基于EPS平臺(tái)大比例尺地形圖動(dòng)態(tài)更新方法的應(yīng)用研究

周 磊，趙向陽(yáng)，楊學(xué)峰，邵士成

(濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院，山東濟(jì)南250013)

一、前 言

大比例尺地形圖動(dòng)態(tài)更新是一項(xiàng)基礎(chǔ)性和公益性事業(yè)，廣泛服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、國(guó)防建設(shè)和人們得生活的各個(gè)領(lǐng)域。大比例尺地形圖的動(dòng)態(tài)更新維護(hù)機(jī)制是確?；A(chǔ)地理信息具有現(xiàn)勢(shì)性和時(shí)態(tài)完整性的基礎(chǔ)性、前提性工作[1]。

隨著測(cè)繪地理信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)測(cè)繪成果已經(jīng)跟不上測(cè)繪保障服務(wù)的要求，主要體現(xiàn)在：①采集軟件基于AutoCAD平臺(tái)開發(fā)，需經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)加工方能入庫(kù)，導(dǎo)致入庫(kù)周期長(zhǎng)，達(dá)不到實(shí)時(shí)更新的要求;②數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)變量更新入庫(kù)，重復(fù)勞動(dòng)較多;③圖、庫(kù)分離，數(shù)據(jù)的對(duì)象化、整體化程度低，不利于成果分發(fā)、利用[2]。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市大比例尺地形圖動(dòng)態(tài)更新成圖和入庫(kù)采用不同的操作平臺(tái)，往往造成外業(yè)采集和數(shù)據(jù)庫(kù)更新不能同步進(jìn)行，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性和實(shí)效性在某種程度上滯后于城市的快速發(fā)展。

本文提出了一種大比例尺地形圖“應(yīng)需適時(shí)動(dòng)態(tài)更新”的實(shí)施方法，設(shè)計(jì)提出了動(dòng)態(tài)更新技術(shù)的業(yè)務(wù)模式，確立了更新內(nèi)容的靈性化和更新周期的適時(shí)化，并基于EPS平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了測(cè)量外業(yè)、內(nèi)業(yè)、入庫(kù)更新一體化，減少了入庫(kù)環(huán)節(jié)，縮短了入庫(kù)更新周期。

二、總體思路

大比例尺地形圖動(dòng)態(tài)更新維護(hù)機(jī)制遵循“應(yīng)需適時(shí)更新”總體思路，以“發(fā)現(xiàn)變化→測(cè)定變化→變化分析→更新庫(kù)體→產(chǎn)品服務(wù)”為主線，體現(xiàn)更新內(nèi)容靈性化、更新周期適時(shí)化、更新方式多元化等特點(diǎn)，組織和開展相應(yīng)的信息獲取和處理工作[3]。

圖1 更新流程

三、應(yīng)用的軟件基礎(chǔ)

1．EPS平臺(tái)架構(gòu)

EPS平臺(tái)具有可包容數(shù)據(jù)的4級(jí)組織構(gòu)架(數(shù)據(jù)空間Data Space、數(shù)據(jù)群Data Group、數(shù)據(jù)專題Data Source、數(shù)據(jù)實(shí)體Data Body)，使得不同種類、不同數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、不同尺度的數(shù)據(jù)通過(guò)工作空間集成，可方便快捷地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)投影、疊加顯示輸出等操作。

2．模板控制技術(shù)

數(shù)據(jù)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)性是基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)采集的重要內(nèi)容之一，EPS平臺(tái)通過(guò)模板控制技術(shù)定制標(biāo)準(zhǔn)模板，由模板控制數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量。EPS模板基于Access數(shù)據(jù)庫(kù)表格(FeatureCodeTB(特征碼表)、SymbolScriptTB(符號(hào)描述表)、NoteTemplateTB(注記模板表))分別用于記錄地物要素的空間、時(shí)間、屬性等信息。利用模板控制技術(shù)把數(shù)據(jù)基本的對(duì)象類型和空間信息、基本屬性、擴(kuò)展屬性通過(guò)關(guān)聯(lián)的手段封裝在一個(gè)基于Access數(shù)據(jù)庫(kù)的文件(*．mdt)中，運(yùn)用規(guī)則和符號(hào)描述把地理要素的編碼標(biāo)準(zhǔn)、分層標(biāo)準(zhǔn)、符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)等定義在各自的表中，利用模板來(lái)控制數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，并實(shí)現(xiàn)一套數(shù)據(jù)與不同GIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品的雙向轉(zhuǎn)換[5]。

