廣州開發(fā)區(qū)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新體系的應(yīng)用研究

周廣華，高建偉

(廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州　510000)

1　引　言

廣州開發(fā)區(qū)地處穗港澳黃金三角洲的中心地帶，為國家級開發(fā)區(qū)，發(fā)展速度快，面貌日新月異，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的需求大，數(shù)據(jù)質(zhì)量以及現(xiàn)勢性要求高，傳統(tǒng)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，難以跟上城市規(guī)劃、管理和建設(shè)的需求。

廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院長期承擔(dān)著廣州開發(fā)區(qū)的規(guī)劃監(jiān)督測量工程任務(wù)，利用工程測量數(shù)據(jù)動態(tài)更新基礎(chǔ)地形圖已成為提高地理信息數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性的重要手段。

在此背景下，作者對基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的動態(tài)更新進(jìn)行了研究及實(shí)踐，基于統(tǒng)一的空間基準(zhǔn)，建立標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式并進(jìn)行模板封裝，并研究了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的動態(tài)更新模型和方法，將各類測繪項(xiàng)目所生產(chǎn)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一組織起來，輔以相應(yīng)的管理制度，形成了一個快速、靈活、完善的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)動態(tài)更新體系。

2　主要技術(shù)內(nèi)容

2.1　制定《面向城市規(guī)劃的廣州市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫》數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《廣州市城市規(guī)劃基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)》，確立基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，包括要素內(nèi)容、分層標(biāo)準(zhǔn)、編碼標(biāo)準(zhǔn)、屬性標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。針對動態(tài)更新需要，在屬性字段定義中特別添加時間要素、數(shù)據(jù)標(biāo)識等關(guān)鍵字段，充分考慮數(shù)據(jù)完整性、擴(kuò)充性、連續(xù)性。

2.2　建立標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)生產(chǎn)模板，實(shí)現(xiàn)一體化作業(yè)模式

在統(tǒng)一的地理信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，同時基于廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院的數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺，針對不同類型、不同比例尺的測量項(xiàng)目，建立了廣州市 1∶500、1∶2 000、 1∶5 000等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、規(guī)劃測量數(shù)據(jù)等標(biāo)準(zhǔn)化模板[1]，通過模板定義將地理要素特征(編碼、分層、分色、符號描述)、注記分類、信息映射規(guī)則、系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置、屬性定義、質(zhì)量檢查規(guī)則等標(biāo)準(zhǔn)封裝在Access數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的信息封裝，有效保證了標(biāo)準(zhǔn)與外業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的一致性[2]。

基于廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院標(biāo)準(zhǔn)化模板，使得外業(yè)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)輸入與計(jì)算、內(nèi)業(yè)圖形繪制、屬性內(nèi)容錄入、數(shù)據(jù)檢查入庫等均集成在一個平臺系統(tǒng)中，簡化了作業(yè)的中間過程，可以方便地實(shí)現(xiàn)測量外業(yè)、內(nèi)業(yè)、入庫一體化[3](如圖1所示)，解決傳統(tǒng)數(shù)字測圖系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)地形圖數(shù)據(jù)庫與GIS數(shù)據(jù)之間的無縫接軌和測圖與建庫一體化現(xiàn)象[4]。

圖1　數(shù)據(jù)一體化生產(chǎn)體系

2.3　充分利用多源數(shù)據(jù)對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新

按照具體測繪項(xiàng)目需要，利用不同設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)下，均可成為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的更新數(shù)據(jù)源。

用于動態(tài)更新的測繪項(xiàng)目可包括廣州市“1，2，3，5基礎(chǔ)地形圖更新機(jī)制”基礎(chǔ)測繪項(xiàng)目、普通工程測量、規(guī)劃監(jiān)督測量(特別是竣工測量成果完整準(zhǔn)確，并能及時動態(tài)地反映城市建設(shè)的變化[5])等以及大面積地形圖新測時利用ADS40數(shù)字?jǐn)z影測量、機(jī)載LiDAR成圖系統(tǒng)快速獲取的數(shù)據(jù)，這些不同測繪項(xiàng)目，最終均可成為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的動態(tài)更新數(shù)據(jù)源。

2.4　利用工程測量成果中的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行增量式動態(tài)更新方法及模型的建立

增量更新是指變化一經(jīng)發(fā)生、發(fā)現(xiàn)、測定，空間數(shù)據(jù)庫便更新其數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，保存變化信息，而且更新后的數(shù)據(jù)能夠不斷傳遞給用戶使用的一種理想的更新方式，由于其方式靈活而且能夠更好地保證空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，成為未來數(shù)據(jù)庫更新的主要趨勢[6]。

在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)下，基于增量更新方式，將基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)與工程測量工作相結(jié)合，提出面向要素的城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新機(jī)制(如圖2所示)，即利用工程測量成果中的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)部分，結(jié)合工程測量范圍形狀不規(guī)則特點(diǎn)，提出基于“網(wǎng)格單元”更新的思路，通過網(wǎng)格劃分、更新范圍線劃定及數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的圖幅更新、批量更新方式變?yōu)榛诰W(wǎng)格的實(shí)時更新模式，從而切實(shí)保證了數(shù)據(jù)的完整性與現(xiàn)勢性。

