數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)處理方法研究

張彤蘊

摘要： 隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國信息化的水平進(jìn)一步提升起來，使用的范圍也在不斷拓展，成為一種新型的信息管理方式。同時我國城市化進(jìn)程不推進(jìn)，城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和規(guī)劃需要進(jìn)行更加科學(xué)的布局，對于產(chǎn)業(yè)管理和城市發(fā)展的意義重大，可以提升公眾的生活體驗，因此數(shù)字城市建設(shè)變得非常重要。數(shù)字城市的發(fā)展中，地理信息數(shù)據(jù)的處理是非常關(guān)鍵的，可以為數(shù)字城市的建設(shè)提供更加全面的數(shù)據(jù)資料。對數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)化的處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息安全利用和共享，實現(xiàn)城市的科學(xué)規(guī)劃管理。由此可知在進(jìn)行數(shù)字城市建設(shè)的過程中需要借助地理信息數(shù)據(jù)處理的方法，為數(shù)字城市的發(fā)展提供必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，作為整個城市數(shù)字化建設(shè)的核心，需要更加重視對其方法的使用，保證數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息處理的準(zhǔn)確性。本文主要針對數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行研究。

Abstract： With the continuous progress of information technology， the level of information technology in China has been further improved， and the scope of use has been continuously expanded， and now it has become a new type of information management. At the same time， the process of urbanization in China is increasing， and the infrastructure construction and planning of the city need more scientific layout， which is of great significance for industrial management and urban development and can enhance the public life experience. Therefore， the construction of digital city becomes very important. In the development of digital city， the processing of geographic information data is very critical and it can provide a more comprehensive data for the construction of digital city. Through the scientific data processing， data security and utilization of data sharing can be achieved， so the city's scientific planning management can be achieved. It can be seen that the digital city construction need the method of geo-information data processing and its correct use to ensure the accuracy of urban basic geographic information processing. This paper mainly focuses on the data processing methods of digital city basic geographic information.

關(guān)鍵詞： 數(shù)字城市；基礎(chǔ)地理信息；數(shù)據(jù)處理

Key words： digital city；basic geographic information；data processing

中圖分類號：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）15-0059-03

0 引言

社會信息化技術(shù)不斷的提升，對地理信息數(shù)據(jù)的重要性認(rèn)識也在不斷地增加，城市各個管理部門也在借助信息處理系統(tǒng)加強數(shù)據(jù)采集的可靠性。數(shù)字城市建設(shè)是城市信息化水平提升的重要方面，該技術(shù)的使用可以將新階段城市建設(shè)中信息傳遞不通暢和專業(yè)數(shù)據(jù)缺乏的情況進(jìn)行全面的整合，在不同的領(lǐng)域間實現(xiàn)資源共享，形成一種新型的更新和服務(wù)模式，成為各個地區(qū)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，提升城市建設(shè)的科學(xué)化和規(guī)范化。數(shù)字化城市的建設(shè)，是我國城市測繪的重要進(jìn)步，可以將我國現(xiàn)階段的城市規(guī)劃和建設(shè)工作進(jìn)行更加精確的分析，將測繪的重要性全面地提升起來，增加城市規(guī)劃的科學(xué)性。

1 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，是通用性最強，共享需求最大，幾乎為所有與地理信息有關(guān)的行業(yè)采用，作為統(tǒng)一的空間定位和進(jìn)行空間分析的基礎(chǔ)地理單元，是城市基礎(chǔ)地理框架的主要內(nèi)容，同時也是數(shù)字城市三維建模的基礎(chǔ)。主要由自然地理信息中的地貌、水系 、植被以及社會地理信息中的居民地、交通、境界、特殊地物、地名等要素構(gòu)成。另外，還有用于地理信息定位的地理坐標(biāo)系格網(wǎng)，并且其具體內(nèi)容也同所采用的地圖比例尺有關(guān)，隨著比例尺的增大，基礎(chǔ)地理信息的覆蓋面更加廣泛?；A(chǔ)地理信息的承載形式也是多樣化的，可以是各種類型的數(shù)據(jù)、衛(wèi)星像片、航空像片、各種比例尺地圖，甚至聲像資料等等。

1.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范不統(tǒng)一，地物代碼非國家標(biāo)準(zhǔn)代碼，以舊國標(biāo)或地方標(biāo)準(zhǔn)居多；數(shù)據(jù)分層和分類標(biāo)準(zhǔn)不一致，點、線、面數(shù)據(jù)未分開存儲，大多數(shù)只是按要素簡單分類存儲；測繪基準(zhǔn)不統(tǒng)一，空間數(shù)據(jù)分散在各個不同的部門，數(shù)據(jù)空間參考基準(zhǔn)、質(zhì)量、精度、圖形要素都不一致，多采用地方坐標(biāo)系統(tǒng)為平面標(biāo)準(zhǔn)，空間數(shù)據(jù)失去了統(tǒng)一的參考基準(zhǔn)，也就無法直接疊加在一起使用，地理空間框架建設(shè)工作難以開展。

1.2 數(shù)據(jù)形態(tài)

