一種基于無(wú)極3軟件的居民地快速縮編融合更新技術(shù)

饒?jiān)?/p>

摘? 要? 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)有的地理空間數(shù)據(jù)更新頻率要求越來(lái)越高，快速、精準(zhǔn)更新，提升數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性需求已經(jīng)越來(lái)越迫切，本文以粵港澳大灣區(qū)DLG居民地?cái)?shù)據(jù)更新為例，通過(guò)利用無(wú)極3軟件的居民地快速縮編融合更新技術(shù)建立不同尺度數(shù)據(jù)間的縱向立體化聯(lián)系，保證不同尺度數(shù)據(jù)間的高度一致性與最新的現(xiàn)勢(shì)性。

關(guān)鍵詞? 地理空間數(shù)據(jù);更新;快速縮編融合;尺度

中圖分類號(hào)：P285.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5603（2020）03-71-6

Abstract： With the rapid development of China's economy， the requirement for the update frequency of existing geospatial data is getting higher and higher， and the demand for rapid and accurate updates to improve the current situation of data has become more and more urgent. This article is based on the DLG residents of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area. Take the update of land data as an example. By using the rapid downsizing and fusion update technology of residential area of the Promise 3 software， a vertical three-dimensional connection between data of different scales is established to ensure a high degree of consistency and the latest current status of data of different scales.

Keywords： geospatial data; update; rapid downsizing and fusion; scale

目前，我省的1∶1萬(wàn)DLG居民地要素部分更新一直是以年度影像為基底，以1∶1萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)分幅圖為作業(yè)單元進(jìn)行核心要素更新，這種方法存在投入人力及設(shè)備多、作業(yè)周期較長(zhǎng)、更新技術(shù)手段單一等缺點(diǎn)，顯然不能適應(yīng)新的要求，而且更新的時(shí)效性較弱，特別是農(nóng)村地區(qū)的數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性、位置精度都比較薄弱，可用性逐步降低，已經(jīng)無(wú)法滿足自然資源等管理部門(mén)對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)需求，改變與突破迫在眉睫。

居民地作為地圖三大要素之一，在大比例尺地形圖的數(shù)值載負(fù)量和面積載負(fù)量中均占有很大比重，對(duì)其綜合的結(jié)果直接影響著地圖質(zhì)量及圖面效果[1-2]。20世紀(jì)60年代中期，國(guó)外就開(kāi)展了用計(jì)算機(jī)開(kāi)展綜合制圖的研究，其中，以Douglas-Puckcer經(jīng)典算法最為突出[3-4]，被沿用至今。在國(guó)內(nèi)已有研究成果[5-7]，通過(guò)一系列算子對(duì)街道取舍、街區(qū)合并、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概括、輪廓進(jìn)行化簡(jiǎn)，達(dá)到居民地綜合效果。無(wú)極3軟件在上述算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了拓展及改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)建筑物多邊形的不同類型處理單元進(jìn)行快速化簡(jiǎn)。

本文以最近幾年積累的基礎(chǔ)測(cè)繪成果和自然資源管理成果數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以2018年完成的基于無(wú)極3軟件基礎(chǔ)上“利用農(nóng)村地籍調(diào)查成果更新居民地項(xiàng)目”的技術(shù)為支撐，充分利用好多源、多尺度的自然資源管理及基礎(chǔ)測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)成果，突破尺度更新概念，實(shí)現(xiàn)以區(qū)域更新的新模式。

1? 技術(shù)方案

1.1 技術(shù)原理

為了能使1∶2000大比例尺的國(guó)土調(diào)查成果數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成所需要的1：1萬(wàn)數(shù)據(jù)成果，我們通過(guò)利用無(wú)極3軟件的居民地快速縮編融合更新技術(shù)建立不同尺度數(shù)據(jù)間的縱向立體化聯(lián)系，保證不同尺度數(shù)據(jù)間的高度一致性與最新的現(xiàn)勢(shì)性，從作業(yè)的強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，改進(jìn)了原有基于各種圖形軟件及處理功能進(jìn)行的手工縮編方式，利用無(wú)極3軟件的居民地快速縮編融合更新技術(shù)進(jìn)行居民地DLG要素的自動(dòng)綜合處理，考慮全局要素情況進(jìn)行綜合取舍，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

居民地合并是居民地綜合的重要環(huán)節(jié)之一，它是基于居民地建筑物間空間鄰近關(guān)系的合并。居民地建筑物間的空間鄰近關(guān)系分為拓?fù)溧徑鸵曈X(jué)鄰近，居民地建筑物基于拓?fù)溧徑年P(guān)系是指兩個(gè)或多個(gè)居民地建筑物共享一條或多條公共邊[8-9];居民地建筑物基于視覺(jué)鄰近的關(guān)系是指居民地建筑物間的距離在規(guī)定的距離閾值范圍內(nèi)。在這里，我們采用基于城市形態(tài)學(xué)方法的全局約束準(zhǔn)則，將道路和河流等線狀要素的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和線狀要素與建筑物之間的關(guān)系作為全局約束條件，進(jìn)行建筑物聚類[10-11]。

