1：2000地形圖數(shù)據(jù)獲取與建庫的體會

周昌建

【摘 要】地形圖數(shù)據(jù)庫是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，是數(shù)字城市建設(shè)的基礎(chǔ)，本文簡要地介紹了基于數(shù)字?jǐn)z影測量工作站、MicroStation V8、ArcGIS等軟件的1：2000地形圖數(shù)據(jù)獲取，入庫預(yù)處理和數(shù)據(jù)庫入庫建設(shè)的過程及體會。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)獲取；數(shù)據(jù)編輯；入庫預(yù)處理；數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建

1.引言

地形圖數(shù)據(jù)庫是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，是以收集、處理和管理空間數(shù)據(jù)及與地形圖有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)為主要內(nèi)容的一種空間數(shù)據(jù)管理體系[1]，是數(shù)字城市建設(shè)的基礎(chǔ)，本文結(jié)合工作實際簡要介紹了利用MicroStation V8和ArcGIS軟件平臺進行1：2000地形圖數(shù)據(jù)庫的建設(shè)過程。

2.數(shù)據(jù)獲取與建庫的工作流程

根據(jù)GB/T 20257.1-2007《國家基本比例尺地圖圖式的第1部分：1：500 1：1000 1：2000地形圖圖式》（以下簡稱圖式）、《城市基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》對城市中的各種地類要素進行圖層、編碼及屬性字段的設(shè)計，1：2000地形圖數(shù)據(jù)庫建立的具體工作流程見圖1。

3.數(shù)據(jù)獲取

采用全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站JX-4或基于MicroStation V8環(huán)境的全數(shù)字?jǐn)z影測量立體采編系統(tǒng)進行立體采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獲取的技術(shù)路線為：內(nèi)業(yè)判繪、調(diào)繪、補測、內(nèi)業(yè)立體補測與修改。

內(nèi)業(yè)判繪：在數(shù)字?jǐn)z影測量工作站對原始航空影像進行內(nèi)定向、相對定向和絕對定向后，生成核線立體模型，在此基礎(chǔ)上進行立體測繪，測繪結(jié)果按地物類編碼直接儲存在Microstation V8環(huán)境中。按照1：2000比例尺地形圖的要求進行數(shù)據(jù)采集，內(nèi)容包括：交通、水系、居民地、植被、管線等要素。采集的一般原則為：先采集較高的地物再采集較低的地物，先采集居民地后采集水系和交通，最后是植被和管線。采集時要求定位準(zhǔn)確，每個要素應(yīng)賦予正確的代碼、層、線型、顏色等信息，采集時應(yīng)注意以下幾點：（1）恢復(fù)立體模型后，應(yīng)對立體模型進行巡視檢查，像對間的地物接邊差不應(yīng)大于地物點平面位置中誤差的兩倍；（2）不能超控制面積測繪；（3）正規(guī)的房子盡量按正交方式采集；（4）單線河流從上游向下游測繪；（5）河流、道路等線狀地物拐角要求圓滑，過渡自然；（6）河流區(qū)分有灘陡岸和無灘陡岸，有灘陡岸時水涯線一般按常水位采集，無灘陡岸時水涯線一般采集在無灘陡岸上棱線位置；（7）湖泊、水庫等水體邊線一般按常水位采集，池塘邊線一般沿塘坎邊緣線采集；（8）圖內(nèi)完整的面狀地物用相應(yīng)封閉線采集；（9）有向線一般以右傾法則測繪，如圍墻、坎等。

調(diào)繪：在MicroStation V8軟件平臺下，將內(nèi)業(yè)判繪的圖形數(shù)據(jù)與正射影像圖像疊加，打印疊加的圖形，形成外業(yè)調(diào)繪底圖，進行全野外調(diào)繪，內(nèi)容主要包括：調(diào)繪房屋層次，量測房檐改正數(shù)據(jù)，注記在合適處；調(diào)繪管線，對電力線和通信線等進行判讀描繪；調(diào)繪道路，量注道路的寬度（包括公路鋪面與路基線之間的距離），核實與補調(diào)道路名和道路等級等信息；核實與補調(diào)地名、單位名、比高、地物的性質(zhì)、山上的植被高度等；補繪或改正內(nèi)業(yè)判錯的地物、地貌符號等，刪除實地已拆除或破壞以及不需表示的地物。調(diào)繪應(yīng)注意以下幾點：（1）綜合取舍應(yīng)符合設(shè)計和相應(yīng)規(guī)范要求；（2）外業(yè)調(diào)繪結(jié)束后應(yīng)及時接邊，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并處理；（3）為使調(diào)繪片清晰易讀，應(yīng)盡量按圖式中的符號及要求進行清繪和整飾，確保所表示的各類地物地貌準(zhǔn)確無誤。

補測：對于立體模型上被遮擋的要素和新增地物可以使用全站儀、GPS-RTK或距離交匯法補測。

內(nèi)業(yè)立體補測與修改：外業(yè)調(diào)繪和補測結(jié)束以后，在內(nèi)業(yè)根據(jù)調(diào)繪的內(nèi)容和補測的數(shù)據(jù)對矢量圖進行立體補測與修改，內(nèi)容包括：進行房檐改正、對道路進行修改、對管線進行補測與修改、交會新增地物、對補測的數(shù)據(jù)進行合并、添加注記等。