空間數(shù)據(jù)涉及到多種比例尺，大部分城市以1：500、

1：2000、1：5000、1：10000系列比例尺覆蓋，覆蓋空間范圍大，數(shù)據(jù)信息量大。

數(shù)據(jù)存儲格式不統(tǒng)一，以分幅或文件形式存儲居多，未建空間數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)格式多為CAD格式。

1.3 數(shù)據(jù)內(nèi)容

數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)包括八大類要素：測量控制點、水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、境界與政區(qū)、地貌、植被與土質(zhì)及其名稱等注記信息。

1.4 數(shù)據(jù)質(zhì)量

數(shù)據(jù)采集的手段、技術(shù)方法、成圖時間不同，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一，造成了數(shù)據(jù)的不一致性，數(shù)據(jù)質(zhì)量層次不齊，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)要素定性不明確，數(shù)據(jù)中存在不確定歸屬的地物；存在數(shù)據(jù)無屬性或數(shù)據(jù)的屬性是以注記的形式存儲而不是在屬性字段中的情況；部分地物類存在屬性缺失的情況，例如公路、鐵路、河流編碼等重要屬性內(nèi)容；因數(shù)據(jù)未建庫或建庫標(biāo)準(zhǔn)不一，存在應(yīng)以面存在的地物未構(gòu)面的情況，例如，道路、居民地、水系、植被等；數(shù)據(jù)連通性差，特別是道路和水系沒有成網(wǎng)，道路、河流遇橋、涵洞、閘和壩等為斷開的狀態(tài)；數(shù)據(jù)中碎片冗余的數(shù)據(jù)比較多，例如，通過不同軟件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，小路碎化為一段一段，陡坎碎化出一條條的小齒線等；要素拓?fù)溴e誤多，存在打折、相交、重疊等等基礎(chǔ)圖形錯誤。

1.5 數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性

城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為了滿足城市各部門建設(shè)和應(yīng)用的需要，數(shù)據(jù)更新頻率比較高，數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和豐富度較好，但多數(shù)存在局部更新頻率較高，這就帶來了更多不同時間數(shù)據(jù)接邊的工作。

2 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)處理

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)處理技術(shù)路線如圖1。

本文側(cè)重研究基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)幾大類要素的加工整理。

數(shù)據(jù)加工整理時按照“先主要地物要素，后次要地物要素；先骨架要素，后局部要素”的順序進(jìn)行整理。原則上將數(shù)據(jù)按照“街區(qū)” 或者“塊”拼接起來再做DLG整理加工，保證一個工作單元的覆蓋面與信息量。

2.1 道路數(shù)據(jù)整理

道路數(shù)據(jù)貫穿全圖，可首先整理道路數(shù)據(jù)。按照雙線道路、單線道路、道路附屬的順序進(jìn)行加工整理。

雙線道路，根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)明確必須雙線表示的道路，已經(jīng)雙線表示的道路也有漏一邊或碎化的情況，對此進(jìn)行查漏補缺，保證邊線完整，通常根據(jù)道路旁地物進(jìn)行補充，例如房屋邊線、花圃邊線等，原則是保證單獨顯示道路一層數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)要連通。雙線道路的交叉口是加工整理的重點，通常交叉的雙線道路屬性不完全相同，原則上道路交叉口處構(gòu)面和其連接的較高等級道路一致，道路交叉處不在同一個平面，要求正射投影在上的道路邊線在交叉處相連。雙線道路邊線處理完成后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)生成道路中心線，要求中心線的要素編碼與邊線一致。

單線道路重點是拓?fù)溴e誤檢查，檢查與雙線道路中心線的連通性，檢查并消除懸掛點，檢查并批量消除偽節(jié)點，檢查單線道路中是否存在0長度或極短的線段。

道路附屬重點是橋梁的處理，保證路網(wǎng)連通性，道路遇橋梁不斷開。

道路屬性根據(jù)圖面上注記信息或者外業(yè)調(diào)繪資料，進(jìn)行錯誤地物歸類，補充道路中心線的屬性信息等。

2.2 水系數(shù)據(jù)整理

水系、道路都是地圖的重要標(biāo)志要素，水系數(shù)據(jù)包括面狀水系、線狀水系、水系附屬設(shè)施的整理。

水系數(shù)據(jù)主要包括拓?fù)溴e誤檢查處理、連通性檢查處理和屬性處理。雙線河流、面狀池塘、湖泊水庫需構(gòu)面，采集水涯線做構(gòu)面輔助線，圖廓邊線也可做構(gòu)面輔助線，構(gòu)面完成后，進(jìn)行拓?fù)溴e誤檢查，檢查是否有未構(gòu)面地物、檢查是否有構(gòu)面錯誤地物。雙線河流必須采集結(jié)構(gòu)線，要求單線河流與雙線河流的結(jié)構(gòu)線必須連接，以保證水網(wǎng)連通。線狀水系重點檢查重線、偽節(jié)點、懸掛點、自相交等，面狀與線狀水系拓?fù)溴e誤檢查處理完成后，根據(jù)圖面注記進(jìn)行水系屬性補充完善。

