賀勇，賀丹

(重慶市勘測院，重慶 401121)

1 引 言

全要素?cái)?shù)字地形圖是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫最重要的建庫數(shù)據(jù)源。由于當(dāng)前生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)加工、處理和轉(zhuǎn)換的平臺及數(shù)據(jù)組織方式都不盡相同，不能直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，需要針對不同的數(shù)據(jù)情況，采用人工干預(yù)或程序自動處理的方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，形成符合數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字線劃圖成果方能入庫[1，2]。為了同時滿足制圖和建庫的需要，傳統(tǒng)的地圖制圖和空間數(shù)據(jù)建庫需在同一時期生產(chǎn)兩套數(shù)據(jù)，在增加生產(chǎn)成本的同時，也造成了大量數(shù)據(jù)冗余，且難以保證數(shù)據(jù)的一致性[3]。

Geoway軟件平臺提倡建庫、制圖一體化的處理方式，通過骨架數(shù)據(jù)掛符號的方式實(shí)現(xiàn)制圖效果[4，5]，大大提高了生產(chǎn)效率。Geoway能夠進(jìn)行多源空間數(shù)據(jù)的集成處理，它的對照表機(jī)制，能夠建立數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換對應(yīng)關(guān)系，涵蓋數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)表達(dá)和坐標(biāo)系統(tǒng)等，最大限度地實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間圖形、屬性及符號的雙向交換[4，6，7]。按照“先主要地物要素，后次要地物要素；先骨架要素，后局部要素”的原則，對道路、居民地、水系、管線、境界、地貌、植被、附屬設(shè)施及其他要素進(jìn)行編輯，其數(shù)據(jù)處理的主要步驟包括數(shù)據(jù)導(dǎo)入、圖形編輯、屬性編輯、數(shù)據(jù)質(zhì)檢、成果導(dǎo)出等。下面以重慶市 1∶10 000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)入庫為例，介紹利用Geoway進(jìn)行入庫數(shù)據(jù)整理的方法和經(jīng)驗(yàn)。

2 數(shù)據(jù)入庫存在的問題

重慶市現(xiàn)有的1∶10 000全要素?cái)?shù)字地形圖成果由近年完成的 1∶5 000全要素?cái)?shù)字地形圖縮編而來，為Microstation V8的DGN格式，采用2000國家大地坐標(biāo)系，1985國家高程基準(zhǔn)，高斯—克呂格投影，3°分帶，1∶10 000標(biāo)準(zhǔn)分幅，數(shù)據(jù)精度符合《數(shù)字地形圖產(chǎn)品基本要求》(GB/T 17278-2009)。由于數(shù)據(jù)成圖時間跨度長、生產(chǎn)模式多樣、覆蓋面廣、內(nèi)容復(fù)雜，入庫整理難度較大。

根據(jù)建庫要求，入庫數(shù)據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合《基礎(chǔ)地理信息 1∶10 000地形要素?cái)?shù)據(jù)規(guī)范》(GB/T 33462-2016，以下簡稱《數(shù)據(jù)規(guī)范》)。通過對地形圖數(shù)據(jù)的組織方式、采集指標(biāo)、要素完整性、屬性內(nèi)容、分類代碼、表達(dá)方式等方面的情況進(jìn)行分析，存在的問題主要包括：

(1)數(shù)據(jù)組織方式不一致

現(xiàn)有數(shù)據(jù)組織形式較為松散，分層及編碼不完全對應(yīng)，要素分層存在錯誤。

(2)采集指標(biāo)不一致

部分要素與《數(shù)據(jù)規(guī)范》定義的采集指標(biāo)不同。如僅表示了高速、國、省公路邊的干溝，而《數(shù)據(jù)規(guī)范》要求深度大于 1.0 m或長度大于圖上 1.0 cm的均需表示，等等。

