應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)
——以遼寧省為例

王堃昊

(遼寧省地理信息資料館，遼寧 沈陽 110034)

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應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)

——以遼寧省為例

王堃昊

(遼寧省地理信息資料館，遼寧 沈陽 110034)

在應(yīng)急測繪保障中，需要實現(xiàn)跨區(qū)域、多部門的應(yīng)急地理信息的快速傳遞和資源共享，需要快速地將地理信息轉(zhuǎn)化為直觀的符號化的工作圖件。本文以遼寧省為例，充分利用遼寧省地理信息數(shù)據(jù)，結(jié)合應(yīng)急相關(guān)單位的專題信息，基于地理信息系統(tǒng)快速制圖技術(shù)，研究制訂了應(yīng)急地圖制圖模型，優(yōu)化了地理信息數(shù)據(jù)快速出圖的技術(shù)流程，設(shè)計了應(yīng)急制圖總體架構(gòu)，實現(xiàn)了基于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和應(yīng)急數(shù)據(jù)的快速制圖系統(tǒng)，完成了應(yīng)急綜合信息的快速處理。

應(yīng)急；制圖；地理數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫

應(yīng)急制圖保障快速出圖系統(tǒng)總體上由系統(tǒng)運(yùn)行層、數(shù)據(jù)管理層、組件支撐層、業(yè)務(wù)邏輯層、人機(jī)交互層5部分構(gòu)成，并以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、制度機(jī)制及保障構(gòu)建系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量保障。本文基于遼寧省政府部門處置突發(fā)公共事件對應(yīng)急制圖高效服務(wù)的應(yīng)用需求，設(shè)計多尺度應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)庫。由于應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)庫建設(shè)是一項規(guī)模數(shù)據(jù)量大、涉及面廣、技術(shù)難度大，而又必須在較短時間內(nèi)完成的工程，需要在設(shè)計時全面考慮，在數(shù)據(jù)模型建庫流程上進(jìn)行優(yōu)化，同時滿足技術(shù)和工期兩方面的要求，且充分后期擴(kuò)展。為確保達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計和建設(shè)應(yīng)遵循實用性、可操作性、安全性、一體化性的原則。

一、應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)模型設(shè)計

根據(jù)不同的應(yīng)急制圖產(chǎn)品的需要，設(shè)計統(tǒng)一的應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)模型，應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及專業(yè)部門的專題數(shù)據(jù)等，具體包括1∶25萬矢量數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)，1∶5萬矢量數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)，1∶1萬矢量數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)，以及高分辨率影像數(shù)據(jù)及各個專業(yè)部門的專題數(shù)據(jù)等。

基礎(chǔ)地理信息矢量數(shù)據(jù)是應(yīng)急制圖的框架數(shù)據(jù)，是按照應(yīng)急制圖的需要進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選、模型、模式重構(gòu)后形成的數(shù)據(jù)服務(wù)，應(yīng)滿足應(yīng)急制圖對快速、簡潔、主題突出的特殊需求。DEM及影像數(shù)據(jù)主要作為應(yīng)急制圖的地圖數(shù)據(jù)，滿足應(yīng)急制圖對地形地貌和影像地圖數(shù)據(jù)的需求。各個專業(yè)部門的專題數(shù)據(jù)主要滿足對專題信息的標(biāo)注，生成各種類型的專題地圖，需要進(jìn)行相應(yīng)的制圖規(guī)范化整合。市縣行政區(qū)劃圖數(shù)據(jù)根據(jù)收集情況可以作為一種地圖類型單獨(dú)管理。

1.1∶25萬制圖數(shù)據(jù)模型設(shè)計

1∶25萬應(yīng)急制圖主要滿足政府部門在處理和應(yīng)對重大突發(fā)事件中對全市域或跨市范圍的地理場景的了解和掌握。1∶25萬矢量數(shù)據(jù)主要包括政區(qū)、居民地、河流、湖泊、公路、鐵路、等高線、蓄洪區(qū)、保護(hù)區(qū)及機(jī)場等。各要素屬性只保留要素名稱、國標(biāo)碼、要素代碼、等級及重要的度量屬性等。