1.2 方案設(shè)計(jì)

充分利用現(xiàn)勢(shì)性較高的大比例尺的地籍調(diào)查數(shù)據(jù)的使用權(quán)宗地層和房屋層數(shù)據(jù)的信息，經(jīng)提取、分類、將居民地通過(guò)無(wú)極3軟件自動(dòng)綜合至符合1∶1萬(wàn)DLG核心要素標(biāo)準(zhǔn)要求的相應(yīng)要素代碼中，并且利用已有廣東省政務(wù)版電子地圖更新成果進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村地籍調(diào)查范圍1∶1萬(wàn)比例尺居民地要素快速更新、提高了精度，數(shù)據(jù)建設(shè)成果范圍全覆蓋，現(xiàn)勢(shì)性同步至2017年度。參照CH/T9006-2010的內(nèi)容，本項(xiàng)目的更新方法以無(wú)極3軟件的居民地快速縮編融合更新技術(shù)對(duì)大比例尺居民地要素進(jìn)行縮編與更新。總體技術(shù)流程如圖1所示。

1.3 數(shù)據(jù)利用情況

1.3.1? 大比例尺農(nóng)村地籍調(diào)查成果

大比例尺農(nóng)村地籍調(diào)查成果是廣東省農(nóng)村地籍調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)匯交成果。農(nóng)村地籍調(diào)查作業(yè)方法以簡(jiǎn)易調(diào)查法、圖解法為主，房屋、宗地采集以高分辨率航空正射影像為參考底圖，采集作業(yè)和外業(yè)調(diào)查工作底圖的比例尺不小于1∶ 2000。外業(yè)地籍調(diào)查工作也包含了新增房屋的更新測(cè)繪，部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)縣（市、區(qū)）采用了解析法測(cè)繪大比例尺地形圖，再開(kāi)展地籍調(diào)查。在此項(xiàng)目中是農(nóng)村區(qū)域內(nèi)居民地?cái)?shù)據(jù)的主要構(gòu)成部分。該數(shù)據(jù)融合前后的圖形對(duì)比如圖2、圖3所示。

使用大比例尺農(nóng)村地籍調(diào)查成果的優(yōu)勢(shì)在于：一是以往的核心要素?cái)?shù)據(jù)中農(nóng)村地區(qū)居民地現(xiàn)勢(shì)性弱，大比例尺農(nóng)村地籍調(diào)查成果可以提高其時(shí)效性;二是大例尺農(nóng)村地籍調(diào)查成果綜合縮編后的描述房屋輪廓的拐點(diǎn)數(shù)據(jù)是保持原圖形不變，故具有精度高的特點(diǎn)。精度與核心要素跟新成果的對(duì)比如表1所示。

1.3.2? 廣東省政務(wù)版電子地圖更新成果

在往年廣東省政務(wù)版電子地圖更新成果的基礎(chǔ)上，收集了2017年-2018年期間當(dāng)年行政區(qū)劃變化信息、交通變化信息對(duì)相應(yīng)要素進(jìn)行了更新，尤其是利用了廣東省第三次國(guó)土調(diào)查正射影像成果對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)及以上級(jí)別的道路中心線進(jìn)行了位置校正，改善了往年利用全國(guó)“一張圖”影像對(duì)道路更新采集造成位置偏差對(duì)地圖要素間套合表達(dá)時(shí)的不利影響;同時(shí)利用2018年1∶10000核心要素更新成果對(duì)相應(yīng)要素進(jìn)行了整理。該成果主要用于對(duì)農(nóng)村地籍調(diào)查范圍之外以及農(nóng)村地籍調(diào)查范圍內(nèi)居民地?cái)?shù)據(jù)中未涉及的要素進(jìn)行補(bǔ)充。

1.3.3? 廣東省全國(guó)第三次土地調(diào)查正射影像成果

該數(shù)據(jù)作為自動(dòng)綜合控制線采集或數(shù)據(jù)銜接、接邊作業(yè)時(shí)的輔助參考影像，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改操作依據(jù)。

2? 無(wú)極3軟件的運(yùn)用與技術(shù)比對(duì)

2.1 無(wú)極3軟件的運(yùn)用

無(wú)極3軟件綜合縮編可分為：數(shù)據(jù)分類、街區(qū)控制面制作、指令集建立及程序處理和數(shù)據(jù)后期處理4個(gè)步驟。

（1）數(shù)據(jù)分類

數(shù)據(jù)分類即根據(jù)基礎(chǔ)測(cè)繪信息分類體系，對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行分類提取，確保國(guó)土調(diào)查成果數(shù)據(jù)按照基礎(chǔ)測(cè)繪信息進(jìn)行分類綜合。將原始房屋面數(shù)據(jù)進(jìn)行分類提取，并對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行歸納和規(guī)范化的整合處理。主要工作是分離普通居民房屋、高層房屋、破壞房、棚房、突出房屋、少量單位、企業(yè)等等。具體分類轉(zhuǎn)換表件表2：