為保證成圖的質(zhì)量，內(nèi)業(yè)修改好的成圖需按設(shè)計要求的內(nèi)容進行全面檢查，檢查主要包括以下內(nèi)容：（1）平面和高程精度是否符合規(guī)定要求；（2）圖形表達和符號表示是否符合相應(yīng)規(guī)定；（3）綜合取舍是否符合相應(yīng)規(guī)定；（4）要素是否完整，有無差錯漏；（5）各種注記是否正確和符合相應(yīng)的要求，（6）圖幅接邊是否符合相應(yīng)的要求。

4.數(shù)據(jù)編輯

按照圖式、設(shè)計書、數(shù)字地形圖要素分類與代碼等的要求，在我院基于MicroStation V8開發(fā)的數(shù)字地形圖編輯系統(tǒng)上進行編輯。編輯系統(tǒng)的符號庫按以下方法制作：地形圖的符號，一般情況下按圖式劃分為10個類目，綜合起來，可以劃分為點、線、面三個大類：（1）點狀符號制作，參照MicroStation V8中建立單元的步驟和方法創(chuàng)建，創(chuàng)建后給每一個符號單元一個獨立的名稱，然后存入一個后綴為cel的單元庫中，這個單元庫，就是點狀地形圖符號庫。（2）線狀符號在MicroStation V8中以自定義線型的形式來制作，線狀符號庫的構(gòu)成以線型集合為參照。按照圖式具體的要求，每一個線型均有一個特定的名稱，然后存入一個特定的后綴為rsc的線型符號庫中。（3）面狀符號可以通過已經(jīng)建立好的點狀符號來進行面域圖案化的生成。因此一般情況，先建立點狀符號庫，然后再按一定的行列間距在一定的面域內(nèi)進行圖案化生成。

數(shù)據(jù)編輯的原則是圖面與建庫兼顧。為了不影響地形圖讀圖效果，兼顧圖面美觀，在精度允許范圍內(nèi)，按照“次要地物避讓重要地物”的原則進行避讓，各種注記、符號以不壓蓋線狀要素為原則標(biāo)注。各種要素應(yīng)按地形圖數(shù)據(jù)庫的要求賦予正確的代碼、屬性等。

1：2000地形圖數(shù)據(jù)編輯總體應(yīng)滿足以下要求：（1）圖外整飾應(yīng)符合設(shè)計要求。（2）數(shù)據(jù)分類與代碼應(yīng)滿足要求。（3）圖面的表達應(yīng)完備、美觀，數(shù)據(jù)承載應(yīng)合理，能客觀的反映測區(qū)現(xiàn)狀。（4）面狀要素（房屋、水塘、獨立地物邊線等）圖形應(yīng)封閉，線狀要素線型連續(xù)，連接地物采用捕捉方式，避免出頭和斷開。（5）高程點和等高線的高程值應(yīng)正確，二者不能產(chǎn)生地理適應(yīng)性矛盾。（6）編輯后各要素的圖形能正確反映實地地物的形態(tài)特征，無變形扭曲，有好的形狀保真度。（7）各要素相關(guān)位置應(yīng)正確，并能正確反映各要素的分布特點及密度特征；對有方向性的要素其數(shù)字化方向必須正確；需連通的地物應(yīng)保持連通；各層數(shù)據(jù)間關(guān)系處理應(yīng)正確，保證數(shù)字線劃地形圖數(shù)據(jù)的邏輯一致性。（8）各種名稱注記、說明注記應(yīng)正確，指示明確，不應(yīng)有錯誤或遺漏。（9）數(shù)字線劃地形圖其線劃應(yīng)光滑、自然、清晰，無抖動、重復(fù)等現(xiàn)象。（10）符號表示應(yīng)符合相應(yīng)比例尺地形圖圖式規(guī)定，符號間應(yīng)保持規(guī)定的間隔，達到清晰、易讀。

5.數(shù)據(jù)庫入庫預(yù)處理

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)在制圖和管理方面存在比較大的差異，在獲取基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)時往往將其細(xì)分，并用相應(yīng)的符號進行表達，為達到美觀制圖的效果，一般需對制圖數(shù)據(jù)進行加工；而管理則需要按空間對象進行管理和分析，為此需根據(jù)應(yīng)用要求對制圖數(shù)據(jù)進行綜合，并提取對象骨架圖形以形成點、線、面來管理，方便應(yīng)用。因此需確定空間數(shù)據(jù)的分層和編碼組織方式，然后對數(shù)據(jù)源按空間對象的點、線、面表達要求進行必要的規(guī)則檢查和編輯，以滿足數(shù)據(jù)建庫的需要[2]。數(shù)據(jù)建庫以前，需要在MicroStation V8環(huán)境中對源數(shù)據(jù)進行編輯與檢查、要素屬性的錄入與檢查。編輯檢查修改好的數(shù)據(jù)作為預(yù)處理的源數(shù)據(jù)