2.1∶5萬制圖數(shù)據(jù)模型設(shè)計

1∶5萬應(yīng)急制圖主要滿足政府部門在處理和應(yīng)對重大突發(fā)事件中對全縣域或跨縣范圍的地理場景的了解和掌握。1∶5萬矢量數(shù)據(jù)主要包括政區(qū)、居民地、河流、湖泊、公路、鐵路、等高線、蓄洪區(qū)、保護(hù)區(qū)及機(jī)場等。各要素屬性只保留要素名稱、國標(biāo)碼、要素代碼、等級及重要的度量屬性等。

3.1∶1萬制圖數(shù)據(jù)模型設(shè)計

1∶1萬矢量地形與地名數(shù)據(jù)主要包括政區(qū)、居民地、河流、湖泊、公路、鐵路、等高線、蓄洪區(qū)、保護(hù)區(qū)及機(jī)場等。1∶1萬矢量數(shù)據(jù)至少覆蓋主要城市建成區(qū)，各要素屬性只保留要素名稱、國標(biāo)碼、要素代碼、等級及重要的度量屬性等。對這部分?jǐn)?shù)據(jù)需要進(jìn)行的整合處理工作主要是按照應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)庫設(shè)計進(jìn)行對象化處理、分類代碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)組織存儲方式轉(zhuǎn)換等。其制圖數(shù)據(jù)模型需結(jié)合實際數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計。

二、應(yīng)急地理信息快速整合處理

按照應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)庫的設(shè)計原則及應(yīng)急制圖模型，對應(yīng)急地理數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化改造處理，實現(xiàn)對多源、多尺度空間數(shù)據(jù)的要素選取、空間參考轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)組織重構(gòu)、地理實體要素對象化處理、多尺度數(shù)據(jù)要素鏈接等處理，保證整合數(shù)據(jù)在空間定位基準(zhǔn)、地理編碼、格式與表達(dá)方式、分類代碼等的一致性和正確性，使之成為能夠支撐應(yīng)急制圖的、無縫連接的，或以行政單元進(jìn)行劃分的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。

對從各個專業(yè)部門收集到的專題數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，基于現(xiàn)有影像數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間化整合，建立多尺度多類型地理信息數(shù)據(jù)庫。

1. 資料與數(shù)據(jù)情況分析

應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)可分為基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和專題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)兩部分。其中基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要包括矢量地形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)等；專題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要指專業(yè)部門有空間坐標(biāo)信息的專題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

2. 地理數(shù)據(jù)整合處理技術(shù)路線

以需求分析報告為依據(jù)，深入分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)情況，按照應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)庫的設(shè)計要求，依據(jù)相關(guān)國家與行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行充分的技術(shù)實驗，采用可靠、高效、科學(xué)的技術(shù)手段進(jìn)行基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、專題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的整合處理。

地理數(shù)據(jù)整合的主體工作包括要素選取、投影與坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)模型改造、矢量地形數(shù)據(jù)對象化處理等幾個步驟。其中投影與坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換需要利用不同坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換改正數(shù)或轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行批量處理；數(shù)據(jù)模型改造的工作主要針對基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)，該部分?jǐn)?shù)據(jù)按照制圖數(shù)據(jù)的要求設(shè)計制作，數(shù)據(jù)中只存在幾何元素而無地理要素與實體概念，需要進(jìn)行大量的幾何要素的改造與屬性信息的增補(bǔ)或刪減工作；對象化矢量地形數(shù)據(jù)是指以基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以地理對象為目標(biāo)，對原始分幅分段的幾何要素進(jìn)行一致性整理和物理拼接，形成以地理對象為單元的空間實體，賦予唯一的地理對象標(biāo)識代碼，便于與相關(guān)屬性信息的關(guān)聯(lián)。

