基于要素空間關(guān)系的1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)自動(dòng)整合

王萬(wàn)里，武文波，卜麗靜

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧 阜新 123000)

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基于要素空間關(guān)系的1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)自動(dòng)整合

王萬(wàn)里，武文波，卜麗靜

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧 阜新 123000)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)得到了快速發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要作用[1]。但是，受地區(qū)之間經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，技術(shù)條件及數(shù)據(jù)更新機(jī)制不健全等因素的影響，各地區(qū)的DLG數(shù)據(jù)在要素編碼、數(shù)據(jù)分層、坐標(biāo)系統(tǒng)等方面存在不同程度的差異[2]。因此,需要對(duì)其進(jìn)行整合：各地區(qū)根據(jù)自身的實(shí)際情況，采用全國(guó)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原有的DLG數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和優(yōu)化，最終建立符合自身應(yīng)用情況的集成管理與服務(wù)系統(tǒng)[3]。在DLG數(shù)據(jù)整合方面，國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)的研究，文獻(xiàn)[4-7]針對(duì)不同格式的源數(shù)據(jù)提出了格式轉(zhuǎn)換的方法，通過(guò)人機(jī)交互，將不同的源數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換成DLG數(shù)據(jù)中的一個(gè)數(shù)據(jù)層，最終達(dá)到數(shù)據(jù)整合的目的。由于不同的源數(shù)據(jù)包含了重復(fù)信息，該方法的整合結(jié)果會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余的現(xiàn)象。針對(duì)數(shù)據(jù)冗余的現(xiàn)象，文獻(xiàn)[8]通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)層的拆分與合并，提出了基于字段的DLG數(shù)據(jù)整合方法，但該方法尚不能對(duì)空間位置相關(guān)而屬性無(wú)關(guān)的要素進(jìn)行整合。因此，本文在文獻(xiàn)[8-10]中方法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于要素空間關(guān)系的自動(dòng)整合方法，并以云南省1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)整合為例，針對(duì)不同問(wèn)題的整合要求，抽象出要素之間的空間關(guān)系模型，并借助一個(gè)ArcGIS二次開(kāi)發(fā)實(shí)例驗(yàn)證該方法的可行性。

1問(wèn)題分析

本文待整合的DLG數(shù)據(jù)為云南省1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)共分為40層，數(shù)據(jù)層的命名采用6個(gè)字符。其主要存在問(wèn)題為：①數(shù)據(jù)層名的長(zhǎng)度與新標(biāo)準(zhǔn)不符；②數(shù)據(jù)分層與新標(biāo)準(zhǔn)不符；③居民地地名層缺少地名編碼；④植被注記混亂：植被注記分散在VEGA(植被類型)層和ANKP(注記點(diǎn))層中，且大多數(shù)VEGA層中的要素缺少植被注記；⑤面域水系與線形水系的HYDC碼不統(tǒng)一。以問(wèn)題④為例：首先，植被注記應(yīng)只存在于VEGA層中，而當(dāng)前的植被注記存在于VEGA層和ANKP層中；其次，從空間范圍上來(lái)講，如果VEGA層中的某要素包含一個(gè)或多個(gè)ANKP層中的要素，則VEGA層中的該要素應(yīng)具有植被注記，即該要素的TYPE字段不能為空。而實(shí)際情況則如圖1所示，VEGA層OBJECTID碼為3332(圖1(a))和OBJECTID碼為3354(圖1(b))的要素中各包含一個(gè)注記點(diǎn)，但圖1(a)中的要素具有植被注記，圖1(b)中的要素不具有植被注記。通過(guò)對(duì)上述5個(gè)問(wèn)題的分析，本文根據(jù)不同問(wèn)題的整合要求，抽象出要素之間的空間關(guān)系模型，提出了基于要素空間關(guān)系的自動(dòng)整合方案。

圖1　植被注記問(wèn)題展示

2自動(dòng)整合方案

自動(dòng)整合的目的是在滿足DLG數(shù)據(jù)整合要求的前提下減少人工重復(fù)作業(yè)，因此應(yīng)遵循以下原則[11]：

1)統(tǒng)一性。明確定義DLG數(shù)據(jù)中的要素內(nèi)容、表達(dá)方式、采集指標(biāo)、數(shù)據(jù)模型、組織結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，確保在數(shù)據(jù)生產(chǎn)與建庫(kù)過(guò)程中數(shù)據(jù)成果準(zhǔn)確、一致；

2)銜接性。對(duì)1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，并保持與國(guó)家1∶50 000比例尺DLG數(shù)據(jù)的銜接和協(xié)調(diào)，為實(shí)現(xiàn)不同比例尺數(shù)據(jù)的上下聯(lián)動(dòng)更新奠定基礎(chǔ)；

