大比例尺地形圖數(shù)據(jù)更新入庫(kù)技術(shù)及其應(yīng)用

雷林輝

（1.惠州市國(guó)土資源信息中心，廣東 惠州 516003）

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)是涉及國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性信息資源，是各類(lèi)地理信息用戶(hù)的統(tǒng)一空間載體，對(duì)促進(jìn)各類(lèi)信息化建設(shè)與應(yīng)用能夠起到積極的作用[1,2]。通過(guò)“數(shù)字惠州”地理空間框架項(xiàng)目的建設(shè)，惠州市基本建成了全市統(tǒng)一的、權(quán)威的、標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，其應(yīng)用面廣，為政府部門(mén)、企事業(yè)單位、社會(huì)組織提供了多種地理信息服務(wù)與應(yīng)用。而基礎(chǔ)地理信息得以在全市推廣應(yīng)用的生命力在于其數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性[3]?！皵?shù)字惠州”地理空間框架基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)更新的主要數(shù)據(jù)來(lái)源是惠州市各單位采集的大比例尺地形圖測(cè)繪成果，包括大范圍的測(cè)繪項(xiàng)目或小范圍的修補(bǔ)測(cè)采集的地形圖數(shù)據(jù)，因此如何實(shí)現(xiàn)將大比例尺地形圖更新到基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中是惠州市地理空間框架建設(shè)需要解決的問(wèn)題。

1 地形圖數(shù)據(jù)更新存在的問(wèn)題

惠州市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新的地形圖數(shù)據(jù)來(lái)源有多種方式，既包括大范圍的地形圖測(cè)繪項(xiàng)目所采集的成果，又包括由國(guó)土、規(guī)劃、水利等部門(mén)所采集的小范圍修補(bǔ)測(cè)成果，其更新入庫(kù)具有復(fù)雜性。

1.1 編碼標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

編碼是將經(jīng)過(guò)分類(lèi)的信息用適當(dāng)?shù)臄?shù)碼(字符串或數(shù)值)來(lái)表示，也稱(chēng)代碼化[4]。目前各測(cè)繪單位進(jìn)行外業(yè)地形圖測(cè)繪的成圖軟件，大多都采用南方CASS軟件，但由于不同作業(yè)隊(duì)采用的版本不同，從而導(dǎo)致不同測(cè)繪單位提交的地形圖成果的地物代碼不統(tǒng)一，入庫(kù)時(shí)需要對(duì)多個(gè)版本的代碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換，給入庫(kù)工作帶來(lái)難度。

1.2 更新范圍不規(guī)則

除大范圍的地形圖測(cè)繪項(xiàng)目需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分幅外，其他地形圖修補(bǔ)測(cè)通常都依照地物或根據(jù)工作需要，形成相應(yīng)的更新測(cè)繪范圍，更新范圍不規(guī)范，形狀各異，既不是標(biāo)準(zhǔn)化的圖幅范圍，也不是規(guī)則的矩形，從而給地形圖數(shù)據(jù)更新入庫(kù)帶來(lái)難度，尤其是任意范圍更新入庫(kù)時(shí)的地物要素接邊問(wèn)題。

1.3 數(shù)據(jù)組織方式不同

采集的地形圖測(cè)繪成果大多是CAD格式，數(shù)據(jù)組織方式松散，點(diǎn)、線、面定義及分層、編碼沒(méi)有嚴(yán)格的關(guān)系校核，一個(gè)圖層中往往包含許多專(zhuān)題的內(nèi)容，而惠州市建立的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)是符合Geodatabase模型的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)，具有嚴(yán)格的點(diǎn)、線、面及分層、編碼定義與數(shù)據(jù)校驗(yàn)，具有嚴(yán)格的拓?fù)潢P(guān)系，GIS空間數(shù)據(jù)按專(zhuān)題形式分類(lèi)、分層顯示。因此數(shù)據(jù)更新入庫(kù)時(shí)，需要對(duì)CAD格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織，把CAD圖形元素(點(diǎn)、線、多義線、圓、弧、塊、文字等)按專(zhuān)題性質(zhì)分類(lèi)分層[1]，以便使CAD圖形中的一類(lèi)專(zhuān)題對(duì)應(yīng)于GIS中的一個(gè)圖層。

1.4 數(shù)據(jù)比例尺不一致

因業(yè)務(wù)的需要或不同測(cè)繪項(xiàng)目的需求不同，各測(cè)繪單位所采集的地形圖成果采用的比例尺不一致。

2 地形圖數(shù)據(jù)更新入庫(kù)方法設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)更新總體思路

1）規(guī)范采集成果。規(guī)范需要更新入庫(kù)的數(shù)據(jù)：要求有明確的更新范圍界線，即所有采集的地形圖數(shù)據(jù)都應(yīng)有明確的采集范圍；更新范圍內(nèi)，要求全要素?cái)?shù)據(jù)采集，如國(guó)土部門(mén)在地籍測(cè)量時(shí)，除要求采集房屋界線外，也要采集周邊其他地物要素；明確的要素編碼方式，即要素編碼符合所采用的CASS編碼。

