DLG數(shù)據(jù)庫前處理技術(shù)研究

米思瑩 蔡建德

（1.浙江臻善科技股份有限公司，浙江 杭州 310005；2.河南省測繪發(fā)展研究中心，河南 鄭 州 450008）

1 引言

隨著國家自然資源國土空間數(shù)據(jù)整合，數(shù)字線劃圖（Digital Line Graphs，通稱DLG）是當(dāng)前使用最多的地理信息數(shù)據(jù)格式。作為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)類型之一，DLG 既保存要素的空間信息，也承載著其屬性信息，是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的主要來源。為規(guī)范地理信息數(shù)據(jù)的提取、分析和使用，如何將現(xiàn)有DLG 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的地理空間數(shù)據(jù)成為數(shù)據(jù)入庫的關(guān)鍵。本文基于現(xiàn)時背景，結(jié)合相關(guān)文獻和實踐經(jīng)驗，探討DLG 數(shù)據(jù)入庫問題及出現(xiàn)的原因，并提出技術(shù)優(yōu)化建議。

2 DLG 數(shù)據(jù)入庫問題研究

AutoCAD 作為一款較成熟的DLG 數(shù)據(jù)處理軟件，在自然資源、交通、電力、不動產(chǎn)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。本文以市場使用最為普遍的兩種數(shù)據(jù)格式，即AutoCAD 中 的DWG 和Microsoft Access 中 的MDB[2]，對DLG 數(shù)據(jù)入庫問題進行研究，找出格式轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的問題及原因，從而提高DLG 數(shù)據(jù)入庫速度，優(yōu)化入庫質(zhì)量，增加數(shù)據(jù)可信性。現(xiàn)將DLG 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程 中出現(xiàn)的問題歸為以下三類。

（1）要素圖層歸類差異

AutoCAD 數(shù)據(jù)在對要素進行圖層歸類時缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性，如點要素“泉”“井”和面要素“池塘”“溝渠”在AutoCAD 中均屬于水系要素（如圖1 所示），這使得原本在GIS 數(shù)據(jù)中屬于點要素的“井”或?qū)儆诿嬉氐摹俺靥痢?，在轉(zhuǎn)換過程中易歸錯圖層，從而造成點要素信息缺失或面要素?zé)o法閉合的現(xiàn)象。

（2）屬性信息不完善

轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在屬性信息方面易出 現(xiàn)以下兩種情況：①缺少要素成分，如GIS 數(shù)據(jù)庫缺 少應(yīng)該入庫的元素（房屋等）；②缺少要素屬性值，如GIS 數(shù)據(jù)庫中各要素屬性值為空（高壓電力線無高壓伏數(shù)）[3]。由于不同屬性道路間無明確的道路鋪裝地類界，致使兩條不同的路在自動構(gòu)面時被賦予同樣屬性，如圖2所示。

圖1 常規(guī)CAD圖層劃分模式

圖2 不同道路之間無明確界限

（3）幾何結(jié)構(gòu)不完整

DLG 數(shù)據(jù)缺乏規(guī)范性，忽略了圖形間的拓撲關(guān)系。以居民地為例，易出現(xiàn)房屋線劃圖線條重復(fù)、部分房屋邊線不封閉問題，對數(shù)據(jù)質(zhì)量、系統(tǒng)負荷量造成一定影響。地類界節(jié)點處存在懸掛現(xiàn)象如圖3 所示，居民地未閉合如圖4 所示。

圖3 地類界節(jié)點處懸掛現(xiàn)象

圖4 居民地未閉合

3 DLG 數(shù)據(jù)入庫技術(shù)優(yōu)化

DLG 數(shù)據(jù)整理中，已有的AutoCAD 數(shù)字地形圖是以出圖為目的，要想以CAD 數(shù)據(jù)為GIS 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，將CAD 數(shù)據(jù)規(guī)范化入庫，需要滿足以下要求：①注記標(biāo)準(zhǔn)化；②線性要素完整，避免懸掛；③對多邊形進行封閉 ；④對水渠、道路等用線編輯的面要素進行處理；⑤對地理要素編碼和屬性賦值；⑥保證拓撲關(guān)系正確；⑦其他特殊情況處理等。