3)兼容性。充分考慮云南省1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀，統(tǒng)籌兼顧其生產(chǎn)、建庫(kù)和應(yīng)用的需求，設(shè)計(jì)出與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一致的數(shù)據(jù)規(guī)范；

4)可擴(kuò)展性。預(yù)留數(shù)據(jù)層、要素代碼和要素屬性的擴(kuò)充空間，以便在使用過(guò)程中根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)層、要素代碼和屬性項(xiàng)應(yīng)與規(guī)范相銜接。

2.1數(shù)據(jù)層整合

數(shù)據(jù)層的整合是基于字段進(jìn)行的，它是要素自動(dòng)整合的前提，這一過(guò)程可借助現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件(如Access)和GIS軟件(如ArcCatalog)，用人機(jī)交互方式完成。針對(duì)云南省1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)層名長(zhǎng)度與新標(biāo)準(zhǔn)不符、數(shù)據(jù)分層與新標(biāo)準(zhǔn)不符的問(wèn)題，本文按照一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一、無(wú)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)則[12]，根據(jù)實(shí)際情況，判斷是否需要保留、拆分、合并或刪除原有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)層，從而對(duì)原有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)層進(jìn)行整合。具體做法如圖2所示：①根據(jù)一對(duì)一原則，如果某數(shù)據(jù)層不需要進(jìn)行字段的增減，則將該數(shù)據(jù)層重新命名后保留；②根據(jù)一對(duì)多原則，如果某數(shù)據(jù)層的字段需要分布在多個(gè)不同的數(shù)據(jù)層中，則按照新標(biāo)準(zhǔn)的要求新建多個(gè)數(shù)據(jù)層，把舊數(shù)據(jù)層中的字段分布到新舊多個(gè)數(shù)據(jù)層中，并對(duì)舊數(shù)據(jù)層重新命名，新舊數(shù)據(jù)層均保留；③根據(jù)多對(duì)一原則，如果多個(gè)舊數(shù)據(jù)層的字段應(yīng)該屬于同一個(gè)數(shù)據(jù)層，則選擇一個(gè)變動(dòng)較少的數(shù)據(jù)層作為待保留的數(shù)據(jù)層，把其他舊數(shù)據(jù)層的字段添加到該數(shù)據(jù)層中，并把該數(shù)據(jù)層重新命名后保留；④根據(jù)無(wú)對(duì)應(yīng)原則，如果某數(shù)據(jù)層不需要保留，則直接刪除該數(shù)據(jù)層。

整合后的數(shù)據(jù)按實(shí)體類型分為39個(gè)數(shù)據(jù)層，數(shù)據(jù)層的命名采用4個(gè)字符，前3個(gè)字符為數(shù)據(jù)內(nèi)容的縮寫，第4個(gè)字符代表幾何類型(A：面；L：線；P：點(diǎn))。例如，原有注記點(diǎn)層ANNLKP拆分為居民地地名AGNP和自然地名AANP兩層，如表1所示。

圖2　數(shù)據(jù)層整合方案

原有數(shù)據(jù)庫(kù) 整合升級(jí)后的數(shù)據(jù)庫(kù)原始層屬性項(xiàng)屬性定義 分 層屬性項(xiàng)屬性定義ANNLKP(點(diǎn))注記點(diǎn)GB國(guó)標(biāo)碼FTYPE特征碼ANNO注記NAME1名稱1NAME2名稱2BZDM行政區(qū)代碼POP人口數(shù) AANP(點(diǎn))自然地名AGNP(點(diǎn))居民地地名NAME名稱PINYIN漢語(yǔ)拼音CLASS地名分類碼DATE現(xiàn)勢(shì)性STACOD更新?tīng)顟B(tài)標(biāo)識(shí)FEACOD數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)識(shí)VERS版本標(biāo)識(shí)GNID地名編碼

2.2要素屬性整合

對(duì)要素屬性進(jìn)行整合時(shí)，本文針對(duì)居民地地名層缺少地名編碼、植被注記混亂、面域水系與線形水系的HYDC碼不統(tǒng)一等問(wèn)題，分別制定了AGNP(居民地地名)層賦GNID(地名編碼)字段值；VEGA(植被類型)層賦TYPE(植被注記)字段值；HYDL(線形水系)與HYDA(面域水系)層統(tǒng)一HYDC字段值等解決方案。要素屬性整合的總體方案如圖3所示。

圖3　要素屬性整合總體方案

2.2.1居民地地名編碼整合

針對(duì)居民地地名層缺少地名編碼的問(wèn)題，本文選擇AGNP層賦GNID字段值的解決方案。該方案的具體過(guò)程如圖4所示：處理工具加載AGNP層與BOUA(行政境界)層，其中AGNP層中的要素為點(diǎn)要素，表示居民地地名；BOUA層中的要素為面要素，表示行政境界。根據(jù)空間拓?fù)潢P(guān)系，如果某些點(diǎn)要素包含在同一個(gè)面要素內(nèi)，表示這些居民地屬于同一行政境界，它們應(yīng)具有相同的地名編碼[13]。因此，將AGNP層中的點(diǎn)要素與BOUA層的面要素根據(jù)空間范圍相匹配，將匹配成功的面要素的PAC(地名編碼)字段值賦給點(diǎn)要素的GIND字段，從而由計(jì)算機(jī)代替人工完成所有的匹配、賦值工作。