(3)要素缺失

《數(shù)據(jù)規(guī)范》要求應(yīng)采集表示，但DLG數(shù)據(jù)中未表示，如地下河段、船閘邊線、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級政府、污水處理廠、立交橋等。

(4)屬性內(nèi)容不完整

部分屬性項(xiàng)存在缺失。除了“分類代碼”“高程”“角度值”字段包含屬性外，各圖層其他字段未包含任何屬性。涉及8個數(shù)據(jù)集、37個圖層、約650類要素均需從地名或分類代碼中提取屬性。

(5)表達(dá)方式不一致

部分要素表達(dá)方式與《數(shù)據(jù)規(guī)范》不一致。如河流流向?yàn)橛邢螯c(diǎn)，《數(shù)據(jù)規(guī)范》要求為中心線；吊車為范圍線構(gòu)面，《數(shù)據(jù)規(guī)范》要求為中心線，等等。

另外，1∶10 000數(shù)字地形圖的要素位置、屬性和幾何表達(dá)與圖面整體布局、制圖整飾密切相關(guān)，要素關(guān)系以圖形壓蓋和制圖符號協(xié)調(diào)處理為主，嚴(yán)格來說仍屬于制圖模型。而《數(shù)據(jù)規(guī)范》要求基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫按照GIS模型存儲，記錄地理實(shí)體要素及其屬性信息，重點(diǎn)在于統(tǒng)計(jì)、分析。因此， 1∶10 000地形圖數(shù)據(jù)建庫除了一般的入庫數(shù)據(jù)處理外，還需進(jìn)行大量的地理要素實(shí)體和要素屬性信息的提取、賦值和重建，才能實(shí)現(xiàn)從制圖模型向GIS模型的轉(zhuǎn)化。

3 入庫整理流程

利用Geoway3.6軟件平臺，采用人工處理為主、程序處理為輔的人機(jī)交互處理方式，主要內(nèi)容包括數(shù)據(jù)清理、查漏補(bǔ)缺、統(tǒng)一數(shù)據(jù)組織、統(tǒng)一表達(dá)方式、地理實(shí)體要素提取、拓?fù)潢P(guān)系處理、屬性賦值等。同時，通過建立基于數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的快速制圖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地形要素?cái)?shù)據(jù)與制圖數(shù)據(jù)一體化存儲，在節(jié)省數(shù)據(jù)庫存儲空間的同時，也滿足了制圖處理和常規(guī)圖形表達(dá)的需求。數(shù)據(jù)整理入庫具體流程如圖1所示。

圖1 地形圖數(shù)據(jù)整理入庫技術(shù)流程

3.1 數(shù)據(jù)清理及查漏補(bǔ)缺

將1∶10 000地形圖數(shù)據(jù)按不同測區(qū)、不同測繪單位、不同年代進(jìn)行清理、歸類，綜合采用程序檢查、人工瀏覽、DGN成果對照等方式發(fā)現(xiàn)丟失的地形地物，并分析原因。對于個別要素丟失情況，制定信息提取流程，直接從原始DGN成果中提取；對于大面積、普遍性丟失情況，或存在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)錯誤、有效范圍錯誤、測區(qū)間未接邊、重大屬性項(xiàng)缺失等嚴(yán)重錯漏的，返還給測繪單位整改后再進(jìn)行整理。

3.2 統(tǒng)一數(shù)據(jù)組織

根據(jù)《數(shù)據(jù)規(guī)范》建立轉(zhuǎn)換模板，自動對數(shù)據(jù)的要素代碼、分層、屬性項(xiàng)定義進(jìn)行規(guī)整。處理前首先建立GIS平臺下的數(shù)據(jù)方案，在分析DGN數(shù)據(jù)與《數(shù)據(jù)規(guī)范》之間關(guān)系基礎(chǔ)上，建立分類代碼轉(zhuǎn)換方案、分層對照方案、屬性項(xiàng)對照方案、格式轉(zhuǎn)換方案，利用軟件自動實(shí)現(xiàn)DGN數(shù)據(jù)到GIS數(shù)據(jù)的分類代碼整理、數(shù)據(jù)層整理、基本屬性整理、格式轉(zhuǎn)換。

