基于CASS的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)建庫(kù)技術(shù)研究

李巍巍，許慶領(lǐng)，何 靜

（1. 國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶 400015）

隨著“數(shù)字城市”建設(shè)的不斷深入，對(duì)空間地理信息數(shù)據(jù)的精細(xì)度要求越來(lái)越高。雖然大比例尺地形圖數(shù)據(jù)能夠滿足精細(xì)度的要求，但絕大部分大比例尺地形圖都是CAD格式（*.dwg），沒有形成管理高效快捷、使用安全方便的空間地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，無(wú)法支持“數(shù)字城市”中所需的統(tǒng)計(jì)、查詢、空間分析等需求[1-4]。為此，需要對(duì)傳統(tǒng)地形圖進(jìn)行整理和重構(gòu)，構(gòu)建滿足GIS所需要的統(tǒng)一、權(quán)威、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，更好地發(fā)揮大比例尺地形圖數(shù)據(jù)的作用。

1 建庫(kù)的基本原則

1.1 規(guī)范一致性原則

在建庫(kù)時(shí)，必須按照國(guó)標(biāo)或者地標(biāo)的規(guī)范進(jìn)行，同時(shí)還要參照其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[5]。目前，大比例尺地形圖數(shù)據(jù)建庫(kù)的主要依據(jù)包括《GBT 20257.1-2007國(guó)家基本比例尺地圖圖式第1部分：1︰500、1︰1 000、1︰2 000地形圖圖式》、《GBT 20258.1-2007 基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典第1部分：1︰500、1︰1 000、1︰2 000基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典》、《CHT 9008.1-2010 基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果1︰500、1︰1 000、1︰2 000數(shù)字線劃圖》、《GBT 18316-2008數(shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》。

1.2 原圖一致性原則

建庫(kù)的最終成果要與原始CAD成果基本保持一致，不能缺失或增加地物對(duì)象，不能改變對(duì)象的空間屬性和位置。通過判讀，能確定是原始數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的，應(yīng)征得數(shù)據(jù)提供方同意后修改，并做好修改記錄。

1.3 結(jié)合實(shí)際原則

在建庫(kù)過程中除了遵照國(guó)標(biāo)和地標(biāo)外，還要根據(jù)數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀和應(yīng)用需求，適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展項(xiàng)目的建庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，以更好地提高數(shù)據(jù)的利用效率。對(duì)于國(guó)標(biāo)未定義的地物對(duì)象，應(yīng)與數(shù)據(jù)提供方溝通，確認(rèn)地物歸屬，制定相應(yīng)編碼，制作地圖符號(hào)。例如，要考慮數(shù)據(jù)今后的用途，交通、水系要素會(huì)應(yīng)用于空間分析，對(duì)于雙線表示的地物要提取中心線，作連通處理，并賦予相關(guān)的屬性信息。同時(shí)，為了制圖的需要，還要保留河流和道路的邊線。建筑物構(gòu)面后，要提取建筑物的屬性信息，如地上地下層數(shù)、建筑類型、所在單位名稱、戶數(shù)等信息。如項(xiàng)目需要，還要進(jìn)行房屋調(diào)查面構(gòu)建和建庫(kù)，以完善和補(bǔ)充房屋面數(shù)據(jù)。

2 關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 數(shù)據(jù)分層

根據(jù)《GBT 20257.1-2007國(guó)家基本比例尺地圖圖式第1部分：1︰500、1︰1 000、1︰2 000地形圖圖式》定義的標(biāo)準(zhǔn)，按照從大到小、從粗到細(xì)的原則，將數(shù)據(jù)分為定位基礎(chǔ)、水系、居民地及附屬設(shè)施、交通、管線、境界與政區(qū)、地貌、植被、圖廓整飾等9大類，每個(gè)大類按照空間特征點(diǎn)、線、面、注記進(jìn)行細(xì)分到層，如定位基礎(chǔ)包括測(cè)量控制點(diǎn)、測(cè)量控制點(diǎn)輔助線、測(cè)量控制點(diǎn)注記3個(gè)層，交通包括道路面、道路中心線、交通點(diǎn)、交通線、交通面、交通注記6個(gè)層。按照這一原則，將全要素?cái)?shù)據(jù)劃分到50個(gè)數(shù)據(jù)層，形成全要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于項(xiàng)目需要的特殊要素，可適當(dāng)添加若干數(shù)據(jù)層或者大類，如不在國(guó)標(biāo)定義范圍內(nèi)的興趣點(diǎn)類、居民地及附屬設(shè)施類中的房屋調(diào)查面、單位調(diào)查面、工礦面等。數(shù)據(jù)分層定義如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)分層定義結(jié)構(gòu)表

2.2 數(shù)據(jù)分類編碼

由于CASS成圖系統(tǒng)制作的CAD數(shù)據(jù)每類要素都有一個(gè)唯一的編碼（即測(cè)圖編碼），通過提取CASS全要素測(cè)圖編碼信息，與數(shù)據(jù)庫(kù)模型中的要素類編碼、要素名稱、符號(hào)編碼建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，形成一套全面統(tǒng)一的數(shù)據(jù)入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)。通過這種方式，有效解決了因數(shù)據(jù)庫(kù)模型的改變而需對(duì)入庫(kù)軟件修改的麻煩，只需對(duì)對(duì)應(yīng)關(guān)系作相應(yīng)的補(bǔ)充或修改即可，提高了軟件設(shè)計(jì)的靈活性和通用性。數(shù)據(jù)分類編碼對(duì)照表如表2所示。

