陳雪豐 ，孫建軍，李傳

(1.武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，湖北武漢 430079; 2.精密工程與工業(yè)測(cè)量國家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430079;3.北京博飛儀器股份有限公司，北京 100012)

1 引言

目前，測(cè)繪行業(yè)正由數(shù)字化測(cè)繪向信息化測(cè)繪轉(zhuǎn)變，地理信息產(chǎn)業(yè)正在如火如荼發(fā)展，同時(shí)信息化測(cè)量?jī)x器行業(yè)也在蓬勃發(fā)展，如高性能全自動(dòng)全站儀、GPS接收機(jī)、三維激光掃描儀、衛(wèi)星遙感等，導(dǎo)致了地理空間數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用的多樣性，給傳統(tǒng)成圖軟件帶來了新的挑戰(zhàn)［1，2］。

面對(duì)多樣性的地理數(shù)據(jù)，能夠無縫存儲(chǔ)、處理并且能夠輸出多樣性的數(shù)據(jù)產(chǎn)品成為目前信息化數(shù)字測(cè)圖軟件的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。信息化成圖系統(tǒng)要求能夠從數(shù)據(jù)使用的角度去考慮數(shù)據(jù)組織的科學(xué)性和合理性，提供多樣化的數(shù)據(jù)成果［3］，在這種條件下，開發(fā)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及產(chǎn)品制作一體化的圖庫一體化平臺(tái)非常必要，數(shù)字地籍成圖系統(tǒng)是其中的一個(gè)重要組成部分。

2 系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)技術(shù)

2.1 Civil3D簡(jiǎn)介

Civil3D是在Map3D的基礎(chǔ)上構(gòu)建，具有 Auto-CAD和Map3D的全部功能特性，具有強(qiáng)大的圖形繪制、編輯處理能力，可以輸入輸出各種主流形式的GIS數(shù)據(jù)，軟件中的可視化、地理空間分析和地圖繪制、點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成功能，提供了創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)方法，滿足可持續(xù)設(shè)計(jì)的要求［4］。

Map3D為了實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS空間數(shù)據(jù)的管理提供了多種API，本方案采用一種.NET類型的地理空間平臺(tái)API，這種API使用 FDO訪問 GIS數(shù)據(jù)，享有資源服務(wù)、要素服務(wù)、地圖類的接口，利用它開發(fā)桌面應(yīng)用程序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理。

2.2 FDO數(shù)據(jù)訪問技術(shù)

FDO是Autodesk公司的一種空間要素?cái)?shù)據(jù)訪問技術(shù)，為解決當(dāng)前GIS多種不同數(shù)據(jù)來源提供的一種數(shù)據(jù)訪問技術(shù)。FDO技術(shù)不僅可與AutoDesk的GIS產(chǎn)品集成，而且也可作為一項(xiàng)獨(dú)立的、開源的技術(shù)提供給開發(fā)人員。FDO允許用戶無縫的直接訪問多種空間/非空間的數(shù)據(jù)庫和文件格式，如Esri Shapefileand Autodesk SDF;海量的Grid數(shù)據(jù);網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如網(wǎng)絡(luò)中的地圖服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)中的要素特性服務(wù);GIS中間件，如Esri ArcSDE;空間關(guān)系數(shù)據(jù)庫，如Oracle Spatial以及Microsoft SQL Server［5］。這一過程并不需進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，因此可以提高工作效率和節(jié)省時(shí)間［6］。

基于FDO的數(shù)據(jù)管理特性中，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與樣式的表現(xiàn)被分離開來，當(dāng)需要對(duì)已入庫數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理時(shí)按圖1所示流程進(jìn)行載入。

圖1 FDO數(shù)據(jù)管理流程圖

3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Civil3D平臺(tái)與FDO數(shù)據(jù)訪問技術(shù)結(jié)合，要求具有無縫兼容目前主流的GIS和CAD軟件的數(shù)據(jù)格式，在系統(tǒng)中進(jìn)行圖庫一體化的圖形編輯及管理操作，輸出各種應(yīng)用形式的地籍專題圖、數(shù)字地圖，滿足GIS的需求以及其他部門在其基礎(chǔ)上的進(jìn)一步研究和加工應(yīng)用。

數(shù)字地籍成圖系統(tǒng)依據(jù)國家、地方和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，依據(jù)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化的管理，本著可靠性、科學(xué)性、規(guī)范性、可操作性和可擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)地籍信息化成圖軟件的功能［7］。

