰圖幅間數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性。

(2)裁切

接邊工作完成后即可按標準或者根據(jù)需要分幅裁剪圖形。

(3)整飾

圖框及整飾內(nèi)容需要變化，如刪除原有的1∶500比例尺圖廓，增加1∶2 000比例尺圖框并修改圖框內(nèi)外的整飾內(nèi)容。如果是非標準的圖幅范圍，還需要添加非標準的圖框。

7.5 處理過程

對要素的處理，分為程序自動和手工處理兩個過程。大部分的處理工作將由縮編程序來自動完成。人工參與的部分，主要包括:編寫縮編對應關(guān)系(同類縮編只需要編寫一次)、監(jiān)控程序運行、手工修改少量無法通過程序處理的部分。

另外，由于現(xiàn)有的1∶500地形圖數(shù)字化質(zhì)量問題，會造成一部分本該程序自動處理的工作無法達到預期的效果(如本該合并的房屋，由于間隙、懸掛等數(shù)據(jù)錯誤，無法合并)。這種情況也需要手工進行二次處理。

7.6 檢查及修改

為確?？s編的質(zhì)量，縮編及編輯后的1∶2 000數(shù)字地形圖，將按照地圖內(nèi)業(yè)作業(yè)流程進行檢查及修改。

8 主要功能實現(xiàn)

實現(xiàn)數(shù)據(jù)縮編，設(shè)計的操作多數(shù)為不同要素的空間拓撲操作，利用FME提供的核心算法保證了計算過程的效率、精度。綜合這些操作基本可以分為如下內(nèi)容:

8.1 圖形合并

地物合并處理。合并是指合并同類地物的碎部，以反映地物的主要結(jié)構(gòu)特征。如相連接的或相互之間間隔小于0.3 mm的同層同類建筑物合并，并刪除多余的樓層注記;當房屋拐角小于0.4 mm時，可遵循外擴的原則進行綜合;露天看臺不作中間等分線描繪;有一定規(guī)模且分布密集生產(chǎn)性棚房或牲口房進行合并，繪出其外輪廓線并加以標注;墳墓密集時，應繪出范圍線，保留2～3個符號，并注明個數(shù);不同品種種植的相鄰旱地合并，合并種植面積較大的植被符號等。

合并還包括線狀地物或者圖形的連接處理，如原先1∶500地形圖數(shù)據(jù)中，道路、河流等線狀地物被分幅圖框分割，縮編時應該連接為一個整體。

操作過程要求保持各要素特征點的位置不變、反映各形狀對比、圖形關(guān)系協(xié)調(diào)一致。

8.2 要素刪除

對于1∶2 000地形圖，原圖上部分地物不需表示，如陽臺、飄檐、室外樓梯、門牌注記、路面材料注記、鄉(xiāng)村小道、樓層注記“1”、圖根控制點、檢修井、低壓電桿、路燈、小型廣告牌、宣傳欄、電話亭、郵筒等，要實施刪除處理。查找出這些地物的符號編碼，通過刪除編碼的方式進行批處理。

8.3 地物取舍

1∶500地形圖符號擴大壓縮至1∶2 000地形圖后，圖形要素信息量很大，需要作大量的取舍。如刪除小于0.6 mm的騎樓、廊房;刪除不成規(guī)模，零散的棚房;刪除零散的籬笆、圍墻;刪除非工業(yè)區(qū)的小水池;刪除建筑區(qū)內(nèi)零散的陡坎線、等高線和高差小于1 m的陡坎線;水涯線與陡坎線在圖上投影距離小于1 mm時，以陡坎線符號表示;刪除居民區(qū)的小塊綠化地、小樹符號、荒草地、臨時種植地;電桿、電纜標示符號，在走向的轉(zhuǎn)折處予以保留，直線段中間位置予以刪除。

8.4 對象抽稀

(1)符號抽稀

符號抽稀主要針對高程注記、市政設(shè)施符號和植被填充符號。高程標注優(yōu)先保留特征點高程值，其他區(qū)域以丘陵地區(qū)高程標注點的間距為50 m，居民地可適當放寬間距的規(guī)范要求進行抽稀;植被填充符號，對于大面積地區(qū)所種的植被為同一種品種時，先刪除其中所有植被符號，利用植被填充程序按合適間隔比例重新填充，對于小面積植被按照規(guī)范要求進行手工抽稀。

