雷林輝

（1.惠州市國土資源信息中心，廣東 惠州 516003）

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)是涉及國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性信息資源，是各類地理信息用戶的統(tǒng)一空間載體，對促進(jìn)各類信息化建設(shè)與應(yīng)用能夠起到積極的作用[1,2]。通過“數(shù)字惠州”地理空間框架項目的建設(shè)，惠州市基本建成了全市統(tǒng)一的、權(quán)威的、標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，其應(yīng)用面廣，為政府部門、企事業(yè)單位、社會組織提供了多種地理信息服務(wù)與應(yīng)用。而基礎(chǔ)地理信息得以在全市推廣應(yīng)用的生命力在于其數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性[3]?！皵?shù)字惠州”地理空間框架基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新的主要數(shù)據(jù)來源是惠州市各單位采集的大比例尺地形圖測繪成果，包括大范圍的測繪項目或小范圍的修補(bǔ)測采集的地形圖數(shù)據(jù)，因此如何實現(xiàn)將大比例尺地形圖更新到基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中是惠州市地理空間框架建設(shè)需要解決的問題。

1 地形圖數(shù)據(jù)更新存在的問題

惠州市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新的地形圖數(shù)據(jù)來源有多種方式，既包括大范圍的地形圖測繪項目所采集的成果，又包括由國土、規(guī)劃、水利等部門所采集的小范圍修補(bǔ)測成果，其更新入庫具有復(fù)雜性。

1.1 編碼標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

編碼是將經(jīng)過分類的信息用適當(dāng)?shù)臄?shù)碼(字符串或數(shù)值)來表示，也稱代碼化[4]。目前各測繪單位進(jìn)行外業(yè)地形圖測繪的成圖軟件，大多都采用南方CASS軟件，但由于不同作業(yè)隊采用的版本不同，從而導(dǎo)致不同測繪單位提交的地形圖成果的地物代碼不統(tǒng)一，入庫時需要對多個版本的代碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換，給入庫工作帶來難度。

1.2 更新范圍不規(guī)則

除大范圍的地形圖測繪項目需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分幅外，其他地形圖修補(bǔ)測通常都依照地物或根據(jù)工作需要，形成相應(yīng)的更新測繪范圍，更新范圍不規(guī)范，形狀各異，既不是標(biāo)準(zhǔn)化的圖幅范圍，也不是規(guī)則的矩形，從而給地形圖數(shù)據(jù)更新入庫帶來難度，尤其是任意范圍更新入庫時的地物要素接邊問題。

1.3 數(shù)據(jù)組織方式不同

采集的地形圖測繪成果大多是CAD格式，數(shù)據(jù)組織方式松散，點、線、面定義及分層、編碼沒有嚴(yán)格的關(guān)系校核，一個圖層中往往包含許多專題的內(nèi)容，而惠州市建立的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫是符合Geodatabase模型的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫，具有嚴(yán)格的點、線、面及分層、編碼定義與數(shù)據(jù)校驗，具有嚴(yán)格的拓?fù)潢P(guān)系，GIS空間數(shù)據(jù)按專題形式分類、分層顯示。因此數(shù)據(jù)更新入庫時，需要對CAD格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織，把CAD圖形元素(點、線、多義線、圓、弧、塊、文字等)按專題性質(zhì)分類分層[1]，以便使CAD圖形中的一類專題對應(yīng)于GIS中的一個圖層。

1.4 數(shù)據(jù)比例尺不一致

因業(yè)務(wù)的需要或不同測繪項目的需求不同，各測繪單位所采集的地形圖成果采用的比例尺不一致。

2 地形圖數(shù)據(jù)更新入庫方法設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)更新總體思路

1）規(guī)范采集成果。規(guī)范需要更新入庫的數(shù)據(jù)：要求有明確的更新范圍界線，即所有采集的地形圖數(shù)據(jù)都應(yīng)有明確的采集范圍；更新范圍內(nèi)，要求全要素數(shù)據(jù)采集，如國土部門在地籍測量時，除要求采集房屋界線外，也要采集周邊其他地物要素；明確的要素編碼方式，即要素編碼符合所采用的CASS編碼。

2）基于編碼進(jìn)行要素轉(zhuǎn)化，從數(shù)據(jù)要素級別重組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫為不同比例尺數(shù)據(jù)的每個圖層要素建立唯一要素代碼，并建立地形圖數(shù)據(jù)中的CASS代碼與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)代碼的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)CAD文件中的每個要素轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)庫中。

3）更新最小數(shù)據(jù)集。基于需要更新的數(shù)據(jù)子集進(jìn)行更新。數(shù)據(jù)庫中參與更新的數(shù)據(jù)要素應(yīng)盡量少，無論更新區(qū)域大小是否一致、更新范圍是否規(guī)則，只以需要被更新的要素及與其相接邊的要素建立數(shù)據(jù)子集，參與數(shù)據(jù)更新，其他與數(shù)據(jù)子集無關(guān)的要素則保持不變。

