基于格網(wǎng)的地形圖信息管理方法研究及實現(xiàn)

林志剛

（蘇州市測繪院有限責(zé)任公司，江蘇 蘇州 215006）

0 引言

地形圖是基礎(chǔ)測繪成果的重要內(nèi)容之一，并且只有具備現(xiàn)勢性的地形圖才能更好地為城鄉(xiāng)規(guī)劃、建設(shè)服務(wù)。要保持地形圖的現(xiàn)勢性，必須根據(jù)地形圖的變化情況，及時地對其進(jìn)行更新。國家對基本比例尺地形圖也提出了“持續(xù)更新”的要求[1]。

傳統(tǒng)模擬地形圖因其受載體形式的限制，均以“幅”為單位進(jìn)行管理。當(dāng)前我國的1:500、1:1000數(shù)字地形圖沿襲了傳統(tǒng)模擬測圖時代的分幅方法，一般采用50cm×50cm分幅方法。然而，對于反映地形圖變化狀況的地形圖變化信息和反映地形圖更新狀況的地形圖更新信息而言，其空間分布特征與地形圖的圖幅并無任何關(guān)系。因此，對于地形圖信息的管理不能等同于對地形圖的管理，換言之，就是能不以“幅”為單位對地形圖信息進(jìn)行管理。

本論文以一種比地形圖圖幅更小的劃分單位—“格網(wǎng)”為基礎(chǔ)，研究管理地形圖信息的方法，達(dá)到全面、準(zhǔn)確、動態(tài)地掌握測區(qū)內(nèi)地形圖現(xiàn)勢性狀況及其他相關(guān)信息的目的。

1 地形圖信息

本文研究的地形圖信息，是指關(guān)于地形圖各方面狀況的描述、反映和記錄，而不是指地形圖本身所包含的房屋、道路、等高線等地物、地貌要素。其其主要內(nèi)容包括地形圖的變化信息、更新信息及相關(guān)規(guī)劃信息。這些地形圖信息一般又包括兩個方面：一方面是地形圖信息的空間分布范圍，另一方面是地形圖信息的具體內(nèi)容。

地形圖變化信息是指地形圖變化的具體內(nèi)容及其在空間上的分布范圍，此外還包括發(fā)現(xiàn)變化的時間（巡視時間）、發(fā)現(xiàn)變化的人員（巡視者）。

地形圖更新信息是指關(guān)于地形圖更新過程及成果具體內(nèi)容的記錄。本論文所指的地形圖更新信息主要包括更新方法、更新的數(shù)據(jù)源信息和更新的過程信息。

相關(guān)規(guī)劃信息是指建設(shè)工程規(guī)劃放線測量成果。規(guī)劃信息具體包括建設(shè)工程規(guī)劃放線測量項目的名稱及編號、項目的完成時間、完成人員和建設(shè)工程的規(guī)劃用地紅線范圍等。

2 基于格網(wǎng)的地形圖信息管理方法

2.1 基于格網(wǎng)管理地形圖信息的含義

根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20257.1-2007《國家基本比例尺地圖圖式第1部份:1:500 1:1000 1:2000地形圖圖式》的規(guī)定：1:500、1:1000、1:2000地形圖一般采用50cm×50cm正方形分幅和40cm×50cm矩形分幅，10cm×10cm為一個坐標(biāo)格網(wǎng)。

基于格網(wǎng)管理地形圖信息是指在空間上以格網(wǎng)為最小單位對地形圖信息進(jìn)行管理。從實現(xiàn)的角度來講，也可以說是將地形圖信息賦予了相應(yīng)的地形圖格網(wǎng)。在基于格網(wǎng)管理地形圖信息時，格網(wǎng)的空間大小可以根據(jù)實際需求情況來合理確定。

2.2 地形圖信息的格網(wǎng)化方法

本文主要以1:500、1:1000地形圖為例進(jìn)行研究，地形圖格網(wǎng)的劃分在地形圖圖幅的基礎(chǔ)上進(jìn)行，格網(wǎng)的編號也在地形圖圖號的基礎(chǔ)上確定。以格網(wǎng)編號為關(guān)鍵字，建立整個測區(qū)的地形圖格網(wǎng)的索引。