3．程序二次開發(fā)

EPS平臺(tái)腳本語(yǔ)言遵循VBScript語(yǔ)言編譯規(guī)則，結(jié)合平臺(tái)自帶集成函數(shù)和腳本語(yǔ)言二次開發(fā)，可實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式相互轉(zhuǎn)換，可設(shè)計(jì)開發(fā)出數(shù)據(jù)批量處理、批量導(dǎo)入和輸出、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及修復(fù)等方案，基于程序自動(dòng)化篩選，從質(zhì)量上保證了數(shù)據(jù)空間邏輯一致和屬性的完整性。

四、實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)和方法

1．?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的定制

在參考國(guó)家基本比例尺地形圖圖示第1部分：《1∶500 1∶1 000 1∶2 000 地形圖圖式》(GB/T 20257．1—2007)、《濟(jì)南市基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》2011年修訂、《城市地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBT 18578—2008)等基礎(chǔ)上制定符合實(shí)際需要的城市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在內(nèi)容上依次制定編碼標(biāo)準(zhǔn)、符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、屬性標(biāo)準(zhǔn)、分層標(biāo)準(zhǔn)、交換標(biāo)準(zhǔn)和功能標(biāo)準(zhǔn)，并建立了城市基礎(chǔ)地理信息時(shí)空一體化數(shù)據(jù)模型[4]，EPS平臺(tái)基于模板規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化和表達(dá)，地理要素采用骨架線+屬性+符號(hào)化，保證了數(shù)據(jù)的完整性和合法性。自動(dòng)拓?fù)浼夹g(shù)，對(duì)圖形中出現(xiàn)的相交、重疊、構(gòu)面、懸掛、包含、面閉合等問(wèn)題定制數(shù)據(jù)檢查和修復(fù)方案。平臺(tái)使用“信息映射機(jī)制”，不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)象級(jí)自由映射，更能實(shí)現(xiàn)對(duì)象內(nèi)部信息直接映射到目標(biāo)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)不同格式、不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)格式的相互轉(zhuǎn)換。

2．技術(shù)路線

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新是一項(xiàng)長(zhǎng)期、艱苦的工作，更新主要涉及確定更新策略、變化信息獲取、變化數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)生產(chǎn)、現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)提供等5個(gè)步驟，更新流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)更新主要步驟

3．更新方法

(1)更新原則

目前，城市變化非常快，還不能實(shí)現(xiàn)對(duì)地物、地貌要素進(jìn)行全面及時(shí)的動(dòng)態(tài)更新。隨著信息化測(cè)繪時(shí)代的推進(jìn)，對(duì)大比例尺地形圖動(dòng)態(tài)更新的內(nèi)容、周期、方式等有了新的更高的要求，表現(xiàn)為更新內(nèi)容的靈性化、更新周期的適時(shí)化、更新方式的多元化[3]。因此，應(yīng)組織有限的技術(shù)力量，重點(diǎn)更新對(duì)絕大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)重要的要素。根據(jù)動(dòng)態(tài)更新的特點(diǎn)，其實(shí)施過(guò)程中應(yīng)遵循“分片包干、重點(diǎn)優(yōu)先”的原則。

①分片包干：為提高作業(yè)人員巡視效率，更快、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域，作業(yè)班組應(yīng)固定承擔(dān)更新街區(qū)，班組內(nèi)部人員盡量固定巡視二級(jí)街區(qū);②重點(diǎn)優(yōu)先：作業(yè)班組根據(jù)承擔(dān)街區(qū)的特點(diǎn)劃分重點(diǎn)監(jiān)視對(duì)象，對(duì)絕大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)重要的要素，列為重點(diǎn)監(jiān)視對(duì)象。另外，對(duì)城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)急需的地形圖數(shù)據(jù)，應(yīng)采取急用先測(cè)原則。

(2)更新周期

城市大比例尺動(dòng)態(tài)更新往往采用動(dòng)態(tài)更新和定期更新相結(jié)合的機(jī)制，動(dòng)態(tài)更新的周期為半年至一年，定期更新的周期為3年。

