廣州南沙勘測(cè)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案探討

[摘要]文章以南沙地區(qū)勘測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建立為依托，為南沙開(kāi)發(fā)區(qū)城市規(guī)劃地理信息綜合應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的、動(dòng)態(tài)更新的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)接口。

[關(guān)鍵詞]GIS；GPS；DR，G勘測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)；基礎(chǔ)地理信息；廣州南沙

[作者簡(jiǎn)介]李煉鋒，廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州，511458

[中圖分類號(hào)]TP393

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文童編號(hào)]1007-7723(2009)09-0047-0003

一、引言

南沙處于珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)的幾何中心，位于珠江出海口虎門水道西岸，是西江、北江、東江三江匯集之處，東與東莞虎門隔海相望，西連中山市，以南沙為中心，周圍60公里半徑內(nèi)有14個(gè)大中城市。海上距香港38海里，距澳門41海里。

1993年5月12日，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)成立廣州南沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，2002年廣州市委、市政府為了加快南沙開(kāi)發(fā)區(qū)的建設(shè)和發(fā)展，成立了廣州南沙開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)指揮部，按照廣州城市規(guī)劃，南沙規(guī)劃區(qū)范圍包括廣州番禺沙灣水道以南的所有地區(qū)，總面積約797平方公里，其中陸地面積約575平方公里。由廣州南沙開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)指揮部統(tǒng)一規(guī)劃、開(kāi)發(fā)、建設(shè)、管理的南沙開(kāi)發(fā)區(qū)范圍包括其中的黃閣鎮(zhèn)、南沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、靈山鎮(zhèn)東南角、橫瀝鎮(zhèn)、珠江管理區(qū)、萬(wàn)頃沙鎮(zhèn)、番禺區(qū)圍墾公司等區(qū)域，總面積約536平方公里，陸域面積約330平方公里。按照規(guī)劃，南沙地區(qū)將發(fā)展為集物流產(chǎn)業(yè)、鄰港產(chǎn)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)為一體的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)基地。

二、軟件平臺(tái)

地理信息系統(tǒng)的建立是一項(xiàng)復(fù)雜、艱巨的工程，它涉及到大量的財(cái)力、人力、物力的投入。為此，我們本著“總體設(shè)計(jì)、長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮、面向應(yīng)用、近期見(jiàn)效”的指導(dǎo)思想，選擇視圖功能很強(qiáng)的Mapinfo軟件作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，運(yùn)用MapinfoMapX控件和Visual Basic6.0編程語(yǔ)言進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，與各職能部門和生產(chǎn)部門緊密結(jié)合，以解決實(shí)際問(wèn)題為主，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的實(shí)用性、可擴(kuò)展性。以大型GIS與地球數(shù)字產(chǎn)品的空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)為理論依據(jù)，采用全新的GIS技術(shù)路線，能夠迅速地以DRG形式結(jié)構(gòu)化集成某區(qū)域全部地圖及相應(yīng)資料圖件，并可按用戶所需精度和使用習(xí)慣在多比例尺地圖上進(jìn)行專業(yè)數(shù)據(jù)的目標(biāo)化操作，滿足城市規(guī)劃的總體規(guī)劃和詳細(xì)規(guī)劃設(shè)計(jì)的需要。它不僅具有一般的GIS的數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、管理、分析、查詢及輸出功能，還能與MIS、GPS、RS(遙感)、InterNet、移動(dòng)通訊等先進(jìn)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮地理信息的各項(xiàng)效能，將Mapinfo制定成有自己應(yīng)用目標(biāo)和風(fēng)格的南沙開(kāi)發(fā)區(qū)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)(勘測(cè)信息系統(tǒng))。

三、系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)路線

(一)系統(tǒng)組成

根據(jù)用戶的使用需求，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系如圖1所示。

(二)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)組織和系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

廣州市南沙開(kāi)發(fā)區(qū)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)(勘測(cè)信息系統(tǒng))數(shù)據(jù)庫(kù)包含控制測(cè)量子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)地圖子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、建設(shè)工程測(cè)量子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、工程地質(zhì)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、城市三維景觀子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)(見(jiàn)圖2)，集成了廣州市1:10000地形圖、南沙開(kāi)發(fā)區(qū)1:2000以及1:500地形圖和DEM數(shù)據(jù)地圖，這些地圖為各子系統(tǒng)的通用地圖。其邏輯結(jié)構(gòu)為金字塔結(jié)構(gòu)，上面為較小比例尺，下面為大比例尺地圖，各層圖與地面相應(yīng)地區(qū)配準(zhǔn)。通過(guò)系統(tǒng)ID碼將某目標(biāo)的屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)連接在一起。

廣州市南沙開(kāi)發(fā)區(qū)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)(勘測(cè)信息系統(tǒng))內(nèi)嵌GPS、DEM、精密量算、查詢、分析技術(shù)等，具備如下功能(見(jiàn)圖3)。

1、多尺度可視化瀏覽功能。一個(gè)圖層對(duì)應(yīng)一個(gè)比例尺，不同圖層之間可以隨意切換。每個(gè)圖層的所有相鄰圖幅均高精度地?zé)o縫無(wú)疊拼接，使得同一圖層中所有地圖拼接成一個(gè)完整平面。各圖層均可進(jìn)行任意方向連續(xù)平滑漫游、圖形縮放、鷹眼放大等操作?？梢赃x定顯示比例尺，系統(tǒng)自動(dòng)顯示和隱藏相對(duì)應(yīng)比例尺的地理信息，或者通過(guò)對(duì)同一位置同時(shí)打開(kāi)不同比例尺圖層和多窗口全區(qū)域連續(xù)平滑漫游的方法實(shí)現(xiàn)多尺度可視化瀏覽功能。

