申傳明，許文偉，曹永桃，李漢彬

（1.湖北省國土測繪院，湖北武漢430010；2.武漢金方圓信息技術(shù)有限公司，湖北武漢430074；3.中國石油天然氣股份有限公司西氣東輸管道分公司，湖北武漢430073）

中山市數(shù)字城市線劃圖空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)方法

申傳明1，許文偉2，曹永桃1，李漢彬3

（1.湖北省國土測繪院，湖北武漢430010；2.武漢金方圓信息技術(shù)有限公司，湖北武漢430074；3.中國石油天然氣股份有限公司西氣東輸管道分公司，湖北武漢430073）

通過闡述中山市數(shù)字城市線劃圖空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)過程以及建庫工作中的問題與解決方法，提出了一種實用的數(shù)字城市線劃圖空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)方法，建立了一套獨(dú)特高效的數(shù)據(jù)庫建設(shè)的技術(shù)體系。

數(shù)字城市；線劃圖；空間數(shù)據(jù)庫

“數(shù)字城市”是指將有關(guān)城市的信息，包括城市基礎(chǔ)設(shè)施、自然資源、社會資源、人文、經(jīng)濟(jì)等各個方面的信息，以數(shù)字的形式進(jìn)行獲取、存儲、管理和再現(xiàn)，并通過對這些信息的綜合分析和有效利用，為提高城市管理效率、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和城市可持續(xù)發(fā)展提供決策支持?！皵?shù)字城市”的實質(zhì)就是建立以地理空間信息為核心的信息服務(wù)與共享體系，避免重復(fù)建設(shè)，通過整合信息資源形成統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺、數(shù)據(jù)發(fā)布平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和信息服務(wù)。

數(shù)字城市線劃圖空間數(shù)據(jù)庫是“數(shù)字城市”的最核心部分，是在現(xiàn)有地形圖基礎(chǔ)上，通過加工整理而形成的地理要素分層存儲的矢量數(shù)據(jù)集。它可為城市建設(shè)規(guī)劃、土地資源管理、投資環(huán)境分析等各行業(yè)信息系統(tǒng)提供空間定位基礎(chǔ)。數(shù)字城市線劃圖空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，就是把非GIS數(shù)字線劃圖整理成符合國家要求的GIS空間數(shù)據(jù)庫。非GIS數(shù)字線劃圖和線劃圖GIS空間數(shù)據(jù)庫，從圖形表象上看似乎沒有多大差別，其實GIS空間數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)的要求非常嚴(yán)格。GIS的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)是點(diǎn)集拓?fù)鋵W(xué)，把幾何圖形抽象為點(diǎn)、線、面，對其及相互關(guān)系有很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x，在此基礎(chǔ)上對世界進(jìn)行建模。GIS空間數(shù)據(jù)庫是先把關(guān)系數(shù)據(jù)庫改造成對象數(shù)據(jù)庫，再在對象數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上改造成GIS空間數(shù)據(jù)庫。GIS空間數(shù)據(jù)庫不僅對幾何圖形數(shù)據(jù)要求極高，對屬性數(shù)據(jù)也要求很高。由此，把非GIS的數(shù)字線劃圖整理成符合要求的GIS空間數(shù)據(jù)庫難度非常大。隨著“數(shù)字城市”的普及，探索一條快速有效地建設(shè)線劃圖GIS空間數(shù)據(jù)庫的路線是刻不容緩的。

目前，國內(nèi)外對非GIS的線劃圖及GIS空間數(shù)據(jù)庫的研究都比較深入，但是對于跨接二者之間的橋梁深入研究的不多。一般的非GIS線劃圖主要是使用Auto-CAD軟件，該軟件的底層數(shù)學(xué)模型并不是GIS的數(shù)學(xué)模型，圖面貌似規(guī)范但實質(zhì)非?；靵y。ArcGIS是目前最成熟的GIS管理軟件，數(shù)據(jù)管理非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)惶m合常規(guī)線劃圖生產(chǎn)。金方圓信息技術(shù)有限公司開發(fā)出自主平臺的GIS生產(chǎn)軟件AutoGID，軟件底層數(shù)學(xué)模型完全遵從OpenGIS的思想，在數(shù)據(jù)格式上最大限度地兼容AutoCAD數(shù)據(jù)，完全兼容ArcGIS的數(shù)據(jù)格式，在操作方式上同時最大限度兼容AutoCAD與ArcGIS的操作模式，并通過實際項目摸索出一套把非GIS的線劃圖整理成GIS數(shù)據(jù)的有效方法。本文以中山市數(shù)字城市線劃圖空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)為例，闡述如何應(yīng)用該技術(shù)將非GIS線劃圖整理成符合國家要求的GIS空間數(shù)據(jù)庫。

