陳 慶,戴 騰,周華明,趙 鵬

（1.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074）

“數(shù)字城市”大比例尺數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)處理探究

陳 慶1,戴 騰1,周華明1,趙 鵬1

（1.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074）

“數(shù)字城市”基礎地理空間信息建庫是一項龐大而復雜的工程，各省市的數(shù)據(jù)生產(chǎn)建庫大多為摸索試驗階段，暫時還沒有一個統(tǒng)一、成熟的技術(shù)規(guī)范。以1∶1 000基礎地形圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)為例，詳細探討了大比例尺空間數(shù)據(jù)庫的建庫標準、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)入庫、質(zhì)量檢查等一系列數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵步驟與技術(shù)。

數(shù)字城市；線劃圖；數(shù)據(jù)入庫

2006年以來，國家測繪地理信息局實施了“數(shù)字城市地理空間框架建設與應用試點項目”，并在全國130多個城市開展了“數(shù)字城市”試點和推廣工作。首批試點的“數(shù)字城市”建設在摸索和實踐中取得了階段性成果，其作用和效益日益顯著。但是，還沒有形成統(tǒng)一的比較成熟的技術(shù)方案。各 “數(shù)字城市”平臺之間應能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互訪問、互操作，因此中空間數(shù)據(jù)庫的設計至關(guān)重要。本文以構(gòu)建“數(shù)字荊門”地理空間框架建設——數(shù)據(jù)庫建庫為例，探討了“數(shù)字城市”大比例尺數(shù)字線劃圖的數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程和技術(shù)方案。

1 數(shù)據(jù)生產(chǎn)目標及軟件環(huán)境

矢量地形圖數(shù)據(jù)以CAD格式居多[1]，與GIS所要求的數(shù)據(jù)描述方式之間有很大差異，必須經(jīng)過處理及轉(zhuǎn)換才能應用于GIS。CAD到GIS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換包括2個方面的內(nèi)容：①應保證轉(zhuǎn)換后幾何要素一致；②需按GIS管理和分析的要求增加數(shù)據(jù)的屬性結(jié)構(gòu)和內(nèi)容[2]，這就需要解決數(shù)據(jù)組織、拓撲關(guān)系及屬性、符號表達和坐標系統(tǒng)等方面的問題[3]。

目前有很多國內(nèi)外GIS軟件及數(shù)據(jù)庫都能實現(xiàn)GIS空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的管理，其中Geoway軟件具有易學易用、功能全面、用戶廣泛、兼容性強等特點，因此我們選用Geoway 3.6作為“數(shù)字荊門”1∶1 000數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)的生產(chǎn)加工與處理平臺。

2 建庫標準與方案設計

空間數(shù)據(jù)處理規(guī)范和標準的制定是GIS系統(tǒng)成功建成和運行的前提，也是實現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)開放和共享的有力保障[4]?！皵?shù)字城市”數(shù)據(jù)生產(chǎn)規(guī)范必須在參照國家標準、行業(yè)標準及相關(guān)規(guī)范的基礎上，結(jié)合地方實際，考慮原始數(shù)據(jù)的采集方式和數(shù)據(jù)表達特點來制定，以使輸出的地理數(shù)據(jù)更加符合GIS軟件要求，充分利用GIS軟件的各種功能，促進“數(shù)字城市”公共平臺的快速建設與優(yōu)質(zhì)服務。

2.1 數(shù)字城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)建庫標準

該標準在參照國家《基礎地理信息要素數(shù)據(jù)字典》的基礎上，結(jié)合Cass軟件下數(shù)據(jù)采集方式和表現(xiàn)特點，不僅考慮了建立荊門市基礎地形圖數(shù)據(jù)庫的需要，同時也考慮了制圖表現(xiàn)和后期GIS平臺的銜接。此標準主要包括了4個方面的內(nèi)容：

1）成果數(shù)據(jù)基本規(guī)定，包括數(shù)學基礎（坐標系統(tǒng)、高程系統(tǒng)）和數(shù)據(jù)存儲格式。

2）數(shù)據(jù)組織規(guī)則，包括成果數(shù)據(jù)文件的組織存放，數(shù)據(jù)文件的命名規(guī)則，地形圖要素分類、數(shù)據(jù)分層，要素集合要素類的命名規(guī)則以及元數(shù)據(jù)格式等。表1是基礎數(shù)據(jù)分層表，共16個要素集[5]。

表1 基礎要素集對照表

3）地物代碼設計。成果數(shù)據(jù)要素代碼依據(jù)GB/T13923-2006標準執(zhí)行。為滿足城市大比例尺數(shù)字線劃圖需求，代碼設計在國家標準代碼的基礎上根據(jù)地物詳細程度參考代碼結(jié)構(gòu)對代碼進行了擴充。代碼設計遵循系統(tǒng)性、合理性和可擴充性原則，如增加了CODE、FHCODE等2種代碼屬性項，分別為用戶代碼和符號化代碼，國標分類代碼GB字段項則按照GB/T13923-2006進行6位編碼。