3. 地理數(shù)據(jù)整合處理技術(shù)流程

(1) 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要包括矢量地形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)。

① 矢量地形數(shù)據(jù)

現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)是按照不同尺度分幅組織數(shù)據(jù)的，不同圖幅、不同尺度數(shù)據(jù)之間空間定位基準(zhǔn)、格式與表達(dá)方式、分類代碼等不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)的一致性難以保證，不能滿足應(yīng)急快速制圖的應(yīng)用需求。因此，需要按照設(shè)計的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模式及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將已有多尺度矢量數(shù)據(jù)、不同分辨率的航空影像數(shù)據(jù)等進(jìn)行空間定位基準(zhǔn)統(tǒng)一、格式與表達(dá)方式統(tǒng)一、分類代碼統(tǒng)一、對象化處理、屬性與結(jié)構(gòu)規(guī)整等處理，再對已有數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫前的全面檢查和編輯等，使之符合應(yīng)急制圖的基本要求。

a. 數(shù)據(jù)預(yù)處理，根據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計與相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，將不同種類、不同尺度的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至統(tǒng)一的空間定位基準(zhǔn)和數(shù)據(jù)格式。

b. 數(shù)據(jù)組織重構(gòu)，對原有基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重組，主要包括圖幅拼接與接邊匹配、重新分層、屬性字段規(guī)整等。其中圖幅拼接、重新分層、屬性字段規(guī)整可采取編程序批量處理的方式；但圖幅拼接后的接邊匹配的大部分工作需要手工完成，工作量較大，此外，根據(jù)分類編碼重新分層后的數(shù)據(jù)也需人工進(jìn)行質(zhì)量檢核。

c. 對象化處理，對表達(dá)地理實體的要素進(jìn)行對象化處理，即將原數(shù)據(jù)中因圖幅切割、技術(shù)規(guī)范不適用應(yīng)急制圖需求等原因而造成的零碎的圖元，經(jīng)幾何圖元合并、代碼及屬性一致處理等，整合為能夠完整表達(dá)現(xiàn)實世界實體的要素，并賦予唯一性的標(biāo)識代碼。

d. 數(shù)據(jù)上載，經(jīng)過全面質(zhì)量檢查，將處理后的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計中規(guī)定的組織方式，上傳至數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中。

② 影像數(shù)據(jù)

影像數(shù)據(jù)主要針對覆蓋全省的2.5 m分辨率衛(wèi)星影像、市區(qū)1 m分辨率衛(wèi)星影像或0.6 m分辨率衛(wèi)星影像及高精度航攝影像。

對于非正射影像數(shù)據(jù)需要經(jīng)過幾何糾正、影像配準(zhǔn)、影像融合、影像鑲嵌等生成DOM影像數(shù)據(jù)。

DOM影像數(shù)據(jù)的處理主要包括影像的投影轉(zhuǎn)換、影像拼接或生成目錄索引、影像壓縮、生成金字塔索引等。

③ DEM數(shù)據(jù)

DEM數(shù)據(jù)主要包括1∶25萬、1∶10萬、1∶5萬及1∶1萬DEM數(shù)據(jù)。DEM數(shù)據(jù)主要作為暈渲地圖的底圖。對DEM數(shù)據(jù)的處理主要包括數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、對分幅存儲的DEM數(shù)據(jù)拼接、計算統(tǒng)計、暈渲調(diào)色等。

(2) 其他數(shù)據(jù)成果的整合處理

對于其他新收集的數(shù)據(jù)成果，要分析數(shù)據(jù)具體情況，以突發(fā)公共事件地理信息專用地理數(shù)據(jù)整合處理技術(shù)規(guī)范為指導(dǎo)，確定具體作業(yè)流程，完成數(shù)據(jù)的整合處理。