圖2　數(shù)據(jù)更新流程

2.5　多尺度的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的聯(lián)動更新

當(dāng)大比例尺的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新后，對小比例尺數(shù)據(jù)庫更新同樣采用掏出→按照大比例尺數(shù)據(jù)縮編→檢查入庫模式進(jìn)行，并將該過程融合在大比例尺數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新作業(yè)進(jìn)程中，實(shí)現(xiàn)各個比例尺數(shù)據(jù)的聯(lián)動更新。

考慮小比例尺數(shù)據(jù)縮編的復(fù)雜性以及所需的大量人力，基于廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院的規(guī)劃基礎(chǔ)信息化測繪平臺及基礎(chǔ)地形圖自動縮編體系[7]，開發(fā)了地理信息數(shù)據(jù)的自動縮編模塊，并采用了自動縮編為主，在具體需求出現(xiàn)時方進(jìn)行人工干預(yù)生產(chǎn)成品數(shù)據(jù)的策略(如圖3所示)。

圖3　多尺度的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的聯(lián)動更新體系

2.6　基于動態(tài)更新的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程及質(zhì)量控制體系的建立

結(jié)合動態(tài)更新的技術(shù)要求和特點(diǎn)，明確一般工程測量以及基礎(chǔ)測繪的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程(如圖4所示)。

圖4　基于動態(tài)更新的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程

質(zhì)量控制除測量成果本身按照“三級檢查二級驗(yàn)收”制度(如圖5所示)進(jìn)行質(zhì)量控制外[8]，對于動態(tài)更新的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，做到多級檢查，數(shù)據(jù)檢查存在問題絕不入庫，重點(diǎn)檢查時間要素、數(shù)據(jù)標(biāo)識等非數(shù)據(jù)本身性質(zhì)的屬性，盡量避免小錯誤在動態(tài)數(shù)據(jù)庫中累積或者產(chǎn)生大量冗余數(shù)據(jù)。

圖5　“三級檢查二級驗(yàn)收”制度

3　主要創(chuàng)新點(diǎn)

3.1　空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定與模板信息化封裝

通過詳細(xì)制定空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息化模板封裝，建立廣州基礎(chǔ)地理信息模板用于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)，同時建立工程測量模板用于工程測量數(shù)據(jù)處理及制圖，兩模板在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。通過標(biāo)準(zhǔn)化封裝，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息生產(chǎn)作業(yè)過程強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)化，依照模板控制技術(shù)[9]，保證了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)始終在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行，為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的動態(tài)更新奠定了基礎(chǔ)。

3.2　動態(tài)范圍線及數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的開發(fā)和使用，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)動態(tài)更新

為保證工程測量能夠最大限度地利用已有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，并保證其成果能夠順利地更新進(jìn)入基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了范圍線繪制和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)[10](如圖6所示)。使用工程測量成果進(jìn)行動態(tài)更新以及工程測量利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)均通過該系統(tǒng)進(jìn)行，始終保證基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫內(nèi)現(xiàn)勢數(shù)據(jù)的唯一性。

圖6　范圍線繪制和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)

引入“網(wǎng)格單元”的概念，以網(wǎng)格為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，盡可能減少接邊工作量，同時確保網(wǎng)格單元的完整性。網(wǎng)格單元內(nèi)更新的地形要素必須100%接邊。

目前廣州網(wǎng)格劃分的情況如表1所示：

廣州網(wǎng)格劃分的情況　　　　　　　　　表1

從表中可以看出，約72%的網(wǎng)格小于1 km2，接近實(shí)際工程面積，且主要建成區(qū)的網(wǎng)格面積基本都小于 2 km2，分布情況如圖7所示。

圖7　廣州網(wǎng)格分布的情況

4　主要推廣與應(yīng)用

因建立起的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新體系，近年來，廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院在廣州開發(fā)區(qū)的基礎(chǔ)測繪項(xiàng)目以及工程測量項(xiàng)目的工作效率均得到顯著提高，同時，為政府及社會提供了可靠、高效的地理信息服務(wù)。

2011年～2015年5年間，累計(jì)共完成了廣州開發(fā)區(qū) 629 km21∶500和 1∶2 000比例尺的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)及更新，累計(jì)完成的工程測量共計(jì) 6 486宗，并基于工程測量數(shù)據(jù)對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及時進(jìn)行動態(tài)更新。

該動態(tài)更新體系在廣州開發(fā)區(qū)的運(yùn)轉(zhuǎn)流暢，也進(jìn)一步驗(yàn)證了體系的成熟性，未來廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院可在廣州市的全部測量項(xiàng)目中推廣應(yīng)用，屆時，廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院將在整個廣州市形成一個完整的統(tǒng)一的城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，并向全市各個政府單位及社會單位提供高效的地理信息服務(wù)。