地形圖信息的格網(wǎng)化主要包括兩個方面：

（1）地形圖信息范圍線的格網(wǎng)化

獲取的原始地形圖信息在空間上一般表現(xiàn)為不規(guī)則多邊形范圍線，所謂地形圖信息范圍線的格網(wǎng)化，就是將不規(guī)則多邊形范圍線轉(zhuǎn)化為規(guī)則的格網(wǎng)范圍。

地形圖信息范圍線的格網(wǎng)化過程如圖1所示，該過程必須滿足以下兩個條件：一是在同一坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行，二是規(guī)則的格網(wǎng)范圍必須完全包含不規(guī)則的多邊形地形圖信息范圍線。

圖1 地形圖信息范圍線格網(wǎng)化示意圖

地形圖信息范圍線格網(wǎng)化的同時，根據(jù)其坐標(biāo)值，可以計算相應(yīng)格網(wǎng)所屬的地形圖圖號，進(jìn)而得到格網(wǎng)的編號。經(jīng)過地形圖信息范圍線的格網(wǎng)化，可以得到多個與之對應(yīng)的格網(wǎng)，這些格網(wǎng)通過編號可在整個測區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

（2）地形圖信息內(nèi)容的格網(wǎng)化

地形圖信息內(nèi)容的格網(wǎng)化包含兩個步驟，一是將原始獲取的地形圖信息內(nèi)容作為屬性賦予地形圖信息范圍線，二是將地形圖信息范圍線的屬性以格網(wǎng)編號為關(guān)鍵字，賦予相應(yīng)的每個地形圖格網(wǎng)。為便于管理，不同類型的地形圖信息范圍線可以設(shè)置不同的圖層、顏色等。

3.3 地形圖信息數(shù)據(jù)庫的建立方法

格網(wǎng)化后的地形圖信息可以通過格網(wǎng)編號在整個測區(qū)內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一管理，這種管理主要包括存儲、查詢和統(tǒng)計等。

建立地形圖信息數(shù)據(jù)庫是對格網(wǎng)化后的地形圖信息進(jìn)行管理的最為有效的方法。存儲在數(shù)據(jù)庫文件中的地形圖信息，可以利用數(shù)據(jù)庫的查詢語言，根據(jù)地形圖信息中的某項或者多項具體內(nèi)容進(jìn)行單一條件或多重條件的查詢和統(tǒng)計。

建立地形圖信息數(shù)據(jù)庫的主要工作就是定義數(shù)據(jù)庫表，確定其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

本文根據(jù)實際需要定義了格網(wǎng)表、格網(wǎng)巡視記錄表、地形圖變化內(nèi)容表、格網(wǎng)更新記錄表、格網(wǎng)放線記錄表、項目信息表、項目類型表等七種相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫表。

3.4 地形圖信息的入庫

地形圖信息的入庫主要包含兩個方面的工作，一是在圖形編輯軟件中完成地形圖信息范圍線繪制、屬性輸入，地形圖信息范圍線的格網(wǎng)化，二是利用數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序開發(fā)接口，以格網(wǎng)為單位將地形圖信息范圍線的屬性數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)庫中相關(guān)的數(shù)據(jù)庫表中。

3.5 地形圖信息查詢方法與結(jié)果輸出

地形圖信息查詢包括地形圖變化信息、更新信息、規(guī)劃放線信息三類信息的查詢。地形圖信息查詢主要在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行，查詢滿足單一條件的地形圖格網(wǎng)，可以數(shù)據(jù)庫表中的任一字段為關(guān)鍵字進(jìn)行，查詢滿足多重條件的地形圖格網(wǎng)，可在滿足單一條件的地形圖格網(wǎng)中繼續(xù)查詢，進(jìn)而得到查詢結(jié)果。

從數(shù)據(jù)庫中查詢得到的滿足設(shè)置條件的所有格網(wǎng)，可在圖形編輯軟件中展繪出來，并根據(jù)需要定義圖層，輸出為圖形文件。

4 基于格網(wǎng)的地形圖信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

本文以《蘇測院數(shù)字化地形圖現(xiàn)勢性格網(wǎng)化管理系統(tǒng)》（以下簡稱系統(tǒng)）為例，介紹基于格網(wǎng)的地形圖信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。

4.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)以AutoCAD 2008為平臺，Microsoft SQL Server 2005為后臺數(shù)據(jù)庫， 利用 Microsoft Visual Studio 2005 （Visual C++8.0）和AutoCAD ObjectARX 2008 SDK開發(fā)包進(jìn)行二次開發(fā)而成。