三、應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)庫建庫流程

1. 建庫技術(shù)流程

數(shù)據(jù)整合處理工作結(jié)束以后，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫建庫階段。建庫的主要任務(wù)是將不同區(qū)域、不同類型的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計要求整理入庫，形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、內(nèi)容完整、格式一致的最終數(shù)據(jù)庫成果，主要包括數(shù)據(jù)匯交、入庫檢查與修改、數(shù)據(jù)整理入庫等技術(shù)環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)建庫階段還將建立不同比例尺的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)(矢量數(shù)據(jù))符號庫，為入庫數(shù)據(jù)的符號化顯示作準(zhǔn)備。

2. 建立數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系表

數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，尤其是地理實體與非空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過建立關(guān)聯(lián)關(guān)系表實現(xiàn)。按照突發(fā)公共事件地理信息數(shù)據(jù)庫設(shè)計方案建立數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)表，并在數(shù)據(jù)入庫后進(jìn)行實際測試，以檢驗設(shè)計的合理性和實用性。

3. 創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)字典是包含數(shù)據(jù)庫中所有表信息的一個表，主要是讓用戶了解系統(tǒng)的相關(guān)信息。存儲在數(shù)據(jù)字典中的信息記錄的是有關(guān)本數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)內(nèi)容的基本信息，包括數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)編碼、表名或字段名、有效型規(guī)則及有關(guān)數(shù)據(jù)庫對象的定義等。數(shù)據(jù)建庫創(chuàng)建時，創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典。

四、結(jié)束語

1. 軟件的開發(fā)需要選用合適的軟件開發(fā)模型

本項目是提供基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、管理、分析等操作的軟件，基于項目的特性，初期花費(fèi)較多時間進(jìn)行需求分析、反復(fù)編寫、更改需求文檔、測試設(shè)計文檔，以及確定空間數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)建立等。

2. 項目的開發(fā)依賴于測試

軟件開發(fā)過程中，測試與開發(fā)流程正在趨于融合。如測試活動的早期展開讓測試人員參與用戶需求的驗證，參加功能設(shè)計和實施設(shè)計的審核；測試人員與開發(fā)人員進(jìn)行密切合作，隨著開發(fā)進(jìn)展而實施逐步單元測試、模塊測試、系統(tǒng)集成、整體測試。隨著軟件規(guī)模和復(fù)雜程度的迅速提高，這種形式上的融合也迅速走向更深層次，更具實際意義。

3. 規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的代碼和文檔編寫習(xí)慣

本項目在開發(fā)過程中是分工合作的，開發(fā)人員的相互配合非常重要，是項目成功開發(fā)的關(guān)鍵。在開發(fā)過程中，不同的人對文檔和程序的編寫不盡相同，這就需要大家協(xié)調(diào)好，采用規(guī)范的、標(biāo)準(zhǔn)的代碼和文檔編寫，便于程序和文檔的可讀性。

[1]全國地理信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會. 基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼：GB/T 13923—2006[S]. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2006.

[2]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會. 國家基本比例尺地圖圖式第4部分:1∶250 000 1∶500 000 1∶1000 000地形圖圖式：GB/T 20257.4—2007[S]. 北京:中國質(zhì)量檢驗出版社, 2007.

[3]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會. 國家基本比例尺地圖圖式第3部分:1∶10 000 1∶50 000 1∶100 000地形圖圖式：GB/T 20257.3—2006[S]. 北京: 中國質(zhì)檢出版社, 2006.

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Design and Implementation of Emergency Cartographic Database——Taking Liaoning Province as an Example

WANG Kunhao

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0173.

2015-04-20；

2015-11-23

王堃昊(1983—)，男，碩士，高級工程師，主要研究方向為地圖制圖。E-mail：wkh_412@sohu.com

P208

B

0494-0911(2016)05-0123-03

引文格式： 王堃昊. 應(yīng)急制圖數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)——以遼寧省為例[J].測繪通報，2016(5)：123-125.