水系附屬整理，要求水系流向與單線水系方向嚴(yán)格一致，且位于單線水系上方；面狀涵洞構(gòu)面線方向必須一致，通常遵循右手法則；水系面遇附屬設(shè)施必須連通。

2.3 居民地數(shù)據(jù)整理

居民地房屋要以面表示，居民地原始數(shù)據(jù)中特殊房屋多存在輔助線來表示房屋特征，例如，簡單房屋斜線、棚房齒線等，首先提取房屋輔助線不作為構(gòu)面要素，整理所有房屋構(gòu)面要素線，進(jìn)行懸掛線、拓?fù)涿妗⑼負(fù)潼c的檢查。檢查線打折、自相交，并進(jìn)行修改，進(jìn)行重線檢查，刪除重線，檢查并刪除零長度線，進(jìn)行懸掛點和偽節(jié)點檢查并批量處理，拓?fù)錂z查處理后進(jìn)行構(gòu)面，通過圖面注記或符號檢查房屋構(gòu)面的正確性，例如，是否將天井構(gòu)成房屋面等。

居民地數(shù)據(jù)與其他地物的拓?fù)潢P(guān)系也是居民地數(shù)據(jù)整理的關(guān)鍵步驟，其他地物要素不能穿越居民地，例如道路、圍墻、籬笆等，但地下的也就是空間位置不在一個平面的可以穿越，例如，地下涵洞，地下通道等等。

2.4 其他數(shù)據(jù)整理

其他數(shù)據(jù)整理概括為點狀地物、線狀地物、面狀地物和注記的整理。

點狀地物最重要的是注意其方向信息及定位點。有方向的點狀地物在數(shù)據(jù)建庫后方向信息必須在屬性中體現(xiàn)，便于數(shù)據(jù)建庫后的符號化配圖。點狀地物的定位點必須與圖式符號保持一致，才能保證在數(shù)據(jù)建庫后的符號化配圖中點狀地物的坐標(biāo)定位準(zhǔn)確無誤。

線狀地物建庫關(guān)鍵是采集骨架線，特別是管線層，所以要求原始數(shù)據(jù)中必須有骨架線，在對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理時，常存在骨架線丟失的現(xiàn)象，首先進(jìn)行骨架線重構(gòu)再進(jìn)行下步操作。線狀地物存在線打折、自相交、懸掛點、偽節(jié)點等現(xiàn)象，通過專業(yè)軟件檢查處理線拓?fù)溴e誤。線狀地物除自身拓?fù)溴e誤外，更多的是與主要地物要素之間的位置關(guān)系是否正確，例如，地類界線是否穿房屋、道路等。有方向的線狀地物通常遵循右手法則，以確保在符號化配圖時正確顯示線狀地物的線型及方向，例如陡坎、有坎池塘等。

面狀地物除道路、水系和居民地外，植被面是面數(shù)據(jù)中數(shù)量最多且與其他要素關(guān)聯(lián)性最強的要素，在植被面的處理中，最重要的是處理與其他相關(guān)要素的關(guān)系，同時構(gòu)面的過程也是碎化的地類界處理、補充地類界和其他地物要素檢查處理的過程，植被面地類編碼以圖面植被符號進(jìn)行賦值。

注記的整理工作量較大，且手工干預(yù)較多。圖面注記要根據(jù)注記內(nèi)容轉(zhuǎn)入到相應(yīng)的地物屬性中，其中，轉(zhuǎn)入點狀地物和線狀地物的屬性中較復(fù)雜，例如，控制點的點號與高程值轉(zhuǎn)入控制點屬性，高程點注記轉(zhuǎn)入屬性，道路注記轉(zhuǎn)入道路中心線屬性。注記也存在碎化的現(xiàn)象，必須處理玩碎化注記后才可轉(zhuǎn)入相應(yīng)的地物屬性中。

2.5 數(shù)據(jù)整理建議

分要素數(shù)據(jù)整理，按照道路→居民地→水系→地貌→植被→附屬設(shè)施及其他要素的順序進(jìn)行整理；

數(shù)據(jù)整理內(nèi)容包括碎化冗余數(shù)據(jù)處理，圖形錯誤處理，連通性、完整性處理和屬性補錄等；

數(shù)據(jù)整理建庫過程中實時進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，保證成果數(shù)據(jù)質(zhì)量；

數(shù)據(jù)盡量按照國家最新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整理建庫，方便后期進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和各種應(yīng)用。

3 結(jié)束語

總之，在進(jìn)行數(shù)字城市地理空間的構(gòu)建中，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的重要性不言而喻，地理信息資源共享與應(yīng)用，有效避免了“信息孤島”現(xiàn)象，充分發(fā)揮了地理信息在政府宏觀決策、國家應(yīng)急管理、社會公益服務(wù)、產(chǎn)業(yè)升級拓展、人民生活改善等方面的保障服務(wù)作用，隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的處理方法會更加準(zhǔn)確有效，為數(shù)字城市、智慧城市的發(fā)展提供更加堅實的數(shù)據(jù)支撐。

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