(2)等高線抽稀

1∶500地形圖上的等高線特征點很多，導致的圖形的字節(jié)量很大，通過程序?qū)Φ雀呔€統(tǒng)一進行抽稀，可以很大程度地減少圖面容量。

8.5 移位編輯

由于比例尺的改變，符號和注記的尺寸相應放大，圖形元素會出現(xiàn)相互壓蓋、重疊、相交、關(guān)系混亂等情況。如文字注記壓蓋其他地物，獨立物符號伸進房屋，坎齒線與等高線或房屋線相交等，此時可依據(jù)各符號間的距離不應小于0.6個圖形單位的間隔關(guān)系，將次要地物進行移位處理。

8.6 單元、文本縮放

比例尺變化引起的單元(符號)、文本等要素的大小變化。對兩種比例尺下圖示表現(xiàn)一致的要素，可以采用縮放的方式來處理。一般來說，這種處理都是將符號、文本等進行放大4倍處理。

8.7 符號轉(zhuǎn)換

1∶500地形圖上的很多符號化表示，與1∶2 000地形圖中不同，因此需要將這部分要素重新符號化，使用1∶2 000標準的符號庫、線型庫及字體來重繪要素。

8.8 圖形填充

大面積的植被符號填充，在縮編過程中，可以采用兩種方式。為了滿足圖式要求，本方案采用重新填充的方式。

(1)符號抽稀

按照“符號抽稀”的方式，設(shè)定合適的參數(shù)進行抽稀。使用這種方式比較簡單快捷，但抽稀后的填充樣式，不能完全符合圖式標準的要求，因此方案中不采用這種方式。

(2)重新填充

刪除原有填充符號，根據(jù)植被范圍，重新進行填充。這種方式填充的效果比較好，能夠滿足圖式標準的要求。但經(jīng)過縮編自動處理后，需要部分進行手工修改。

9 結(jié)論

本系統(tǒng)應用于銀川市勘察測繪院 1∶500到1∶2 000比例尺數(shù)字地形圖的縮編工作，基于同一地圖數(shù)據(jù)庫高效率的生產(chǎn)輸出其他比例尺的派生地圖，滿足了不同行業(yè)不同部門對空間數(shù)據(jù)處理的專業(yè)需求，避免多套比例尺地圖重復生產(chǎn)，縮短空間數(shù)據(jù)資源建設(shè)周期，節(jié)省人力物力資金的投入。具體到銀川市，522 km2的數(shù)字地形圖縮編工作，原來要20多人1年的時間，現(xiàn)在只需要5個人10個月的時間。

銀川市勘察測繪院開發(fā)的自動縮編系統(tǒng)，能夠廣泛應用于大比例尺系列地形圖連續(xù)化生產(chǎn)，不同層次城市規(guī)劃現(xiàn)狀圖的準備，多級別土地利用數(shù)據(jù)的匯總。初步解決了當前“數(shù)字城市”建設(shè)及空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中對多比例尺數(shù)據(jù)處理的迫切需求。

通過實踐檢驗，縮編軟件大大提高了以往人工進行地形圖縮編工作的效率，縮編工作量減少70% ～80%。減少了人工處理錯誤以及所引發(fā)的檢查及返工工作量，實現(xiàn)了人工難以或者費時費力的處理工作，有效保證了縮編工作的準確性和科學性。

［1］CJJ8－99.城市測量規(guī)范［S］.

［2］GBT 20257.1－2007.國家基本比例尺地圖圖式 第1部分:1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖圖式［S］.

［3］GBT 20258.1－2007.基礎(chǔ)地理信息要素數(shù)據(jù)字典_第1部分1∶500 1∶1000 1∶2000基礎(chǔ)地理信息要素數(shù)據(jù)字典［S］.

［4］GBT 17160－2008.1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖數(shù)字化規(guī)范［S］.

［5］GBT 13923－2006.基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼［S］.

［6］薄正權(quán)，劉建國.長春市大比例尺地形圖縮編方法研究與應用［J］.城市勘測，2012(2).