基于上述要求，可以從以下四個技術(shù)層面對要素進行處理。

（1）幾何結(jié)構(gòu)檢查與處理

從幾何結(jié)構(gòu)入手，逐一檢查各個圖層，并針對每個圖層特有的情況進行幾何修整和幾何實體規(guī)范，以避免線轉(zhuǎn)面或其他步驟出現(xiàn)問題。大致包括各圖層去除偽節(jié)點；水渠、陡坎、圍墻等面狀、現(xiàn)狀地物各圖層線相交檢查、折返線檢查、線懸掛檢查及處理，以及居民地、水系要素面中未封閉面檢查等。

（2）實體屬性檢查與處理

CAD 格式數(shù)據(jù)中，對于帶狀地物，比如河流、道路等要素，野外調(diào)繪并沒有提供寬度，需要內(nèi)業(yè)人員在圖上量距，然后賦值。此外，園地等植被層也應(yīng)按國家規(guī)定對“梨”“桃”等帶有屬性的園地進行賦值。 （3）圖層檢查與處理

圖層檢查主要指對不同要素在數(shù)據(jù)庫中的位置進行檢查，其中，注記在DLG 數(shù)據(jù)整理中出現(xiàn)錯誤最為頻繁。如主要道路、次要道路等道路名稱未被歸到“道路注記”層等。此外，還應(yīng)仔細檢查是否存在未被歸類的要素，核對完后，根據(jù)要求對其進行分層。

（4）其他細節(jié)檢查與處理

這通常為最后一步，主要用來彌補之前未進行修改和忽略的地方。包括首曲線、計曲線等類似等高線和高程點的“ELEV”不能為空值，居民地、池塘中不能出現(xiàn)高程點等細節(jié)問題。

4 DLG 數(shù)據(jù)庫前處理

DLG 數(shù)據(jù)入庫前存在大量問題需要處理，要把控好數(shù)據(jù)處理時間。DLG 數(shù)據(jù)庫前處理分為 ：DLG 圖形端、“橋梁”軟件下、數(shù)據(jù)庫端等三種數(shù)據(jù)格式入庫技術(shù)。對這三種模式進行分析，以求找到最合適階段進行數(shù)據(jù)庫前處理。

（1）DLG 圖形端的數(shù)據(jù)入庫

在AutoCAD 中地面建筑物的圖 形存在無法完全封閉等一系列問題。GIS 軟件有圖像編輯與處理功能，但這種功能無法和AutoCAD 相比。如果要提高Auto CAD 向GIS 進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化時的速度與精度，必須從數(shù)據(jù)源頭——AutoCAD 入手，對這些數(shù)字化圖形進行編輯與修改[4]?；贒LG 圖形端的入庫是指對待入庫數(shù)據(jù)在格式轉(zhuǎn)換前進行數(shù)據(jù)加工和處理。數(shù)據(jù)入庫技術(shù)原理如圖5 所示。

圖5 數(shù)據(jù)入庫技術(shù)原理

AutoCAD 的數(shù)據(jù)編輯和修改比GIS 軟件的編輯功能及精度更高，在CAD 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前，首先要檢查數(shù)據(jù)分層是否正確，保證各種地物放置在對應(yīng)圖層。其次，在檢查處理圖形數(shù)據(jù)時，要修改不符合GIS 拓撲結(jié)構(gòu)的要素?；贒LG 圖形端的入庫優(yōu)點是制圖軟件具有強大的圖形編輯功能，便于數(shù)據(jù)的更新、修改，尤其是大批量的DLG 數(shù)據(jù)在圖形編輯及修改時比較方便，且精度較高。

（2）“橋梁”軟件的數(shù)據(jù)入庫

基于“橋梁”軟件的數(shù)據(jù)入庫特點是大量加工處理的數(shù)據(jù)都放在其他各種軟件中，要在GIS 軟件平臺完成。數(shù)據(jù)入庫原理如圖6 所示。