(1)系統(tǒng)的架構(gòu)及總體設(shè)計(jì)

基于Civil3D數(shù)字地籍成圖系統(tǒng)根據(jù)圖庫一體化的設(shè)計(jì)思想采用標(biāo)準(zhǔn)的C/S體系架構(gòu)，具備開放性、跨平臺(tái)的特性，應(yīng)用架構(gòu)的建立由應(yīng)用層、應(yīng)用邏輯層、核心應(yīng)用服務(wù)層及基礎(chǔ)軟件層構(gòu)成。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)即平臺(tái)數(shù)據(jù)庫的方式實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)基于Civil3D進(jìn)行平臺(tái)搭建，可滿足數(shù)字地籍系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、管理、編輯處理、產(chǎn)品輸出的一整套業(yè)務(wù)流程需要。根據(jù)圖庫一體化系統(tǒng)作業(yè)方案的要求定制和配置作業(yè)規(guī)范，包括地物層、地物類、作業(yè)編碼、幾何特征、地物符號(hào)、屬性項(xiàng)、數(shù)據(jù)規(guī)則以及采集和編輯的環(huán)境等。依照作業(yè)方案，可實(shí)現(xiàn)基于平面環(huán)境的矢量數(shù)據(jù)采集、編輯與處理以及屬性數(shù)據(jù)的同步輸入與管理，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)成果的入庫與更新。

(2)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

為了滿足基于圖庫一體的地籍?dāng)?shù)據(jù)采集、管理、編輯處理、產(chǎn)品輸出的需求。系統(tǒng)的主要功能模塊包括:參數(shù)設(shè)置、權(quán)屬線繪制、界址點(diǎn)編輯、宗地編輯、界址線編輯、建筑物編輯、地籍成圖輸出以及地籍表格輸出等八個(gè)功能模塊，如圖2所示。

圖2 地籍測(cè)圖功能結(jié)構(gòu)圖

①參數(shù)設(shè)置:主要包括宗地的地籍號(hào)命名規(guī)則(區(qū)號(hào)位數(shù)、街道位數(shù)、街坊位數(shù)、宗地號(hào))，界址點(diǎn)的起始位置(西北角、按繪制順序)，界址點(diǎn)編號(hào)(街坊內(nèi)編號(hào)、宗地內(nèi)編號(hào))，界址點(diǎn)編號(hào)方向(順時(shí)針方向、逆時(shí)針方向)，地籍圖注記中的宗地號(hào)、地類、面積、界址點(diǎn)距離、權(quán)利人等內(nèi)容。

②權(quán)屬線繪制:主要包括直接繪制權(quán)屬線、將復(fù)合線轉(zhuǎn)為權(quán)屬線、按文件繪制。

③界址點(diǎn)編輯:界址點(diǎn)添加、查找與修改、點(diǎn)號(hào)重排、多余界址點(diǎn)、刪除界址點(diǎn)位坐標(biāo)信息生成、界址點(diǎn)性質(zhì)類別等。

④界址線編輯:包括起始點(diǎn)號(hào)、宗地號(hào)、鄰宗地號(hào)、本宗地指界人、鄰宗地指界人、指界日期、界址線邊長(zhǎng)、界址線性質(zhì)、類別與位置等。

⑤宗地編輯:宗地合并、宗地查找、宗地屬性修改，宗地屬性修改中主要是對(duì)宗地的宗地號(hào)、權(quán)利人、法人、代理人、土地所有者、土地利用類別、宗地性質(zhì)、宗地面積等進(jìn)行信息錄入和修改。

⑥建筑物編輯:建筑物的結(jié)構(gòu)(鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)、其他結(jié)構(gòu))和層數(shù)修改以及建筑物的面積統(tǒng)計(jì)。

⑦地籍圖輸出:包括宗地圖輸出、專題圖輸出、地籍圖輸出。

⑧地籍表格輸出:主要包括界址點(diǎn)成果表、界址點(diǎn)坐標(biāo)表、宗地面積匯總表、街坊面積匯總表、宗地面積統(tǒng)計(jì)表、街坊面積統(tǒng)計(jì)表等。