4）數(shù)據(jù)庫屬性結(jié)構(gòu)設計。主要包括：①要素類的屬性表定義、屬性字段定義；②要素類的屬性字段項命名規(guī)則、數(shù)據(jù)類型及字段約束等。表2是屬性表的定義規(guī)則，其中PT代表點，LN代表線，PL代表面。

表2 屬性表定義規(guī)則

作業(yè)方案是根據(jù)建庫標準設計的規(guī)?；⒁?guī)范化作業(yè)的數(shù)據(jù)模板，主要是定義圖層名稱、層屬屬性和層屬表現(xiàn)風格，以及在每一圖層定義地物類名稱和地物類編碼（地物類從屬于確定的圖層）、（地物）類屬屬性和類屬表現(xiàn)風格等[6]。設計方案有助于整個作業(yè)過程的統(tǒng)一，同時也可以控制數(shù)據(jù)的質(zhì)量，如在添加地物時可進行輸入控制。該項工作實際上就是對空間基礎數(shù)據(jù)進行分類和編碼，以方便對基礎數(shù)據(jù)的管理。

2.2 數(shù)字城市大比例尺矢量地形圖數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)編輯細則

在參照CH/Z9001-2007《數(shù)字城市地理空間信息公共平臺技術(shù)規(guī)范》和《數(shù)字城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)建庫標準》基礎上，結(jié)合數(shù)據(jù)采集后的表現(xiàn)方式和編輯軟件特點，制定了《數(shù)字城市大比例尺矢量地形圖數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)編輯細則》。該細則主要包括2個方面：

1）數(shù)據(jù)編輯的通用要求，例如：①數(shù)據(jù)須分層存放，各層數(shù)據(jù)屬性項按要求錄入；②編輯線狀要素須注意其方向性，如坎線、圍墻等線狀符號應在前進方向的右側(cè)；③具有多種屬性的公共邊代碼為符號表現(xiàn)的地物代碼，其他層用拷貝方法生成（代碼各自獨立），以保證每層數(shù)據(jù)的完整性，地形圖中構(gòu)面時如需添加輔助線，其代碼則采用專門的輔助線代碼；④數(shù)據(jù)間拓撲結(jié)構(gòu)處理、圖幅的無縫接邊、注記字符的規(guī)定等。

2）分類數(shù)據(jù)編輯的詳細要求，主要是對各要素集下要素類的編輯處理方法與結(jié)果制定明確的規(guī)定和說明。以控制點和居民地編輯要求為例：①測量控制點，NAME和ELEV屬性項不能為空，存在其中1項為空的需提交說明；控制點注記與控制點距離需控制在圖上0.1 mm以內(nèi)，若出現(xiàn)壓蓋可適當偏移，但不要超出圖上實際距離0.5 mm；測量控制點的NAME和ELEV屬性要與控制點點名（或點號）和高程注記相對應。②居民地及工礦設施，房屋邊線和房屋面的代碼必須一致，房屋面的邊線與原始的房屋邊線必須重合；當2個或2個以上房屋具有公共邊線時，公共邊的代碼按照代碼順序優(yōu)先考慮，如高層房屋、突出房屋、建成房屋…依次排列；圍墻等有向線的方向必須正確，須以線型順時針方向包圍房屋為準；根據(jù)代碼表區(qū)別地類是否構(gòu)面等。

2.3 數(shù)字城市大比例尺地形圖數(shù)據(jù)內(nèi)容檢查標準

數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查是確保數(shù)據(jù)質(zhì)量的一道重要工序，其內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的基本要求、幾何坐標和屬性數(shù)據(jù)的正確性、邏輯一致性和要素的完備性。這是通用檢查標準，在通用標準基礎上對分層要素集內(nèi)容也應有檢查標準。

3 生產(chǎn)流程及方法

基于Geoway平臺進行數(shù)據(jù)生產(chǎn)的具體流程如圖1所示[7]。

3.1 數(shù)據(jù)預處理

采集后的數(shù)據(jù)在表達方式和組織上和GIS系統(tǒng)所要求的數(shù)據(jù)描述方式之間存在很大的差異性，入庫之前需做大量的準備工作。實驗的成圖數(shù)據(jù)為CASS7.1軟件下的dwg格式，要素之間只注重了圖面的表達，沒有考慮地物的屬性、分層、編碼及拓撲關(guān)系，且有編碼的地物均是Cass環(huán)境下的編碼，因此首先需要將所有地物代碼轉(zhuǎn)換成設計的新代碼，對于無法識別的地物程序單獨漏出來，人工判圖賦代碼。在CAD中的預處理主要有地物歸層、實體元素錯誤糾正、重復地形要素清理、道路和河流等特殊地形要素處理[8]、門墩和支柱等依比例尺根據(jù)圖式轉(zhuǎn)換成不依比例尺、管線的預處理等。