1 空間數(shù)據(jù)庫概述

1.1 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

中山市的平面坐標(biāo)系統(tǒng)需要有2套：一套采用中山市統(tǒng)一坐標(biāo)系，另一套采用1980西安坐標(biāo)系。中山市的高程基準(zhǔn)采用1985年國家高程坐標(biāo)系。

1.2 要素分類

要素采用線分類法，要素類型按從屬關(guān)系依次分為4級：大類、中類、小類、子類。大類包括：定位基礎(chǔ)、水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、境界與政區(qū)、地貌、土質(zhì)與植被等8類；中類在上述各大類基礎(chǔ)上共劃分出46類；地名要素作為隱含類以特殊編碼方式在小類中具體體現(xiàn)。

1.3 要素編碼

要素的分類編碼結(jié)構(gòu)是在大類、中類、小類和子類的基礎(chǔ)上添加圖形碼來描述要素的幾何特性，分類代碼統(tǒng)一采用 8位十進(jìn)制數(shù)字碼表示，分別為按數(shù)字順序排列的大類、中類、小類、子類、圖形碼和細(xì)分碼。

1.4 要素分層及圖層屬性

1∶500、1∶1000、1∶2000比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫按照要素大類、要素類型（點(diǎn)、線、面、注記）進(jìn)行分層。圖層大類共分為：定位基礎(chǔ)、水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、境界與政區(qū)、地貌、土質(zhì)與植被等8類；具體圖層在上述各大類基礎(chǔ)上共劃分出31層。1∶500、1∶1000、1∶2000比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的采集數(shù)據(jù)的提交、數(shù)據(jù)建庫應(yīng)按照此31層分類執(zhí)行，可適當(dāng)進(jìn)行擴(kuò)充。1∶500、1∶1 000、1∶2 000比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫各分類圖層屬性表的結(jié)構(gòu)要求按照中山標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。各分類圖層屬性表的結(jié)構(gòu)說明采用通用字段的方式，分別從屬性項、屬性描述、數(shù)據(jù)類型和字段要求、屬性值域或示例、約束條件、備注等方面進(jìn)行描述，用于存儲基本的表達(dá)信息，可根據(jù)需要擴(kuò)充。

2 空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程

中山市地形線劃圖是滿足國家制圖規(guī)范的AutoCAD格式的圖形數(shù)據(jù)。首先，基于AutoCAD二次開發(fā)了一套預(yù)處理軟件，擴(kuò)展了AutoCAD的分層模式，通過代碼映射模板與分層模板直接在AutoCAD中按照項目要求對各要素的代碼批量賦值，并對各要素自動分層。再通過AutoGID軟件對AutoCAD數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，按照GIS的要求對要素按點(diǎn)、線、面、注記再次進(jìn)行分層。在轉(zhuǎn)換過程中同時解決AutoCAD特有圖形的處理問題，如曲線離散、塊處理等。此時，數(shù)據(jù)基本上符合GIS的要求，并同時保證了數(shù)據(jù)及圖面的無損。然后，應(yīng)用AutoGID的圖形與屬性的檢查處理功能對圖形與屬性進(jìn)行初步檢查與處理，并完成構(gòu)面工作。最后，通過數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)映射模板將數(shù)據(jù)無損導(dǎo)入ArcGIS中，形成符合項目要求結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，通過基于ArcGIS二次開發(fā)的軟件，再次對空間數(shù)據(jù)及其相互關(guān)系進(jìn)行檢查與處理，具體流程如圖1所示。

1）在 AutoCAD環(huán)境中運(yùn)用嵌入式開發(fā)模式編寫的軟件，對AutoCAD數(shù)據(jù)進(jìn)行地物代碼賦值并按數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)自動歸層，如圖2所示。