1：2000地形圖數(shù)據(jù)處理的主要技術(shù)過程為：公共邊的處理；懸掛線和重復(fù)線的檢查與處理；拓?fù)錁?gòu)面；點、線、面、注記的層、顏色、線型、符號、線寬、等要素性質(zhì)的符合性的檢查與處理；其它對象要素的處理等。在編輯與處理中，應(yīng)嚴(yán)格按實體的劃分要求將實體區(qū)分為：點、線、面、注記。

數(shù)據(jù)基本滿足制圖需求，但為達到入庫要求，需要補充構(gòu)建對象化的庫體要素和進行屬性錄入等編輯工作，涉及編輯的要素包括控制點、雙線道路中心線、居民地及工礦建筑面、水域面、植被面和等高線、高程點、內(nèi)圖廓、單位名稱標(biāo)注點、地名標(biāo)注點和標(biāo)注線。

然后對圖形進行檢查，檢查的內(nèi)容包括：編碼正確性、屬性完整性、圖層正確性、符號的線型線寬、高程注記、建筑物注記、面狀地物封閉性、復(fù)合線重復(fù)點、接邊檢查等。

6.數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建

6.1 DGN數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GeoDatabase數(shù)據(jù)

將入庫預(yù)處理后的DGN數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ArcGIS的GeoDatebase（*.gdb）數(shù)據(jù)，DLG數(shù)據(jù)分層存儲于GeoDatebase的數(shù)據(jù)集（Dateset）中，數(shù)據(jù)庫庫體及其包含的要素類、各要素類的屬性字段均按相應(yīng)的定義字典進行創(chuàng)建。

DGN數(shù)據(jù)到GDB是一個“數(shù)據(jù)變換”的過程，其涉及數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換（圖形和屬性）、投影轉(zhuǎn)換、代碼體系轉(zhuǎn)換、屬性運算賦值、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、異常數(shù)據(jù)識別與剔除、數(shù)據(jù)自動分類和數(shù)據(jù)集重新組織等操作[3]。

轉(zhuǎn)換前的數(shù)據(jù)應(yīng)嚴(yán)格遵守數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的對應(yīng)關(guān)系，建立轉(zhuǎn)換關(guān)系時不應(yīng)隨意修改編碼規(guī)則和要素代碼。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫可以按照地形圖圖式進行反演，要求DLG將數(shù)據(jù)成果中的各類注記入庫后轉(zhuǎn)換為Annotation類型。為了便于GIS查詢各類名稱注記，名稱注記需要進行對象化處理，名稱注記入庫后轉(zhuǎn)換為具有相應(yīng)代碼的對象點和對象線。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)入過程中，應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)換程序提供的錯誤信息，對數(shù)據(jù)予以檢查，找出分析引起該類錯誤的原因，并對其進行重繪或要素類型轉(zhuǎn)換處理。

為保證數(shù)據(jù)導(dǎo)入前后要素數(shù)目、類型一致，需對轉(zhuǎn)換后的GDB數(shù)據(jù)進行檢查，檢查內(nèi)容主要包括圖層完整性檢查、字段結(jié)構(gòu)與字段值檢查、“飛點”檢查、幾何結(jié)構(gòu)檢查、自相交檢查、邏輯檢查、對象數(shù)量轉(zhuǎn)換前后對比檢查、對象的幾何信息轉(zhuǎn)換前后一致性檢查。

6.2 空間要素屬性自動賦值

將DLG數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫的過程中，需根據(jù)要素的屬性信息和預(yù)先定義的要素歸類法則，將Point、Polyline、Polygon類型的要素提取分類歸入到對應(yīng)的各個要素類中；在轉(zhuǎn)入圖形要素的同時，由程序自動提取生產(chǎn)數(shù)據(jù)要素對應(yīng)的屬性信息，并轉(zhuǎn)入GeoDatebse相應(yīng)要素的屬性字段中，實現(xiàn)空間要素屬性自動賦值。

為保證數(shù)據(jù)導(dǎo)入后要素屬性信息的正確性，需要對對象的屬性信息進行轉(zhuǎn)換前后一致性檢查。

7.結(jié)束語

本文簡單介紹了采用基于數(shù)字?jǐn)z影測量工作站、MicroStation V8、ArcGIS等軟件進行1：2000地形圖數(shù)據(jù)的獲取、編輯、預(yù)處理、建庫等技術(shù)過程中的點滴經(jīng)驗，不足之處敬請指正。

參考文獻：

[1] 李大超，葛文. 城市地形圖數(shù)據(jù)庫的建設(shè)與發(fā)展[J]. 城市勘測， 2004， 04.

[2] 汪建光. 江蘇省宜興市1∶2000數(shù)字地形圖航空攝影測量（三期）項目設(shè)計書[Z].2010.

[3] 毛衛(wèi)華.DGN到Geodatabase數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變換實踐[A].第四屆海峽兩岸GIS發(fā)展研討會暨中國GIS協(xié)會第十屆年會論文集[C] . 2006.