2.2 數(shù)據(jù)更新方法

基于上述總體思路，在“數(shù)字惠州”地理空間框架建設(shè)時設(shè)計了“離線數(shù)據(jù)更新”的方法（見圖1），即所有的數(shù)據(jù)更新都先在本地臨時數(shù)據(jù)庫上完成，然后導(dǎo)入到基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫替換被更新的數(shù)據(jù)。

圖1 數(shù)據(jù)更新流程圖

整個數(shù)據(jù)更新流程分為數(shù)據(jù)入庫檢查、建立臨時庫、本地更新、數(shù)據(jù)歸檔、數(shù)據(jù)入庫5個環(huán)節(jié)。首先對要更新入庫的地形圖數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查；然后根據(jù)更新范圍從數(shù)據(jù)庫中提取需要被更新的數(shù)據(jù)建立本地臨時數(shù)據(jù)庫，在臨時數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上完成數(shù)據(jù)更新；最后將臨時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，同時對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔。

2.2.1 數(shù)據(jù)入庫前檢查

為保證外業(yè)采集的地形圖成果符合更新入庫的要求，需要在入庫前對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，即根據(jù)采集成圖時所采用的CASS軟件版本，檢查是否符合相應(yīng)編碼要求；并形成檢查日志，記錄錯誤數(shù)據(jù)，以便對錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。數(shù)據(jù)入庫前檢查的主要問題有：

①缺少要素代碼：地形圖數(shù)據(jù)中，某個地物要素缺少要素代碼；②要素代碼與要素類型不對應(yīng)：地形圖數(shù)據(jù)中某個地物要素的代碼所表示的要素類型與實際要素類型不對應(yīng)，如 “141121”代碼表示居民地的磚房屋，應(yīng)為閉合面要素類型，而實際圖形未閉合；③要素代碼與CASS編碼標(biāo)準(zhǔn)不對應(yīng)：地形圖數(shù)據(jù)中某個地物的要素代碼在對應(yīng)版本的CASS編碼標(biāo)準(zhǔn)中不存在，因此無法獲取要素實際代表的實體；④沒有意義的要素信息：地形圖數(shù)據(jù)中某個地物要素沒有實際意義，不需要入庫，應(yīng)剔除，如草地填充符號、圖框、極短線等。

2.2.2 建立臨時庫

根據(jù)地形圖數(shù)據(jù)更新范圍，從基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中提取需要更新的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)子集），建立本地臨時數(shù)據(jù)庫（以下稱為臨時數(shù)據(jù)庫），以實現(xiàn)數(shù)據(jù)能夠在本地離線更新。建立臨時庫的要求如下：提取更新范圍內(nèi)及與更新范圍相接的要素，從基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中提取全要素數(shù)據(jù)，建立的臨時數(shù)據(jù)庫符合Geodatabase模型，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫保持一致。

數(shù)據(jù)提取原理為更新范圍圖層與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行疊加，通過空間拓?fù)湟?guī)則進(jìn)行分析，獲取數(shù)據(jù)庫中各圖層與更新范圍相交、被更新范圍包含的要素（以下簡稱被提取的要素），在本地電腦上建立臨時庫（見圖2）。

圖2 數(shù)據(jù)提取與歸檔流程圖

2.2.3 數(shù)據(jù)歸檔

數(shù)據(jù)歸檔，即建立數(shù)據(jù)更新歷史記錄，將基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中當(dāng)前需要被更新的數(shù)據(jù)建立歷史記錄，并刪除庫中要被更新的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)歸檔原理：“被提取的要素”即為需要歸檔的歷史數(shù)據(jù)，將其存儲到歷史數(shù)據(jù)庫中；同時從現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中刪除“被提取的要素”，形成更新范圍的數(shù)據(jù)空白區(qū)。圖2中的“歸檔后的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)”，顯示被提取的要素已從數(shù)據(jù)庫中刪除，形成空白區(qū)。

2.2.4 本地更新

其主要過程是實現(xiàn)將地形圖數(shù)據(jù)更新到所建立的臨時數(shù)據(jù)庫，并完成數(shù)據(jù)接邊。在本地進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，可以減少與數(shù)據(jù)庫的交互，避免數(shù)據(jù)更新時對數(shù)據(jù)庫的錯誤更改（如出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題、數(shù)據(jù)接邊不完整時，數(shù)據(jù)錯誤提交）。