2）在武漢金方圓信息技術(shù)有限公司開發(fā)的AutoGID軟件中導(dǎo)入CAD數(shù)據(jù) (見圖3、圖4)。

3）在AutoGID環(huán)境中，對每一層數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的規(guī)范要求操作、處理。對折線進(jìn)行共點(diǎn)檢查、重點(diǎn)檢查、打折檢查、重復(fù)地物檢查等處理操作。

4）在AutoGID環(huán)境中，對道路、房屋、水系等按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定構(gòu)面的地物進(jìn)行構(gòu)面及面狀地物檢查與處理工作。

圖1 中山市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)建庫流程圖

圖2 CAD數(shù)據(jù)賦碼歸層

圖3 AutoGID界面

圖4 AutoCAD格式轉(zhuǎn)換界面

5）在AutoGID環(huán)境中，處理完成數(shù)據(jù)后，按照數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)批量導(dǎo)出shp文件，如圖5所示。

圖5 批量導(dǎo)出空間數(shù)據(jù)庫

6）對shp文件進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，主要是將中山市統(tǒng)一坐標(biāo)系按照規(guī)則轉(zhuǎn)換為西安80坐標(biāo)系 (見圖6)。

圖6 基于ArcGIS的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

7）在ArcGIS環(huán)境中將shp文件導(dǎo)入基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)庫，并對要素的圖形和屬性及其相互關(guān)聯(lián)進(jìn)行檢查與處理。

3 建庫過程中遇到問題及技術(shù)創(chuàng)新

在整個建庫過程中，充分發(fā)揮了AutoCAD、Auto-GID、ArcGIS3個軟件的特長，從而快速地完成了數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。

1）由于 AutoCAD沒有屬性，所有信息都是圖面表達(dá)，導(dǎo)致要素代碼賦值與分層困難。我們通過在Auto-CAD中植入GIS的屬性與分層理念，借助AutoCAD中圖形閑置的特性值作為屬性，通過二次開發(fā)細(xì)化Auto-CAD的分層模式，從而達(dá)到與GIS同樣的分層效果；并直觀檢查錯誤，排除了代碼與分層隱患，為后面工作奠定了扎實的基礎(chǔ)。

2）在 AutoCAD完美圖面下隱藏著混亂的拓?fù)溴e誤，為后面的數(shù)據(jù)處理及構(gòu)面帶來了極大困難。為此，我們充分應(yīng)用同名點(diǎn)的概念與技術(shù)解決了這一難題。在誤差允許范圍內(nèi)的點(diǎn)我們認(rèn)為是同名點(diǎn)，在 AutoGID軟件中通過共點(diǎn)檢查與處理同名點(diǎn)，從而解決線線關(guān)系錯誤。

3）充分應(yīng)用2種編輯模式解決海量數(shù)據(jù)編輯的難題。AutoCAD、AutoGID軟件編輯時的數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中，編輯響應(yīng)快但是數(shù)據(jù)量不能過大；ArcGIS編輯時的數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)量大但編輯響應(yīng)慢。我們通過合理組織數(shù)據(jù)讓這 2種編輯模式對同一數(shù)據(jù)源同時進(jìn)行編輯，從而克服了海量數(shù)據(jù)的編輯困難。

4 結(jié) 語

目前，數(shù)字城市線劃圖空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)有多種方法和途徑。以武漢金方圓信息技術(shù)有限公司開發(fā)的AutoGID前端數(shù)據(jù)采編系統(tǒng)為基礎(chǔ)的建庫方法具有操作便捷高效，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換無損，數(shù)據(jù)檢查嚴(yán)謹(jǐn)，數(shù)據(jù)處理快速有效的特點(diǎn)。通過中山市數(shù)字城市線劃圖空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)實際項目充分證實本文提出的方法在空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)中是切實可行的。

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Construction Method of Zhongshan Digital City Line Map Spatial Database

by SHEN Chuanming

Through the elaboration of Zhongshan digital city line map spatial database construction process as well as in the process of problems and solutions,this paper explored a practical digital city line map spatial database construction method,established a unique and efficient database construction technology system.

digital city，digital line map，spatial database

2012-07-23

P208

B

1672-4623(2012)06-0029-03

申傳明，碩士，高級工程師,注冊測繪師，主要從事測繪技術(shù)管理與應(yīng)用。