表2 數(shù)據(jù)分類編碼對(duì)照結(jié)構(gòu)表

2.3 CAD數(shù)據(jù)向GIS數(shù)據(jù)的無(wú)損轉(zhuǎn)換

FME提出一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎的概念，其實(shí)質(zhì)是根據(jù)OpenGIS的規(guī)則，建立一個(gè)詳盡地包含大量GIS數(shù)據(jù)的模型。按照OpenGIS的數(shù)據(jù)模型與各類數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在任意兩種數(shù)據(jù)格式之間建立更寬的“數(shù)據(jù)通道”，使任意兩種數(shù)據(jù)格式和模型之間可以進(jìn)行最大限度的、不丟失信息的相互轉(zhuǎn)換和表達(dá)?；贔ME的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎，使得CAD與GIS數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)引擎中都能找到各自的映射，而且能夠通過映射關(guān)系使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)邏輯組織、形式表達(dá)層面的沖突得以解決，最終實(shí)現(xiàn)真正意義的CAD與GIS的數(shù)據(jù)無(wú)損轉(zhuǎn)換[1,3,4]，如圖1所示。

圖1 無(wú)損轉(zhuǎn)換入庫(kù)處理流程

無(wú)損轉(zhuǎn)換入庫(kù)程序如圖2所示。

圖2 無(wú)損轉(zhuǎn)換入庫(kù)程序

在使用FME進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)損轉(zhuǎn)換的過程中，需要注意的事項(xiàng)有：

1）要求數(shù)據(jù)處理人員在檢查數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)時(shí)，要檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)歸屬、數(shù)據(jù)屬性的完整性及結(jié)構(gòu)一致性等；

2）模板文件應(yīng)包含目標(biāo)圖形的全部符號(hào)、線型以及字體，要素映射關(guān)系要包含源數(shù)據(jù)的全部要素，否則會(huì)造成部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失。

通過無(wú)損轉(zhuǎn)換建庫(kù)，達(dá)到了全要素建庫(kù)的目的，如圖3、圖4所示。

圖3 建庫(kù)前CAD原圖

圖4 建庫(kù)后GIS數(shù)據(jù)庫(kù)

2.4 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與控制

數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與控制方法應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容、作業(yè)方法、人員水平、所使用的軟件等因素確定[6]。在實(shí)際作業(yè)過程中，可從以下幾個(gè)方面控制：

1）在AutoCAD下，針對(duì)植被、道路、水系構(gòu)面，利用VBA和ARX開發(fā)包制作專門的編輯工具，可以大大提高生產(chǎn)效率。軟件功能包括要素復(fù)制、要素添加、注記添加、扣除面添加、符號(hào)拷貝等功能，避免要素放錯(cuò)層、作業(yè)效率慢的現(xiàn)象。

2）在GIS環(huán)境下，人機(jī)交互檢查時(shí)，將要檢查的數(shù)據(jù)可視化，以圖形、圖像、表格等形式顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，通過人工判斷其正確性?？梢允褂肎IS的查詢、統(tǒng)計(jì)、拓?fù)浞治龅裙δ芙M合，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的檢查。

3）軟件自動(dòng)檢查時(shí)，由于空間數(shù)據(jù)的圖形與屬性、圖形與圖形、屬性與屬性之間存在一定的邏輯關(guān)系和規(guī)律，可以通過計(jì)算機(jī)程序（如Geoway Checker）設(shè)計(jì)模型和算法，將數(shù)據(jù)中不符合規(guī)律、邏輯關(guān)系矛盾的要素自動(dòng)挑選出來(lái)，再使用人機(jī)交互的方式進(jìn)行驗(yàn)證并修改。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文研究了基于CASS數(shù)據(jù)的大比例尺地形圖建庫(kù)的關(guān)鍵技術(shù)，包括數(shù)據(jù)分層、數(shù)據(jù)編碼以及數(shù)據(jù)無(wú)損轉(zhuǎn)換技術(shù)等，并在三亞市1︰2 000比例尺地形圖信息化測(cè)繪及入庫(kù)項(xiàng)目中得到應(yīng)用,完成了覆蓋三亞市中心城區(qū)和海棠灣鎮(zhèn)轄區(qū)，作業(yè)面積約280 km2，共計(jì)350幅1︰2 000地形圖數(shù)據(jù)的建庫(kù)工作。實(shí)際生產(chǎn)證明，這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，將建庫(kù)生產(chǎn)效率提高近50%，數(shù)據(jù)質(zhì)量得到保證，實(shí)現(xiàn)了CAD數(shù)據(jù)的無(wú)損建庫(kù)。

[1]仇月霞,余志偉,楊曉棟，等.一種基于FME的GIS數(shù)據(jù)無(wú)損轉(zhuǎn)換技術(shù)[J].地理空間信息,2010,8(1):75-77

[2]胡鵬,黃杏元,華一新.地理信息系統(tǒng)教程[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2009

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[4]李瑞霞,楊敏,鄧喀中.基于FME的GIS到CAD數(shù)據(jù)“無(wú)損”轉(zhuǎn)換[J].測(cè)繪通報(bào),2009(5):55-58

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[6]翟翎,郭萬(wàn)嶺.地圖數(shù)字化的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制[J].測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)化,2000, 16(2): 10-12

[7]GB/T 20257.1-2007.國(guó)家基本比例尺地圖圖式第一部分:1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形圖圖式[S].