2）基于編碼進(jìn)行要素轉(zhuǎn)化，從數(shù)據(jù)要素級(jí)別重組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)為不同比例尺數(shù)據(jù)的每個(gè)圖層要素建立唯一要素代碼，并建立地形圖數(shù)據(jù)中的CASS代碼與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)代碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)CAD文件中的每個(gè)要素轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3）更新最小數(shù)據(jù)集?；谛枰碌臄?shù)據(jù)子集進(jìn)行更新。數(shù)據(jù)庫(kù)中參與更新的數(shù)據(jù)要素應(yīng)盡量少，無(wú)論更新區(qū)域大小是否一致、更新范圍是否規(guī)則，只以需要被更新的要素及與其相接邊的要素建立數(shù)據(jù)子集，參與數(shù)據(jù)更新，其他與數(shù)據(jù)子集無(wú)關(guān)的要素則保持不變。

2.2 數(shù)據(jù)更新方法

基于上述總體思路，在“數(shù)字惠州”地理空間框架建設(shè)時(shí)設(shè)計(jì)了“離線數(shù)據(jù)更新”的方法（見(jiàn)圖1），即所有的數(shù)據(jù)更新都先在本地臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)上完成，然后導(dǎo)入到基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)替換被更新的數(shù)據(jù)。

圖1 數(shù)據(jù)更新流程圖

整個(gè)數(shù)據(jù)更新流程分為數(shù)據(jù)入庫(kù)檢查、建立臨時(shí)庫(kù)、本地更新、數(shù)據(jù)歸檔、數(shù)據(jù)入庫(kù)5個(gè)環(huán)節(jié)。首先對(duì)要更新入庫(kù)的地形圖數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查；然后根據(jù)更新范圍從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取需要被更新的數(shù)據(jù)建立本地臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，在臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上完成數(shù)據(jù)更新；最后將臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔。

2.2.1 數(shù)據(jù)入庫(kù)前檢查

為保證外業(yè)采集的地形圖成果符合更新入庫(kù)的要求，需要在入庫(kù)前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，即根據(jù)采集成圖時(shí)所采用的CASS軟件版本，檢查是否符合相應(yīng)編碼要求；并形成檢查日志，記錄錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，以便對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。數(shù)據(jù)入庫(kù)前檢查的主要問(wèn)題有：

①缺少要素代碼：地形圖數(shù)據(jù)中，某個(gè)地物要素缺少要素代碼；②要素代碼與要素類(lèi)型不對(duì)應(yīng)：地形圖數(shù)據(jù)中某個(gè)地物要素的代碼所表示的要素類(lèi)型與實(shí)際要素類(lèi)型不對(duì)應(yīng)，如 “141121”代碼表示居民地的磚房屋，應(yīng)為閉合面要素類(lèi)型，而實(shí)際圖形未閉合；③要素代碼與CASS編碼標(biāo)準(zhǔn)不對(duì)應(yīng)：地形圖數(shù)據(jù)中某個(gè)地物的要素代碼在對(duì)應(yīng)版本的CASS編碼標(biāo)準(zhǔn)中不存在，因此無(wú)法獲取要素實(shí)際代表的實(shí)體；④沒(méi)有意義的要素信息：地形圖數(shù)據(jù)中某個(gè)地物要素沒(méi)有實(shí)際意義，不需要入庫(kù)，應(yīng)剔除，如草地填充符號(hào)、圖框、極短線等。

2.2.2 建立臨時(shí)庫(kù)

根據(jù)地形圖數(shù)據(jù)更新范圍，從基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中提取需要更新的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)子集），建立本地臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（以下稱(chēng)為臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)），以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)能夠在本地離線更新。建立臨時(shí)庫(kù)的要求如下：提取更新范圍內(nèi)及與更新范圍相接的要素，從基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中提取全要素?cái)?shù)據(jù)，建立的臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)符合Geodatabase模型，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)保持一致。

數(shù)據(jù)提取原理為更新范圍圖層與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行疊加，通過(guò)空間拓?fù)湟?guī)則進(jìn)行分析，獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中各圖層與更新范圍相交、被更新范圍包含的要素（以下簡(jiǎn)稱(chēng)被提取的要素），在本地電腦上建立臨時(shí)庫(kù)（見(jiàn)圖2）。

圖2 數(shù)據(jù)提取與歸檔流程圖

2.2.3 數(shù)據(jù)歸檔

數(shù)據(jù)歸檔，即建立數(shù)據(jù)更新歷史記錄，將基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中當(dāng)前需要被更新的數(shù)據(jù)建立歷史記錄，并刪除庫(kù)中要被更新的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)歸檔原理：“被提取的要素”即為需要?dú)w檔的歷史數(shù)據(jù)，將其存儲(chǔ)到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中；同時(shí)從現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除“被提取的要素”，形成更新范圍的數(shù)據(jù)空白區(qū)。圖2中的“歸檔后的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)”，顯示被提取的要素已從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除，形成空白區(qū)。