CAD 的數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成GIS 軟件格式的數(shù)據(jù)，會造成數(shù)據(jù)信息丟失，因而在數(shù)據(jù)入庫時，可選擇Geoway 軟件作為基礎(chǔ)CAD 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入GIS 數(shù)據(jù)的“橋梁”軟件，這樣可解決數(shù)據(jù)信息丟失的現(xiàn)象，滿足GIS 入庫要求。基于其他各種軟件的數(shù)據(jù)入庫技術(shù)的優(yōu)點是：國產(chǎn)GIS 平臺管理功能強大，作業(yè)員在生產(chǎn)作業(yè)過程中對圖形編輯功能比較習(xí)慣，可以快速對數(shù)據(jù)進行編輯和處理，提高數(shù)據(jù)入庫效率。但這種技術(shù)方法也存在一定缺點：①數(shù)據(jù)需要經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換，涉及各種軟件的符號庫，存在數(shù)據(jù)容易丟失、符號錯誤等現(xiàn)象 ；②其他各種軟件端二次開發(fā)強度較大；③存在圖庫分離現(xiàn)象。

圖6 “橋梁”軟件的數(shù)據(jù)入庫原理

（3）數(shù)據(jù)庫端的數(shù)據(jù)入庫

基于數(shù)據(jù)庫端的入庫技術(shù)是大批量數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫端的GIS 軟件中去完成。入庫技術(shù)原理如圖7 所示。

圖7 數(shù)據(jù)入庫的技術(shù)原理

數(shù)據(jù)入庫中，CAD 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換入庫（GIS）過程中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理，應(yīng)該先在AutoCAD 中進行，以減少轉(zhuǎn)換后的處理技術(shù)難度，再利用File Geodatabase 中圖層數(shù)據(jù)及屬性表的相互關(guān)系嵌入軟件，提取對應(yīng)信 息，生成點、線、面、注記四層Shapefile 文件。建立空數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)由DWG 格式轉(zhuǎn)成Shapefile 格式，然后再將數(shù)據(jù)繼續(xù)詳細分層、檢查處理，使數(shù)據(jù)達到入庫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[5]。數(shù)據(jù)入庫流程如圖8 所示。

圖8 數(shù)據(jù)入庫流程

基于數(shù)據(jù)庫端的入庫數(shù)據(jù)操作均基于GIS數(shù)據(jù)庫，優(yōu)點是多次轉(zhuǎn)換過程中數(shù)據(jù)不會丟失。對入庫數(shù)據(jù)，除要在技術(shù)層面加強規(guī)范外，理論層面也應(yīng)加強研究。

① 回避風(fēng)險比解決問題更有價值。對于DLG 數(shù)據(jù)入庫過程中出現(xiàn)的問題，部分學(xué)者從不同角度進行了歸納和總結(jié)，并提出有效的解決方案及措施方法。但在論文撰寫過程中，并未給出數(shù)據(jù)處理過程中避免此類問題發(fā)生的方法。對于內(nèi)外業(yè)處理人員和質(zhì)量檢查人員來說，避免此類問題的出現(xiàn)比解決問題更具有實際意義。

② 主客觀因素應(yīng)“一視同仁”。國內(nèi)學(xué)者在研究DLG 數(shù)據(jù)入庫問題時，均選擇把焦點聚集在“硬件”問題上，即只考慮問題存在的客觀因素，如CAD 數(shù)據(jù)與GIS 的本質(zhì)差異、每個軟件不可避免的漏洞和缺點等，而忽略了外業(yè)調(diào)繪人員和內(nèi)業(yè)處理人員的本身問題。因此，模式的選擇更應(yīng)基于實踐，結(jié)合操作的難易程度、準(zhǔn)確度進行判斷。

此外，就DLG 數(shù)據(jù)入庫目前的發(fā)展?fàn)顩r來看，全要素數(shù)據(jù)入庫的關(guān)鍵是CAD 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的整理，但目前還沒有一種很好的方法可以將未處理的CAD 數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)庫并滿足生產(chǎn)要求。

5 結(jié)束語

近年來，隨著數(shù)字經(jīng)濟的飛速發(fā)展，國土空間規(guī)劃基礎(chǔ)地理信息平臺和國土空間規(guī)劃“一張圖”信息系統(tǒng)建設(shè)愈加重要，而DLG 數(shù)據(jù)入庫前質(zhì)量則是保證平臺數(shù)據(jù)可靠性與規(guī)范性的基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)，DLG 數(shù)據(jù)入庫問題主要是由CAD 數(shù)據(jù)與GIS 數(shù)據(jù)側(cè)重點不同造成的，因此，只有就數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，才能達到入庫數(shù)據(jù)的規(guī)范要求。