2、各層次矢柵圖準(zhǔn)確疊加或分離。系統(tǒng)提供對(duì)矢量、柵格數(shù)據(jù)的顯示控制，如只顯示柵格地圖，或只顯示矢量地圖，或同時(shí)顯示矢柵數(shù)據(jù)。

3、矢量數(shù)據(jù)輸入功能。工程測(cè)量或標(biāo)準(zhǔn)地形圖數(shù)據(jù)按所需精度或比例尺跨圖幅標(biāo)繪。實(shí)體按點(diǎn)、線、面等特征符號(hào)在不同比例尺地圖上標(biāo)繪并納入同一矢量數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，實(shí)體分類編碼可由用戶自定義或使用缺省定義，可自定義符號(hào)庫(kù)，并動(dòng)態(tài)擴(kuò)張。

4、可視化刪除、編輯矢量數(shù)據(jù)功能和多媒體掛接、編輯功能。專業(yè)實(shí)體可以貼附多個(gè)圖、文、聲、像多媒體數(shù)據(jù)，刪除、編輯、播放方便。

5、多種方式查詢、顯示和輸出功能。查詢采用SQL標(biāo)準(zhǔn)，如按名稱、符號(hào)或其他屬性查詢目標(biāo)，按圖名、坐標(biāo)、工程名稱或編號(hào)或其他屬性查詢地圖，實(shí)現(xiàn)圖形。屬性雙向查詢；提供準(zhǔn)確、通配和模糊查詢模式，查詢結(jié)果為規(guī)范子庫(kù)，便于二次開(kāi)發(fā)；具有閃爍、聲音提示等輔助瀏覽手段顯示查詢結(jié)果，利用顯示、繪圖、報(bào)表打印等手段，將查詢結(jié)構(gòu)以圖形或表格形式顯示、輸出。

6、精密量算功能。提供在不同比例尺地圖上的跨圖幅長(zhǎng)度、面積等幾何特征量算，度量空間采用地球橢球體幾何系統(tǒng)。

7、GPS功能。提供GPS控制網(wǎng)管理與應(yīng)用功能，根據(jù)用戶需要，控制點(diǎn)可以在北京坐標(biāo)系、廣州市城建坐標(biāo)系和經(jīng)緯度之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。內(nèi)嵌GPS實(shí)時(shí)導(dǎo)航功能，可以采集運(yùn)動(dòng)軌跡和點(diǎn)狀要素，具有多層次GPS數(shù)據(jù)接收、位置及狀態(tài)顯示能力，可以矢量地圖為背景進(jìn)行車輛GPS導(dǎo)航，在工程測(cè)量、放線、驗(yàn)收等工作中對(duì)控制點(diǎn)的定位與確定提供極大的方便。此外，接收的GPS數(shù)據(jù)可以存入矢量數(shù)據(jù)庫(kù)中，經(jīng)過(guò)編輯、符號(hào)化后，對(duì)矢量地圖進(jìn)行更新。

8、分析應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)空間拓?fù)潢P(guān)系查詢、緩沖區(qū)分析、疊置分析、統(tǒng)計(jì)分析，其中三維分析功能，可以通過(guò)建立的南沙開(kāi)發(fā)區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)字高程模型(DEM)，進(jìn)行模擬飛行、三維量測(cè)、可視域計(jì)算等多種地形三維分析，為城市規(guī)劃提供極大的方便。

四、結(jié)論

本系統(tǒng)在建設(shè)路線上，采用數(shù)字柵格地圖(DRG)為地理空間背景，專業(yè)信息為矢量數(shù)據(jù)的矢柵一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，專業(yè)矢量信息按需隨時(shí)矢量化入庫(kù)，從而避免矢量化地形圖全要素的大量工作，使系統(tǒng)建設(shè)效率大大提高。特別是城市規(guī)劃設(shè)計(jì)專業(yè)，并不需要分析所有的地形要素，對(duì)于大多數(shù)地形要素的使用只是將它作為專業(yè)實(shí)體定位的參考背景。所以，可以利用柵格地圖獲取簡(jiǎn)便、快速的特點(diǎn)，將它作為地理空間背景，需要進(jìn)行分析和查詢的實(shí)體隨時(shí)矢量化，充分利用地圖已有的豐富信息，在沒(méi)有現(xiàn)成矢量數(shù)據(jù)的情況下，快速高效地完成城市規(guī)劃設(shè)計(jì)等工作。

地形可視化和GPS導(dǎo)航功能是本系統(tǒng)的一個(gè)亮點(diǎn)。系統(tǒng)內(nèi)嵌地形三維分析和GPS導(dǎo)航功能，并將數(shù)字柵格地圖、專業(yè)矢量數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)及其處理都建立在統(tǒng)一的空間數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上，二維、三維、GPS功能渾然一體。

系統(tǒng)采用無(wú)縫無(wú)疊技術(shù)和基于橢球面幾何系統(tǒng)的精密量算技術(shù)，完全做到各圖幅之間的無(wú)縫拼接，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性與完整性；采用參考橢球面幾何空間作為度量空間，確保了量測(cè)精度。

系統(tǒng)易動(dòng)態(tài)擴(kuò)張，容量?jī)H受硬件限制。