(1)數(shù)據(jù)方案：在Geoway中定制圖層、屬性項(xiàng)定義、要素分類代碼及其要素名稱、符號庫，形成數(shù)據(jù)方案模版，便于批量作業(yè)，規(guī)范作業(yè)環(huán)境和成果組織。

(2)分類代碼整理：針對代碼分類之間的差異，設(shè)計(jì)要素代碼對照表和地名代碼對照表，對錯誤分類代碼進(jìn)行修正。

(3)數(shù)據(jù)層整理：按《數(shù)據(jù)規(guī)范》中的數(shù)據(jù)分層與要素分類要求，建立數(shù)據(jù)分層對照方案，將地物要素分門別類放入已定義數(shù)據(jù)層。

(4)基本屬性整理：要素分層整理完成后，按照《數(shù)據(jù)規(guī)范》要求，對要素的屬性項(xiàng)進(jìn)行整理，主要內(nèi)容包括：檢查整理屬性項(xiàng)的名稱是否正確，字段類型是否符合要求，字段長度是否合理，已有屬性項(xiàng)定義是否符合《數(shù)據(jù)規(guī)范》中“屬性項(xiàng)名稱及定義”的要求；檢查已有屬性內(nèi)容是否規(guī)范，數(shù)值是否準(zhǔn)確無異常值，必填屬性項(xiàng)是否缺失等。

(5)格式轉(zhuǎn)換：軟件實(shí)現(xiàn)DGN數(shù)據(jù)到GIS交換格式的自動轉(zhuǎn)換。

3.3 統(tǒng)一表達(dá)方式

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫是“圖庫一體”的數(shù)據(jù)，在滿足數(shù)據(jù)采集的同時，還需確保符號化后圖面效果能與制圖數(shù)據(jù)保持一致。對于分幅存放的制圖數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫成果后，應(yīng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)的表達(dá)方式，確保各類要素符號化正確，尤其是跨圖幅要素的表達(dá)。需重點(diǎn)處理的內(nèi)容包括四個方面：

(1)有向點(diǎn)角度值正確：根據(jù)地形圖圖示基本要求，幾何特征為有向點(diǎn)的要素，方向按順時進(jìn)行旋轉(zhuǎn)計(jì)算。

(2)有向線方向正確：按照線狀要素中心線或定位線表示，保持要素符號主體在前進(jìn)方向的右邊。

(3)范圍線構(gòu)面的拐點(diǎn)信息識別：依比例尺的水利設(shè)施、構(gòu)筑物、交通設(shè)施等均用范圍線構(gòu)面表達(dá)，必須滿足逆時針閉合法則，準(zhǔn)確識別符號化時內(nèi)部拐點(diǎn)信息，才能確保符號的方向、位置正確。對于跨圖幅要素，需在建庫階段合并后提取拐點(diǎn)信息。

(4)“有向線+坡底線”提?。和秶€構(gòu)面要素一樣，對于跨圖幅要素，需在建庫階段圖幅合并后提取，如陡崖、陡石山、露巖地等。

3.4 地理實(shí)體要素提取

地理實(shí)體要素的提取主要包括制圖打斷要素的連接、水系結(jié)構(gòu)線提取、道路中心線提取、房屋、水系、道路等面狀要素提取、定位點(diǎn)/標(biāo)注點(diǎn)提取、地名定位、斷開線要素銜接、反向處理、接邊處理、錯誤或空屬性信息提取、錯誤編碼修正等。水系結(jié)構(gòu)線提取效果如圖2所示。