圖1 1∶1 000數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程圖

3.2 數(shù)據(jù)編輯入庫

按照建庫標準和制定的內(nèi)頁編輯細則，分圖層對數(shù)據(jù)編輯入庫。利用設計好的方案，首先將注記轉(zhuǎn)點，并根據(jù)代碼、程序?qū)戇M模板，然后按照各要素編輯規(guī)范處理圖形，并建立合理、完整的拓撲關(guān)系，自動或手動錄入屬性信息。數(shù)據(jù)接邊須保證圖形、編碼、圖層、屬性等內(nèi)容的正確銜接。

3.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與評價

根據(jù)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量原理和數(shù)據(jù)內(nèi)容檢查標準，研究空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的評價方法，制定地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量評定程序[9]。通用檢查標準基本要求是文件名稱、數(shù)據(jù)格式正確。詳查過程須按照圖層分類從圖形和屬性方面進行檢查。圖形方面有數(shù)學精度、平面精度、高程精度和接邊精度；屬性方面須檢查要素分類與代碼的正確性、要素屬性值的正確性、屬性項類型的完備性、數(shù)據(jù)分層的正確及完整性。邏輯一致性包括拓撲關(guān)系的正確性、多邊形閉合精度和節(jié)點匹配精度等。最后，要保證要素的完備性、注記的正確與完整性。

3.4 數(shù)據(jù)輸出

檢查合格的數(shù)據(jù)歸入標準DLG數(shù)據(jù)庫，并輸出為shp格式。實驗證明，數(shù)據(jù)輸出過程中數(shù)據(jù)沒有損失，要素屬性字段及其屬性導出過程中產(chǎn)生的少量多余信息均可通過程序簡單批量修改為一致。

4 結(jié) 語

本文以“數(shù)字荊門”地理空間信息框架建設為例，探索了“數(shù)字城市”建設中大比例尺數(shù)字線劃圖的數(shù)據(jù)生產(chǎn)標準和入庫技術(shù)路線。實踐證明，入庫后的數(shù)據(jù)質(zhì)量滿足GIS的要求，具有較好的適用性。此標準和技術(shù)方案不僅參照各類國家規(guī)范、行業(yè)標準，同時也結(jié)合了目前大多數(shù)城市采集的原始dwg數(shù)據(jù)的表達特點和處理方式，因此可為其他“數(shù)字城市”建設提供有益的參考。

[1] 高洪俊. AutoCAD圖形數(shù)據(jù)向ArcGIS轉(zhuǎn)換關(guān)鍵技術(shù)研究[J].城市勘測，2006(6):24-25

[2] 陳能．AutoCAD地形圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS空間數(shù)據(jù)的技術(shù)研究與應用[J]．測繪通報，2005(8)：l2-13

[3] 周勇前．GIS與CAD數(shù)據(jù)交換[J]．武測科技，1996 (3)：16-18

[4] 操瑞紅. 大比例尺矢量地形圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)與入庫技術(shù)探討[J].江西測繪，2009（3）:32-34

[5] Shashi Shekhar,Sanjay Chawla.謝昆青, 馬修軍, 楊冬青譯. 空間數(shù)據(jù)庫[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 2004

[6] 謝國勝. 大比例尺基礎地形圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程研究[J]. 工程技術(shù)，2009(7):36

[7] 曾憲，王圭,徐昌榮. 基于AutoCAD數(shù)字地形圖屬性數(shù)據(jù)組織方案[J]. 測繪通報,2005(2):29-31

[8] 謝衍憶. DLG數(shù)據(jù)入庫處理技術(shù)探討[J] .測繪通報，2007(5):26-27

[9] 王磊. 面向規(guī)劃的城市空間數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查[J]. 地理空間信息，2011,9(1):25-27

Research on Data Processing of Large-scale DLG in Digital City

byCHEN Qing

Geographical spatial information of Digital City is a huge and complicated project. Every province or city has built its Digital City demonstration and database producing. However there is no unitive or mature technological criterion. This paper discussed database criterion,data pre-disposing, data loading and quality checking of designing large-scale based on 1∶1 000 DLG producing.

Digital City, DLG, data disposing

P208

B

1672-4623（2013）02-0036-03

10.11709/j.issn.1672-4623.2013.02.011

2012-02-22。

陳慶，碩士，研究方向為數(shù)字城市的建設與應用。