圖4　居民地地名編碼整合方案

2.2.2植被注記整合

針對(duì)植被注記混亂的問(wèn)題，本文選擇VEGA層賦TYPE字段值的解決方案。該方案的具體過(guò)程如圖5所示：首先在VEGA層中選出GB字段值為810400的要素，然后以選出的要素集合作為選擇集，遍歷選擇集中的要素。根據(jù)要素包含ANKP層中的注記點(diǎn)，或者要素與ANKP層中注記點(diǎn)鄰接的空間關(guān)系，將注記點(diǎn)與要素根據(jù)空間范圍進(jìn)行匹配[14]。匹配成功后，把注記點(diǎn)的NAME字段值賦給要素的TYPE字段，處理過(guò)程中進(jìn)行重名檢查和改正，最終形成如“茶、梨、桃”形式的TYPE字段值。

圖5　植被注記整合方案

2.2.3水系整合

面域水系與線形水系的HYDC碼不統(tǒng)一的問(wèn)題表現(xiàn)為兩個(gè)方面：①舊的HYDC碼碼長(zhǎng)為6位，而新規(guī)定的HYDC碼碼長(zhǎng)為8位，以金沙江為例，新舊HYDC碼對(duì)比如表2所示。②某些面域水系的HYDC碼與相應(yīng)的線形水系的HYDC碼不一致。

表2　金沙江新舊HYDC碼對(duì)比[12]

針對(duì)該問(wèn)題的兩個(gè)方面，本文選擇HYDL與HYDA層統(tǒng)一HYDC字段值的解決方案。該方案的具體過(guò)程如圖6所示：根據(jù)面域水系覆蓋線形水系，或者與線形水系交叉、鄰接的空間關(guān)系，以及水系的名稱判定面域水系與線形水系是否為同一水系[15]；如果為同一水系，則檢查面域水系和線形水系的HYDC碼長(zhǎng)是否為8位，同時(shí)判斷二者的HYDC碼是否一致；如果該碼碼長(zhǎng)不足8位，則按照HYDC碼編碼規(guī)則將其修改為8位。鑒于線形水系可能與不同地區(qū)的多個(gè)面域水系構(gòu)成同一水系，新規(guī)定要求面域水系的HYDC碼應(yīng)與相應(yīng)的線形水系的HYDC碼保持一致。因此，在二者的HYDC碼長(zhǎng)均為8位的前提下，如果二者的HYDC碼不一致，將線形水系的HYDC碼賦給面域水系的HYDC碼。

圖6　水系整合方案

3自動(dòng)整合實(shí)例

基于上述自動(dòng)整合方法的軟件已成功應(yīng)用于云南省1∶10 000 DLG 數(shù)據(jù)整合部分任務(wù)中，該軟件是在Visual Studio 2010環(huán)境下，使用ArcGIS Engine 10.1對(duì)ArcGIS所做的二次開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)使用的語(yǔ)言是C#語(yǔ)言，如圖7所示，軟件能夠?qū)崟r(shí)展示當(dāng)前正在處理的對(duì)象，整合完成后，以表格形式展示整合后的數(shù)據(jù)。

以植被類型注記整合為例，圖8(a)、圖8(b)兩部分分別展示了VEGA層整合前后的數(shù)據(jù)。

圖7　自動(dòng)整合軟件

圖8　VEGA層整合前后數(shù)據(jù)對(duì)比

4結(jié)論與展望

本文以云南省1∶10 000 DLG 數(shù)據(jù)整合為例，探討了DLG 數(shù)據(jù)整合中的局部自動(dòng)處理方法。通過(guò)分析居民地地名層缺少地名編碼、植被注記混亂、面域水系與線形水系的HYDC碼不統(tǒng)一等問(wèn)題，提出了一種基于要素空間關(guān)系的計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理方法，并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了該方法的可行性。

在保證作業(yè)精度的前提下，本文所探討的方法在提高工作效率，減少人工重復(fù)作業(yè)方面都有所進(jìn)步。但該方法仍有不足之處，比如，該方法的實(shí)現(xiàn)要依托ArcGIS Engine庫(kù)或ArcGIS Desktop庫(kù)，開(kāi)發(fā)出的軟件無(wú)法在缺少這些庫(kù)的計(jì)算機(jī)上直接運(yùn)行，這就限制了它的應(yīng)用范圍[16]。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心.全國(guó)1∶1萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)整合升級(jí)總體方案[EB/OL].2012-11[2014-10-23].http://files.ngcc.sbsm.gov.cn/www/201305/20130506145926334.pdf.