首先建立代碼轉(zhuǎn)換對照表，即建立不同比例尺地形圖數(shù)據(jù)的CASS編碼與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的地物代碼之間的對應(yīng)關(guān)系（見表1），建立源數(shù)據(jù)到目標(biāo)數(shù)據(jù)的圖層名、地物代碼、幾何類型的一一對應(yīng)關(guān)系，需對不同版本的CASS編碼分別建立地物代碼對照表；然后進(jìn)行數(shù)據(jù)更新：針對每個要更新，根據(jù)代碼轉(zhuǎn)換關(guān)系，自動轉(zhuǎn)換到相應(yīng)目標(biāo)圖層，形成對應(yīng)的地物代碼。更新范圍內(nèi)，地形圖要素轉(zhuǎn)換后，全要素替換；最后進(jìn)行數(shù)據(jù)接邊：更新范圍外的要素需要與更新的地形圖要素接邊，根據(jù)要素類型、名稱、代碼及位置關(guān)系，逐個與地形圖要素自動接邊，并輔助于人工接邊。

表1 部分地物代碼對照表（1∶500比例尺地物代碼對照）

接邊的步驟為：對于臨時庫數(shù)據(jù)庫中的每個線、面圖層，根據(jù)坐標(biāo)位置和更新范圍，初步找到需要接邊的要素集合；根據(jù)要素代碼判斷對要素集合哪2個要素進(jìn)行處理；對需要進(jìn)行接邊處理的2個要素，判斷是否滿足接邊條件：屬性是否相同、地物代碼是否一致、幾何位置是否在接邊容差范圍內(nèi)(線和面要素通過對位于接邊處的節(jié)點和端點的幾何位置進(jìn)行檢查)；對滿足要求的2個要素進(jìn)行接邊[5-7]。完成在本地數(shù)據(jù)更新后，需要對更新后的臨時庫進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容包括拓?fù)錂z查、邏輯一致性檢查和接邊檢查等。

2.2.5 數(shù)據(jù)入庫

數(shù)據(jù)入庫，即將本地更新后的臨時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，填補(bǔ) “數(shù)據(jù)歸檔”環(huán)節(jié)形成的“數(shù)據(jù)空白區(qū)”，最終完成地形圖數(shù)據(jù)更新入庫。

3 地形圖數(shù)據(jù)更新入庫的實現(xiàn)

根據(jù)上述設(shè)計的數(shù)據(jù)更新方法，在“數(shù)字惠州”地理空間框架建設(shè)過程中，基于空間數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)了地形圖數(shù)據(jù)的更新入庫。其主要包括3方面內(nèi)容：

建立代碼對照表（見表1），可以對代碼進(jìn)行增加、刪除、修改等維護(hù)，以及建立新的對照表。

實現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫檢查（見圖3），檢查時自動為每個被檢查地形圖數(shù)據(jù)文件產(chǎn)生一個日志文件（見圖4）及錯誤數(shù)據(jù)文件，日志中詳細(xì)記錄每個層中存在錯誤的要素及錯誤類別，錯誤數(shù)據(jù)文件存儲存在錯誤的圖層及地物要素。

圖3 數(shù)據(jù)檢查示意圖

實現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新入庫功能，首先根據(jù)數(shù)據(jù)更新范圍，提取要被更新的數(shù)據(jù)（見圖5），建立臨時數(shù)據(jù)庫，并歸檔；然后進(jìn)行離線數(shù)據(jù)更新、接邊（見圖6）；最后提交數(shù)據(jù)更新結(jié)果入庫，形成最終更新數(shù)據(jù)庫。

圖5 被提取的要素

圖6 數(shù)據(jù)離線更新、接邊

4 結(jié) 語

通過“數(shù)字惠州”地理空間框架的實施，所設(shè)計的地形圖數(shù)據(jù)更新入庫方法在空間數(shù)據(jù)管理平臺上取得了較好的應(yīng)用效果，基本實現(xiàn)了將不同編碼標(biāo)準(zhǔn)、不規(guī)則更新范圍的地形圖數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的功能，實現(xiàn)地形圖數(shù)據(jù)日常更新入庫，保持基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性。但對歸檔的歷史數(shù)據(jù)如何應(yīng)用，實現(xiàn)地物變化的對比、回溯，需要進(jìn)一步研究。

[1]朱宏斌，陸海英，盛琦，等.城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新方案研究[J].測繪通報，2011(1):25-27

[2]侯育紅.1∶25萬地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)的理論與實踐[D].西安：長安大學(xué)，2007

[3]錢育華.數(shù)字城鎮(zhèn)的數(shù)據(jù)更新[J].地球信息科學(xué)，2002(3):64-67

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

[5]閆會杰，呂志勇，張建平.矢量數(shù)據(jù)入庫后的接邊處理[J].測繪技術(shù)裝備，2011(3):56-57

[6]劉允，劉陽，楊釗.大比例尺地形圖數(shù)據(jù)接邊程序設(shè)計與實現(xiàn)[J].城市勘測，2012(1):66-67

[7]廖振環(huán)，左志迸，魏德照.DLG數(shù)據(jù)接邊檢查的設(shè)計與實現(xiàn)[J].地理空間信息，2009，7(4):61-62