(3)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以Autodesk公司的Civil3D為基礎(chǔ)平臺(tái)，利用SQL server商用數(shù)據(jù)庫結(jié)合FDO數(shù)據(jù)訪問技術(shù)搭建一個(gè)開放式、靈活性的地理空間數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)多樣性的地理空間數(shù)據(jù)的無縫存儲(chǔ)、處理及輸出，達(dá)到對(duì)矢量數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)的一體化管理。

按照國家城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)，確定的地籍?dāng)?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)屬性表有:測(cè)量控制點(diǎn) 、界址線、界址點(diǎn)、宗地、房屋、房屋權(quán)利人、地類圖斑、線狀地物、柵格數(shù)據(jù)、行政區(qū)等屬性表，屬性表結(jié)構(gòu)如表1所示。

房屋權(quán)利人屬性結(jié)構(gòu)表 表1

根據(jù)圖庫一體化的設(shè)計(jì)理念，空間數(shù)據(jù)可由幾何數(shù)據(jù)、形態(tài)數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)構(gòu)成。幾何數(shù)據(jù)是地物和地貌的坐標(biāo)信息，分為點(diǎn)、線、面三種類型;屬性數(shù)據(jù)是關(guān)于地物和地貌的屬性信息;形態(tài)數(shù)據(jù)是描述地物和地貌在Civil3D中的表現(xiàn)形式。按照標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫類型劃分，幾何數(shù)據(jù)類型主要由點(diǎn)、線、面構(gòu)成;一個(gè)要素屬性字段只允許對(duì)應(yīng)一種屬性數(shù)據(jù)類型，一個(gè)要素類只允許一個(gè)幾何要素定義，而幾何要素定義支持點(diǎn)、線、面三大類型的任意組合，系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)類型如表2所示。

數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)類型 表2

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)除了包含用戶數(shù)據(jù)外，也包含許多非用戶數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)字典用來保存這些信息，本系統(tǒng)具有的數(shù)據(jù)字典有:控制點(diǎn)類型 、標(biāo)識(shí)類型 、標(biāo)志類型 、界標(biāo)類型、界址點(diǎn)類型、權(quán)屬性質(zhì) 、證件類型 、界線性質(zhì) 、土地級(jí)別、界址線類型、界址線位置、房屋結(jié)構(gòu)等。

3.2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)界面與編碼的開發(fā)環(huán)境是VisualStudio 2010，支持Microsoft SQL Server，IBM DB2和Oracle數(shù)據(jù)庫，以.NET(C#)的二次開發(fā)為主線，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Map3D的API調(diào)用。系統(tǒng)選用的數(shù)據(jù)庫是SQL server。

Civil3D平臺(tái)與FDO數(shù)據(jù)訪問技術(shù)結(jié)合是在Civil3D軟件安裝過程中通過選擇數(shù)據(jù)連接項(xiàng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)接口的連接，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)連接示意圖

應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的功能繪制了測(cè)圖面板中的點(diǎn)、線、面符號(hào)，境界線、獨(dú)立樹木、填充灌木地等。系統(tǒng)的運(yùn)行效果如圖4、5所示，測(cè)試結(jié)果說明系統(tǒng)具有較好的可操作性，經(jīng)過改進(jìn)界面的人性化設(shè)計(jì)可以滿足生產(chǎn)的要求。

圖4 系統(tǒng)登錄運(yùn)行界面

圖5 系統(tǒng)功能測(cè)試效果圖

4 總結(jié)

基于Civil3D數(shù)字地籍成圖系統(tǒng)滿足信息化測(cè)繪軟件要求，基于圖庫一體化平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下地理信息數(shù)據(jù)的共享和入庫統(tǒng)一管理。該系統(tǒng)具有常規(guī)的數(shù)字成圖功能，數(shù)據(jù)庫構(gòu)建時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，符合國家測(cè)繪信息化標(biāo)準(zhǔn)，可以滿足GIS行業(yè)的要求，能夠無縫處理GIS格式的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)圖庫擁有種類豐富的地理信息要素表達(dá)符號(hào)，系統(tǒng)支持對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)的深加工處理功能的二次開發(fā)，支持對(duì)數(shù)字城市中三維建模功能的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用。

系統(tǒng)結(jié)合FDO技術(shù)，基于圖庫一體化平臺(tái)的數(shù)字地籍成圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了成圖界面多人操作，可以部分解決生產(chǎn)過程的重復(fù)和浪費(fèi)、生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范不統(tǒng)一、生產(chǎn)管理困難等難題，有利于生產(chǎn)效率的提高。

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