[2]謝衍憶.DLG數(shù)據(jù)入庫(kù)處理技術(shù)探討[J].測(cè)繪通報(bào),2007,(5):26-27.

[3]王東華,劉建軍,趙仁亮.全國(guó)1∶10 000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)整合升級(jí)總體設(shè)計(jì)[J].地理信息世界,2014,21(2):4-4.

[4]王波,張亮,陳春華.1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)的更新方法[J].地理空間信息,2012,10(3):46-48.

[5]顏清，顏萍，張國(guó)禎.利用Geoway dlg-checker檢查模塊設(shè)計(jì)1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)檢查方案.[J].測(cè)繪與空間地理信息，2015，38(2)：218-220.

[6]劉德兒,蘭小機(jī),袁顯貴.基于要素編碼的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建及DLG自動(dòng)入庫(kù)的實(shí)現(xiàn)[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2013,33(3):92-96.

[7]高翔,袁超,瞿小雯.多源數(shù)據(jù)更新空間數(shù)據(jù)庫(kù)的方法研究[J].城市勘測(cè),2009,(4):10-13.

[8]范志堅(jiān),付蓉.不同時(shí)期1∶10 000 DLG入庫(kù)數(shù)據(jù)的處理[J].測(cè)繪通報(bào),2011,(11):41-43.

[9]宋曉紅.地理國(guó)情普查與1∶10 000 DLG協(xié)同更新作業(yè)模式探討.[J].測(cè)繪與空間地理信息，2014，37(9)：140-141.

[10] 石晶，郭秀麗，宋碧波，等.1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)整合的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2015，38(2)：130-132.

[11] 國(guó)家測(cè)繪地理信息局.1∶10 000(1∶5 000)基礎(chǔ)地理信息地形要素?cái)?shù)據(jù)規(guī)范(試行稿)[S].北京:測(cè)繪出版社,2012.

[12] 云南省測(cè)繪地理信息局.云南省1∶10 000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)整合處理生產(chǎn)專業(yè)技術(shù)設(shè)計(jì)書[S].昆明:2013.

[13] 湯國(guó)安.地理信息系統(tǒng)教程[M].北京:高等教育出版社,2007.

[14] 黃錦鳳,鄒崢嶸.基于Geodatabase的數(shù)字房產(chǎn)數(shù)據(jù)整合研究與應(yīng)用[J].測(cè)繪工程,2011,36(1):21-23.

[15] 萬(wàn)紫,劉江,徐慶華.基于多源空間數(shù)據(jù)的河道水域變化監(jiān)測(cè)方法研究[J].測(cè)繪工程,2013,23(5):38-41.

[16] 張正祥,張洪巖.ArcObjects組件在地理信息系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].遙感信息,2004,(2):48-49.

[17] 邱洪鋼,張青蓮,熊友誼.ArcGIS Engine地理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)從入門到精通[M].2版.北京:人民郵電出版社,2013.

[18] CHRISTIAN N,BILL E,JAY G.C#高級(jí)編程[M].李銘,譯.8版.北京:清華大學(xué)出版社,2013.

[責(zé)任編輯：王文福]

摘要：文中通過(guò)分析DLG數(shù)據(jù)整合過(guò)程中遇到的居民地地名層缺少地名編碼、植被注記混亂、面域水系與線形水系的HYDC碼不統(tǒng)一等問(wèn)題，提出一種基于要素空間關(guān)系的自動(dòng)整合方法，以云南省1∶10 000 DLG數(shù)據(jù)整合為例，借助ArcGIS的二次開(kāi)發(fā)實(shí)例，驗(yàn)證該方法的可行性。

關(guān)鍵詞：要素；空間關(guān)系；1∶10 000；DLG；自動(dòng)整合

The automatic integration of 1∶10 000 DLG data based on feature spatial relationsWANG Wanli,WU Wenbo,BU Lijing

(Liaoning Technical University,Fuxin 123000,China)

Abstract：Aiming at the problems that residential places lack of name code,vegetation note jumbles and HYDC code of surface field water differents form HYDC code of linear water,this paper puts forward a kind of automatic integration method based on feature spatial relations in DLG data.Taking 1∶10 000 DLG data integration in Yunnan province as an example,this paper verifies the feasibility of this method with an instance built by the secondary development of ArcGIS.

Key words：feature;spatial relation;1∶10 000;DLG;automatic integration

作者簡(jiǎn)介：王萬(wàn)里(1989-)，男，碩士研究生.

收稿日期：2014-12-04；修回日期：2015-03-04

中圖分類號(hào)：P217；TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-7949(2016)02-0066-05