趙文波，萬麗娟，陳國斌

(廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060)

1 引 言

隨著社會經(jīng)濟建設的不斷發(fā)展，城市測量任務日益繁重，如何將獲取的地理信息數(shù)據(jù)及時更新到城市空間數(shù)據(jù)庫中，并建立快捷、經(jīng)濟的動態(tài)入庫更新模式，進而實現(xiàn)政務地理信息服務平臺、公眾服務地理信息平臺的空間信息快速發(fā)布與共享，是信息化測繪體系要解決的重要問題。

目前，廣州市已經(jīng)充分認識到解決這一問題的迫切性，并提出了相應的解決辦法：2007年，提出了針對1∶500、1∶2 000、1∶5 000的“1、2、3、5”動態(tài)更新機制；2011年，引入了實時動態(tài)更新機制，將更新與城市日常規(guī)劃測量、竣工測量有機結合起來，完成一宗立即入庫一宗，至2015年累計完成三千多宗，一定程度上保證了地理數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，然而整體效果并不是很理想。現(xiàn)行的更新模式主要是基于圖幅進行的，弊端在于：①范圍線隨意，沒有統(tǒng)籌考慮基礎地形圖年度更新等問題，跨圖幅或地塊的要素往往被打斷，要素的連續(xù)性和完整性無法表征，帶來了巨大的數(shù)據(jù)整理工作量，如接邊、數(shù)據(jù)檢查等；②時間基準不夠統(tǒng)一、外業(yè)作業(yè)平臺比較分散，出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、只出不進等問題，造成一定程度更新障礙，導致了生產(chǎn)效率下降。

基于此，本文在常規(guī)實時動態(tài)更新基礎上，提出了網(wǎng)格化處理的概念，將地理空間區(qū)域?qū)嵭芯W(wǎng)格劃分，更新模式基于單元網(wǎng)格進行，充分發(fā)揮日常工程數(shù)據(jù)在基礎地形圖動態(tài)更新的作用以及在日常工程充分利用基礎地形圖的數(shù)據(jù)，減少重復測繪，提高作業(yè)效率，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

2 網(wǎng)格化動態(tài)更新機制

2.1 網(wǎng)格單元概念

網(wǎng)格單元是摒棄以往圖幅概念，按照現(xiàn)狀路網(wǎng)和自然水域，結合面積大小等級將城市地理空間進行網(wǎng)格劃分，構成的每一個拓撲多邊形即為一個網(wǎng)格單元，每一宗測量項目的更新入庫必須以網(wǎng)格為基礎進行。

2.2 動態(tài)更新平臺

網(wǎng)格化動態(tài)更新，是基于EPS平臺實現(xiàn)的。EPS平臺是以數(shù)據(jù)庫為核心的一體化解決數(shù)據(jù)各項處理的綜合信息系統(tǒng)，其匯集了基礎空間地理信息的采集、錄入、處理、深加工、建庫、管理、數(shù)據(jù)更新、制圖等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，以面向?qū)ο蟮姆椒ǎ谕ㄓ藐P系型數(shù)據(jù)庫的圖形屬性一體化管理，實現(xiàn)基礎地理信息各生產(chǎn)環(huán)節(jié)流程化的整體解決[3]。

EPS平臺遵循從底至上的模塊化設計思想，按功能區(qū)分共有6個層次：數(shù)據(jù)接口層、數(shù)據(jù)管理層、通用功能層、專業(yè)功能層、工程管理層、應用程序?qū)右约叭謹?shù)學函數(shù)庫與控件庫。實現(xiàn)了諸如數(shù)據(jù)庫接口、數(shù)據(jù)管理、繪圖、編輯、顯示、打印、人機交互等作為一個基礎平臺所不可缺少的基本功能[4]。其核心技術是信息映射機制，可用腳本語言擴展數(shù)據(jù)處理功能，實現(xiàn)專屬功能的自動化應用。

2.3 動態(tài)更新機制

網(wǎng)格化動態(tài)更新其實質(zhì)是一個入庫的過程，最終數(shù)據(jù)形成ArcSDE數(shù)據(jù)庫。其更新機制是基于現(xiàn)狀路網(wǎng)、水域建立網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，以網(wǎng)格為單元進行地形數(shù)據(jù)的調(diào)用和存儲，在數(shù)據(jù)庫管理軟件平臺上建立數(shù)據(jù)庫庫體，并按照基礎地理空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)標準的要求，建立各屬性表并配置數(shù)據(jù)庫，包括數(shù)據(jù)字典及各種分類代碼，按照一定的原則入庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少重復測繪[5]。