2.2.4 本地更新

其主要過(guò)程是實(shí)現(xiàn)將地形圖數(shù)據(jù)更新到所建立的臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并完成數(shù)據(jù)接邊。在本地進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，可以減少與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，避免數(shù)據(jù)更新時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的錯(cuò)誤更改（如出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題、數(shù)據(jù)接邊不完整時(shí)，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤提交）。

首先建立代碼轉(zhuǎn)換對(duì)照表，即建立不同比例尺地形圖數(shù)據(jù)的CASS編碼與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的地物代碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系（見(jiàn)表1），建立源數(shù)據(jù)到目標(biāo)數(shù)據(jù)的圖層名、地物代碼、幾何類(lèi)型的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，需對(duì)不同版本的CASS編碼分別建立地物代碼對(duì)照表；然后進(jìn)行數(shù)據(jù)更新：針對(duì)每個(gè)要更新，根據(jù)代碼轉(zhuǎn)換關(guān)系，自動(dòng)轉(zhuǎn)換到相應(yīng)目標(biāo)圖層，形成對(duì)應(yīng)的地物代碼。更新范圍內(nèi)，地形圖要素轉(zhuǎn)換后，全要素替換；最后進(jìn)行數(shù)據(jù)接邊：更新范圍外的要素需要與更新的地形圖要素接邊，根據(jù)要素類(lèi)型、名稱(chēng)、代碼及位置關(guān)系，逐個(gè)與地形圖要素自動(dòng)接邊，并輔助于人工接邊。

表1 部分地物代碼對(duì)照表（1∶500比例尺地物代碼對(duì)照）

接邊的步驟為：對(duì)于臨時(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)線、面圖層，根據(jù)坐標(biāo)位置和更新范圍，初步找到需要接邊的要素集合；根據(jù)要素代碼判斷對(duì)要素集合哪2個(gè)要素進(jìn)行處理；對(duì)需要進(jìn)行接邊處理的2個(gè)要素，判斷是否滿(mǎn)足接邊條件：屬性是否相同、地物代碼是否一致、幾何位置是否在接邊容差范圍內(nèi)(線和面要素通過(guò)對(duì)位于接邊處的節(jié)點(diǎn)和端點(diǎn)的幾何位置進(jìn)行檢查)；對(duì)滿(mǎn)足要求的2個(gè)要素進(jìn)行接邊[5-7]。完成在本地?cái)?shù)據(jù)更新后，需要對(duì)更新后的臨時(shí)庫(kù)進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容包括拓?fù)錂z查、邏輯一致性檢查和接邊檢查等。

2.2.5 數(shù)據(jù)入庫(kù)

數(shù)據(jù)入庫(kù)，即將本地更新后的臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，填補(bǔ) “數(shù)據(jù)歸檔”環(huán)節(jié)形成的“數(shù)據(jù)空白區(qū)”，最終完成地形圖數(shù)據(jù)更新入庫(kù)。

3 地形圖數(shù)據(jù)更新入庫(kù)的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)更新方法，在“數(shù)字惠州”地理空間框架建設(shè)過(guò)程中，基于空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了地形圖數(shù)據(jù)的更新入庫(kù)。其主要包括3方面內(nèi)容：

建立代碼對(duì)照表（見(jiàn)表1），可以對(duì)代碼進(jìn)行增加、刪除、修改等維護(hù)，以及建立新的對(duì)照表。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫(kù)檢查（見(jiàn)圖3），檢查時(shí)自動(dòng)為每個(gè)被檢查地形圖數(shù)據(jù)文件產(chǎn)生一個(gè)日志文件（見(jiàn)圖4）及錯(cuò)誤數(shù)據(jù)文件，日志中詳細(xì)記錄每個(gè)層中存在錯(cuò)誤的要素及錯(cuò)誤類(lèi)別，錯(cuò)誤數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)存在錯(cuò)誤的圖層及地物要素。

圖3 數(shù)據(jù)檢查示意圖

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新入庫(kù)功能，首先根據(jù)數(shù)據(jù)更新范圍，提取要被更新的數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖5），建立臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并歸檔；然后進(jìn)行離線數(shù)據(jù)更新、接邊（見(jiàn)圖6）；最后提交數(shù)據(jù)更新結(jié)果入庫(kù)，形成最終更新數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖5 被提取的要素

圖6 數(shù)據(jù)離線更新、接邊

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)“數(shù)字惠州”地理空間框架的實(shí)施，所設(shè)計(jì)的地形圖數(shù)據(jù)更新入庫(kù)方法在空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái)上取得了較好的應(yīng)用效果，基本實(shí)現(xiàn)了將不同編碼標(biāo)準(zhǔn)、不規(guī)則更新范圍的地形圖數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的功能，實(shí)現(xiàn)地形圖數(shù)據(jù)日常更新入庫(kù)，保持基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)勢(shì)性。但對(duì)歸檔的歷史數(shù)據(jù)如何應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)地物變化的對(duì)比、回溯，需要進(jìn)一步研究。

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