(3)變化信息獲取方式

大比例地形圖動(dòng)態(tài)更新的主要難點(diǎn)在于如何發(fā)現(xiàn)地物、地貌變化。目前，獲取變化信息的主要方式有外業(yè)巡視、建設(shè)工程報(bào)建備案、媒體報(bào)道和高分辨率影像比對(duì)獲得等幾種方式：①外業(yè)巡視應(yīng)利用上周期修測(cè)的地形圖作為調(diào)查的工作底圖。②通過(guò)新聞媒體，重點(diǎn)關(guān)注近期城建情況，獲得開工或完工信息。③ 通過(guò)規(guī)劃、國(guó)土、城建等部門的建設(shè)工程報(bào)建備案記錄，獲取施工信息。④將待修測(cè)的線劃和高分辨率影像的疊加，進(jìn)行比對(duì)，獲取變化區(qū)域的地物、地貌。實(shí)現(xiàn)對(duì)局部區(qū)域地物、地貌的快速更新，縮短更新周期。

目前利用分辨率較高、現(xiàn)勢(shì)性較強(qiáng)的影像資料與線劃圖比對(duì)結(jié)合人工巡視是變化信息獲取的一種常用快捷方法如圖3所示。

圖3 高分辨率影像數(shù)據(jù)比對(duì)獲取變化信息

(4)地物要素取舍

動(dòng)態(tài)更新主要是對(duì)絕大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)重要的要素發(fā)生變化的及時(shí)更新，通過(guò)制定大比例尺地形圖動(dòng)態(tài)更新技術(shù)規(guī)程，優(yōu)先保證城市建設(shè)所需的重點(diǎn)部件的現(xiàn)勢(shì)性，做到要素的取舍有據(jù)可依，結(jié)合定期更新對(duì)要素的要求完整性，最大限度滿足其時(shí)效性和現(xiàn)勢(shì)性。

(5)數(shù)據(jù)采集

補(bǔ)測(cè)新建的住宅樓群或獨(dú)立高大的建筑物，已變化的較復(fù)雜的地貌，均應(yīng)先施測(cè)圖根控制點(diǎn)，再采用全站儀采集坐標(biāo)的方式進(jìn)行修測(cè)。當(dāng)局部區(qū)域地物變動(dòng)不多時(shí)，可利用經(jīng)校核的地物點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，但修測(cè)后的地物點(diǎn)不能再作為修測(cè)新地物的依據(jù)。

修測(cè)時(shí)，如發(fā)現(xiàn)原數(shù)據(jù)中已有地物、地貌、注記、分層有明顯錯(cuò)誤或粗差時(shí)，應(yīng)進(jìn)行糾正。更新地物與原地物銜接時(shí)，應(yīng)協(xié)調(diào)好更新地物與原地物的關(guān)系，保持要素間相互位置關(guān)系的正確性。

(6)質(zhì)量檢查

基于EPS平臺(tái)提供的質(zhì)量檢查空間模型，通過(guò)規(guī)則和腳本語(yǔ)言編譯，定制出符合生產(chǎn)實(shí)際的數(shù)據(jù)質(zhì)檢和修復(fù)方案，對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、空間關(guān)系、拓?fù)潢P(guān)系、注記、等高線等方面進(jìn)行了較為全面的檢查，為了保證對(duì)象完整性，重點(diǎn)進(jìn)行要素GUID重復(fù)性檢測(cè)[6]，檢查后的數(shù)據(jù)符合地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)，如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)質(zhì)檢

(7)數(shù)據(jù)庫(kù)增量更新

EPS平臺(tái)采用了支持統(tǒng)一模版的GIS控件技術(shù)，使存儲(chǔ)為GIS數(shù)據(jù)的信息與圖形保持統(tǒng)一，與其他地理信息系統(tǒng)不存在轉(zhuǎn)換，只存在存儲(chǔ)，因此更加符合信息化思想[7]，數(shù)據(jù)庫(kù)更新方法采用增量式更新方式，采用平臺(tái)SDE更新管理模塊能較輕松的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的瀏覽、上傳、下載，更新入庫(kù)，更新流程如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)庫(kù)增量更新

五、結(jié)束語(yǔ)

本文提出了城市大比例尺地形圖的動(dòng)態(tài)更新實(shí)施方法，通過(guò)有針對(duì)性地、適時(shí)地跟蹤修測(cè)城市主要重點(diǎn)部件，積極有效地探索變化信息獲取方法，并結(jié)合EPS平臺(tái)規(guī)則和模板控制技術(shù)制定出圖庫(kù)一體化更新操作系統(tǒng)，基于模板控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)一套數(shù)據(jù)不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，保證了數(shù)據(jù)的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化，減少了入庫(kù)環(huán)節(jié)，提高了工作效率。

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