(1)數(shù)據(jù)庫建庫

數(shù)據(jù)庫建庫的首要工作是建立網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，基于現(xiàn)狀路網(wǎng)、水域劃分網(wǎng)格，結合面積大小等級將地理空間進行網(wǎng)格劃分，構成的每一個拓撲多邊形即為一個網(wǎng)格單元。網(wǎng)格單元的屬性信息包括位置、大小、編碼等等，數(shù)據(jù)庫以網(wǎng)格為單元進行地形數(shù)據(jù)的調(diào)用和存儲。

下一步，在數(shù)據(jù)庫管理軟件平臺上建立數(shù)據(jù)庫庫體，并按照基礎地理空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)標準的要求，建立各屬性表并配置數(shù)據(jù)庫。在ArcSDE中建立 1∶500、1∶2 000基礎地理信息數(shù)據(jù)庫，即按廣州市 1∶500、1∶2 000基礎地理信息模板.mdb中定義的編碼、分層、屬性、符號等標準，在ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建相應的要素集、要素類等[6，7]。

根據(jù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，生成入庫模板，數(shù)據(jù)庫連接設置，圖層創(chuàng)建，用戶管理。庫體的建立、圖層的創(chuàng)建、修改，必須在用戶管理模塊進行用戶權限的確認后才能生效。用戶權限的確認包括修改用戶的角色、圖層的可控性及顯示與否。只有系統(tǒng)管理員才能進行數(shù)據(jù)庫的入庫、更新等操作。

(2)建立數(shù)據(jù)字典及分類代碼表

數(shù)據(jù)字典和分類代碼表涉及統(tǒng)一數(shù)據(jù)更新標準的問題。

建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典包括基礎地理數(shù)據(jù)分層、顏色對應表，屬性項數(shù)據(jù)字典等；并應根據(jù)以上數(shù)據(jù)字典建立配置ArcSDE數(shù)據(jù)庫各項屬性表。數(shù)據(jù)編碼應符合當?shù)亟y(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準中的基礎地理數(shù)據(jù)代碼表。

(3)動態(tài)更新基本原則

動態(tài)更新遵循兩個宗旨，網(wǎng)格單元和數(shù)據(jù)共享。具體來說：①以網(wǎng)格為單位進行數(shù)據(jù)更新，盡可能減少接邊工作量，同時確保網(wǎng)格單元的完整性，網(wǎng)格單元內(nèi)更新的地形要素必須100%接邊；②實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少重復測繪，避免“二次作業(yè)”，利用日常規(guī)劃管理測量成果地形圖更新 1∶500基礎數(shù)據(jù)庫。

具體的測量工程基于網(wǎng)格的動態(tài)更新，涉及網(wǎng)格單元、工程作業(yè)范圍、地形變化范圍、更新區(qū)域4種區(qū)域，具體如圖1所示：

圖1 動態(tài)更新四種區(qū)域關系圖

其中，網(wǎng)格單元，用于數(shù)據(jù)的下載和更新入庫，相對固定，此區(qū)域主要用于控制下載數(shù)據(jù)范圍和接邊界限，用戶不直接操作；工程作業(yè)范圍，用于標識工程要求的作業(yè)范圍，此范圍不能直接上傳數(shù)據(jù)庫用于下載數(shù)據(jù)，工程作業(yè)范圍在更新后的edb數(shù)據(jù)中增加，更新入庫時則直接入到庫里了，主要用于輔助檢查和統(tǒng)計工作量；地形變化范圍，用于標識外業(yè)或內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)的地形有變化的范圍，可以在更新后的edb數(shù)據(jù)中增加，也可以在范圍線系統(tǒng)中增加，并錄入地理信息；更新區(qū)域，用于下載數(shù)據(jù)及更新入庫，與網(wǎng)格單元一致，不能直接上傳數(shù)據(jù)庫，必須由專業(yè)部門授權后系統(tǒng)通過腳本自動上傳數(shù)據(jù)庫。

動態(tài)更新一般先確定“工程作業(yè)范圍”和“地形變化范圍”，并檢查入庫數(shù)據(jù)的標準性，包括數(shù)據(jù)的接邊、沖突處理、數(shù)據(jù)標準，并統(tǒng)計工作量。其基本原則一般有：

(1)信息化原則：即整理、存儲點、線、面空間要素的定位點、定位線、骨架線、輪廓線，舍棄用于圖式符號表示的輔助線劃。

(2)圖屬一體化原則：即空間要素及其屬性一體化采集、一體化存儲。

(3)對象完整性原則：即保持地物等空間對象的整體性、完整性。

(4)標準化原則：按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準嚴格執(zhí)行。

2.4 動態(tài)更新流程

所有基礎地形圖數(shù)據(jù)最終將以ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫的形式存儲。更新入庫總體流程如圖2所示：

具體說來包含以下4點：

(1)在基礎測繪平臺中打開待入庫EDB文件，并確定待入庫的EDB數(shù)據(jù)范圍。該范圍的確定對提高入庫的效率至關重要，系統(tǒng)在入庫時，自動將EDB中的數(shù)據(jù)與后臺空間數(shù)據(jù)庫中該范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行比較，而不是后臺數(shù)據(jù)庫中的所有地物要素。