4.2 系統(tǒng)設(shè)計與功能實現(xiàn)

系統(tǒng)從總體上可分為兩大類功能，一是基于AutoCAD 2008平臺的圖形處理功能，二是基于Microsoft SQL Server 2005平臺的數(shù)據(jù)庫管理功能。系統(tǒng)參考地理信息系統(tǒng)軟件工程的原理與方法進(jìn)行設(shè)計[2]。

根據(jù)系統(tǒng)需實現(xiàn)的功能，將系統(tǒng)分為圖形繪制、格網(wǎng)計算、數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)庫管理、查錯糾錯、成果輸出六個模塊。

4.3 系統(tǒng)應(yīng)用

4.3.1 利用系統(tǒng)實時掌握測區(qū)內(nèi)所有地形圖的成圖時間

通過查詢地形圖更新信息，實時掌握測區(qū)內(nèi)所有地形圖的成圖時間，了解地形圖的新舊程度。

4.3.2 利用系統(tǒng)快速統(tǒng)計測區(qū)內(nèi)所有地形圖的現(xiàn)勢性情況

通過查詢地形圖變化信息，以格網(wǎng)為單位，快速統(tǒng)計出測區(qū)內(nèi)所有地形圖的現(xiàn)勢性情況，為地形圖修測項目的立項工作提供客觀、充分并且定量的依據(jù)，并可利用系統(tǒng)輸出地形圖現(xiàn)勢性情況統(tǒng)計圖。

4.3.3 快速獲取其他專題信息

利用《蘇測院數(shù)字化地形圖現(xiàn)勢性格網(wǎng)化管理系統(tǒng)》，還可以快速獲取其他專題信息，如某年內(nèi)利用建設(shè)工程竣工圖更新了多少面積的地形圖，某年內(nèi)地形圖修測項目更新了多少面積的地形圖，某年內(nèi)完成了多少規(guī)劃放線測量項目，涉及多少個地形圖格網(wǎng)，于是可以預(yù)測這些區(qū)域的地形圖即將發(fā)生變化。

5 總結(jié)與展望

5.1 總結(jié)

基于格網(wǎng)管理地形圖信息是一個效果良好而且切實可行的方法?；诟窬W(wǎng)管理地形圖信息較之基于圖幅管理地形圖信息，在準(zhǔn)確性方面具有明顯優(yōu)勢。根據(jù)基于格網(wǎng)的地形圖變化信息、更新信息及相關(guān)規(guī)劃信息，測繪管理部門可以編制更加詳細(xì)的、有針對性的地形圖修測計劃，從而避免重復(fù)測繪，節(jié)約測繪費用。

以AutoCAD 2008為操作平臺，Microsoft SQL Server 2005為后臺數(shù)據(jù)庫開發(fā)基于格網(wǎng)的地形圖信息管理系統(tǒng)，可以對地形圖信息進(jìn)行系統(tǒng)、高效的管理?？梢詫崿F(xiàn)海量地形圖信息的安全存儲和快速查詢，是基于格網(wǎng)管理地形圖信息方法的較好解決方案。

5.2 展望

本文研究了基于格網(wǎng)的地形圖信息管理方法，并介紹了開發(fā)基于格網(wǎng)的地形圖信息管理系統(tǒng)的過程。但該系統(tǒng)中格網(wǎng)大小是在開發(fā)時就被固定的，不能更改。于是就有一個不足之處：格網(wǎng)劃分過大，可能導(dǎo)致對地形圖信息的管理不夠準(zhǔn)確，不能滿足用戶要求；格網(wǎng)劃分過小，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫記錄個數(shù)成倍增加，降低系統(tǒng)運(yùn)行效率。如果格網(wǎng)大小能夠在系統(tǒng)中自定義，而不是在開發(fā)時事先確定，對于滿足用戶需求和提高系統(tǒng)運(yùn)行效率來說都是非常有利的，這也是值得進(jìn)一步研究的一個方向。

［1］陳軍，李志林，蔣捷.基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的持續(xù)更新問題[C]//中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會第三次代表大會暨第七屆年會論文集.北京，2003:11-16.

［2］畢碩本，等，編.地理信息系統(tǒng)軟件工程的原理與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2003.