圖2 水系結(jié)構(gòu)線提取

3.5 拓?fù)潢P(guān)系處理

在處理過程中需始終保持各圖層拓?fù)湟恢滦?，除消除微小面、微小線、多余懸掛、多余偽節(jié)點(diǎn)等基本拓?fù)鋯栴}外，還包括各類要素之間的重復(fù)、壓蓋、點(diǎn)不落線、線相交線等拓?fù)溴e誤，如提取的道路面需與道路邊線保持一致，道路中心線必須在道路面內(nèi)等[8]。利用Geoway提供的數(shù)據(jù)檢查、編輯功能對此類問題進(jìn)行修改。在容差范圍內(nèi)的拓?fù)鋯栴}可以由程序自動處理，其檢查內(nèi)容如圖3所示；超出容差的問題需人為判定后綜合處理。

3.6 屬性賦值

實(shí)體要素提取完畢后，需要將存儲于地名注記、居民地注記、性質(zhì)注記圖層中的要素屬性掛接到幾何要素上，實(shí)現(xiàn)“空間—屬性”的統(tǒng)一。由于處理工作量大，通過屬性賦值處理程序完成，處理界面如圖4所示。首先根據(jù)要素編碼建立實(shí)體要素與屬性編碼間的關(guān)系表，其次設(shè)置查詢范圍及枚舉值，便可自動完成屬性的賦值。根據(jù)賦值的結(jié)果可以對關(guān)系表進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到最佳效果。主要分為以下幾種情況：

(1)對于需從分類代碼中提取的屬性項(xiàng)，通過軟件自動完成對應(yīng)關(guān)系。

(2)對于以幾何特征表示的屬性項(xiàng)，用程序從幾何圖形中提取。

(3)對散落于地名、性質(zhì)注記、數(shù)字注記中的屬性信息，首先通過建立關(guān)系表，利用空間分析功能將地名、性質(zhì)注記、數(shù)字注記分別掛接到各類要素上，而后利用識別功能將不同的屬性分別歸入相應(yīng)的屬性字段中，如圖4所示。注記過于密集的區(qū)域程序可能會判斷錯誤，需人工輔助修改。

圖4 屬性賦值

3.7 圖幅合并接邊

要素處理完成后，需重新生成數(shù)學(xué)基礎(chǔ)線，并進(jìn)行地圖投影、圖幅合并及接邊等。利用FME編制自動接邊程序，并對未接邊的要素進(jìn)行標(biāo)記，以便后期人工查找修改，能夠顯著提高處理效率。

入庫數(shù)據(jù)處理過程中，采取程序自動檢查、人機(jī)交互檢查相結(jié)合的方式對成果進(jìn)行質(zhì)量控制，確保數(shù)據(jù)滿足要求。其中，程序自動檢查主要對數(shù)據(jù)的完整性、結(jié)構(gòu)一致性、屬性代碼的正確性、屬性完整性進(jìn)行檢查；人機(jī)交互檢查主要對要素的綜合取舍、邏輯關(guān)系合理性、編輯精度、屬性正確性、要素多余/遺漏等進(jìn)行檢查，并對程序自動檢查結(jié)果進(jìn)行核實(shí)[9]。

4 結(jié) 語

全要素地形圖數(shù)據(jù)要素種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大，其入庫整理是一個復(fù)雜的過程，關(guān)鍵在于按照數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分類代碼整理、圖層整理、屬性整理、格式轉(zhuǎn)換等。重慶市 1∶10 000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)中，利用Geoway進(jìn)行入庫數(shù)據(jù)整理，通過定制數(shù)據(jù)方案，形成了標(biāo)準(zhǔn)化的處理流程，省去了大量不必要的人工操作步驟，提高了處理效率，降低了建庫成本，且能夠?qū)崟r檢查控制數(shù)據(jù)質(zhì)量，從而使得基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和維護(hù)變得更加簡單。實(shí)踐表明，建庫成果同時兼顧了制圖效果，基本實(shí)現(xiàn)了圖庫一體化，該方法對于今后的建庫和維護(hù)工作，具有一定的借鑒意義。