(2)以系統(tǒng)管理員身份登錄并啟動“SDE更新管理”模塊：為了確保整個基礎地理空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)安全，系統(tǒng)設定了相應的權限，只有系統(tǒng)管理員才能登錄和啟動“SDE更新管理”模塊，并進行數(shù)據(jù)的更新。

(3)執(zhí)行菜單命令“SDE管理”→“數(shù)據(jù)檢測入庫(EPS→SDE)”，對待入庫的數(shù)據(jù)進行沖突檢測：系統(tǒng)將待入庫的edb數(shù)據(jù)與后臺空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行比較，并自動計算出新增的、修改的、刪除的地物要素數(shù)量，如果檢測的結果不滿足要求，將數(shù)據(jù)重新返回給作業(yè)組進行檢查修改。

(4)執(zhí)行菜單命令“SDE管理”→“更新區(qū)域入庫(EPS→SDE)”。執(zhí)行該命令，系統(tǒng)將后臺空間數(shù)據(jù)庫中入庫(更新)區(qū)域內(nèi)的原始數(shù)據(jù)寫入歷史庫中，同時將入庫(更新)區(qū)域內(nèi)的新數(shù)據(jù)寫入到現(xiàn)勢庫中，同時生成數(shù)據(jù)入庫日志，完成一次數(shù)據(jù)的入庫更新。

圖2更新入庫總體流程圖

3 實踐應用

3.1 廣州市網(wǎng)格化動態(tài)更新應用

廣州市自2014年底，開始實施基于網(wǎng)格的動態(tài)更新作業(yè)方案。全市范圍內(nèi)網(wǎng)格化動態(tài)更新的總體思路是以 1∶500數(shù)據(jù)更新為基礎，統(tǒng)籌考慮1∶2 000粗編及地圖數(shù)據(jù)庫更新，以便更好地對外提供地理信息服務。如圖3所示：

圖3 地理信息更新流程圖

廣州市網(wǎng)格是以現(xiàn)狀路網(wǎng)和自然水域劃分的，結合實際作業(yè)面積大小，劃分了3萬多個網(wǎng)格單元，主要建成區(qū)的網(wǎng)格面積基本都小于2 km2，分布情況如圖4所示：

圖4 廣州市網(wǎng)格分布圖

經(jīng)過一年的實踐應用，已更新入庫一千多宗工程，對基礎地形數(shù)據(jù)的及時更新及利用有很好的成效，大大縮短了接邊時間，最大程度保證了地形要素的完整性，提高了工作效率。

3.2 南沙自貿(mào)區(qū)精細網(wǎng)格化動態(tài)更新應用

南沙新區(qū)作為國家級新區(qū)、自由貿(mào)易試驗區(qū)，城市建設日新月異，地形地貌變化面積大，變化速度快。為適應城市高速發(fā)展，建設南沙新區(qū)完善的地理信息數(shù)據(jù)庫，南沙區(qū)政府在2012年～2014年主持完成了行政區(qū)域內(nèi)約 522 km2的 1∶500地形圖測繪、約 570 km2的 1∶2 000地形圖測繪，并確定每年進行動態(tài)更新。

以此為背景，全市范圍內(nèi)的網(wǎng)格化由于過大顯然無法滿足要求，基于網(wǎng)格化動態(tài)更新的理念，將南沙測區(qū)作為整個新的地理空間，將項目測區(qū)進行精細化網(wǎng)格劃分。

圖5 南沙自貿(mào)區(qū)次級網(wǎng)格分布圖

以更精細化的現(xiàn)狀路網(wǎng)和自然水域劃分次級網(wǎng)格，結合作業(yè)小組作業(yè)區(qū)域，南沙新區(qū)地形圖更新項目前期構建網(wǎng)格 17 000多個，如圖5所示，網(wǎng)格面積基本都小于 1 km2，以網(wǎng)格為單位進行數(shù)據(jù)更新，盡可能減少接邊工作量，同時確保網(wǎng)格單元的完整性，最終高質(zhì)量、高效率完成項目。

4 結 論

通過近一年廣州市全市范圍的網(wǎng)格動態(tài)更新實踐以及南沙自貿(mào)區(qū)實際項目驗證，空間數(shù)據(jù)庫網(wǎng)格化動態(tài)更新機制具有很強的可行性，不僅為動態(tài)更新做了很好的理論補充，而且在日常工程中充分利用基礎地形圖的數(shù)據(jù)，減少重復測繪，保證空間地理數(shù)據(jù)快捷、高質(zhì)量、高效率動態(tài)更新入庫，大大提高了工作效率，值得推廣應用。