（2）制作街區(qū)控制面

街區(qū)控制面即控制居民地要素綜合范圍大小的約束面，屬于生產(chǎn)中的過(guò)程數(shù)據(jù)。從1：1萬(wàn)數(shù)據(jù)源中提取水系網(wǎng)、道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，糾正與國(guó)土資源調(diào)查數(shù)據(jù)的拓?fù)涿荜P(guān)系，通過(guò)地圖縮編基礎(chǔ)平臺(tái)生成街區(qū)控制面。根據(jù)實(shí)際工作需求，制作街區(qū)控制面可分為初始控制面和最終控制面。初始控制面是水系和道路網(wǎng)生成的最基本控制面;最終控制面是自動(dòng)綜合縮編采用形成成果數(shù)據(jù)的綜合面。最終控制面是初始控制面的再次分割，相同區(qū)域內(nèi)兩個(gè)效果演示圖4所示。

（3）指令集建立

指令集是無(wú)極3軟件進(jìn)行綜合縮編的核心，軟件按照指令集中的具體指令及編制順序操作進(jìn)行程序處理，指令集的格式為XML文件。在本項(xiàng)目中單個(gè)地物類指令集調(diào)用技術(shù)流程如圖5所示，其中，在流程圖中分段流程的上部是調(diào)用指令，下部是指令執(zhí)行目的。

在這里需要說(shuō)明的是，根據(jù)不同地物類的采集要求，設(shè)置也應(yīng)不同。指令集調(diào)用技術(shù)流程是覆蓋了半依、不依、依比例尺要素類。若只包含不依、依比例尺的要素類，則無(wú)需把半依比例尺進(jìn)行選出即可;若不依比例尺要素類為非有向點(diǎn)時(shí)，則在進(jìn)行幾何轉(zhuǎn)換時(shí)，去除提取角度值部分;若地物類為標(biāo)注點(diǎn)，則需要從該類數(shù)據(jù)中提取出一個(gè)主要建筑物范圍面，無(wú)需進(jìn)行“多邊形直接臨近合并”指令，直接轉(zhuǎn)換成幾何圖形內(nèi)部點(diǎn)即可。

（4）數(shù)據(jù)后期處理

數(shù)據(jù)后期處理是指地圖縮編基礎(chǔ)平臺(tái)進(jìn)行綜合縮編后，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合與修正、融合后數(shù)據(jù)更新和輸出成果的過(guò)程。數(shù)據(jù)修正由于房屋結(jié)構(gòu)與區(qū)域分布的多樣性，造成計(jì)算結(jié)果有不合理幾何圖形的存在，通過(guò)少量的人工修正，達(dá)到項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);數(shù)據(jù)融合是指兩套以上的同比例尺數(shù)據(jù)按一定規(guī)則結(jié)合在一起的過(guò)程，在此項(xiàng)目中是指利用廣東省政務(wù)版電子地圖更新成果中居民地成果數(shù)據(jù)，補(bǔ)充農(nóng)村地籍調(diào)查成果未覆蓋區(qū)域;數(shù)據(jù)更新是指依據(jù)現(xiàn)勢(shì)性較高的影像數(shù)據(jù)作為底圖參考，對(duì)融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行提高現(xiàn)勢(shì)性的過(guò)程。完成以上過(guò)程后，經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢查合格后，按照設(shè)計(jì)要求提交相應(yīng)成果，作為輸出成果。

2.2? 傳統(tǒng)更新方法與快速縮編融合更新技術(shù)對(duì)比

傳統(tǒng)更新方法與快速縮編融合更新技術(shù)對(duì)比如表3所示。

3? 分析與結(jié)論

通過(guò)利用無(wú)極3軟件的居民地快速縮編融合更新技術(shù)，基于知識(shí)庫(kù)進(jìn)行居民地DLG要素的自動(dòng)綜合處理，建立1：2000與1：10000數(shù)據(jù)間的縱向立體化聯(lián)系，保證不同尺度數(shù)據(jù)間的高度一致性與最新的現(xiàn)勢(shì)性，考慮全局要素情況進(jìn)行綜合取舍，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)，提高了工作效率，縮短了更新時(shí)間，為今后的新型基礎(chǔ)測(cè)繪體系及粵政圖快速更新提供了新思路和技術(shù)儲(chǔ)備。

參考文獻(xiàn)/References

[1]艾廷華.基于空間映射觀念的地圖綜合概念模式[ J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2003，32（ 1） ：87-92.

[2] 李俐俐，李成名，盧小平，等.顧及鄰近五點(diǎn)的建筑物多邊形化簡(jiǎn)方法[J].測(cè)繪通報(bào)，2019（ 3） ： 41-45.

[3] DOUGLAS D H，PEUCKER T K.Algorithm for reduction of the number of pointsrequired to represent a digitized line or its caricature[J].The Canadian Cartographer， 1973;10（ 2） ：112-122.

[4] 黃萬(wàn)里，戴文遠(yuǎn)，余珊.基于面積保持的 DouglasPeucker 改進(jìn)算法的多邊形化簡(jiǎn)[J] .科學(xué)技術(shù)與程， 2009， 9（24） ：7325-7328.

[5] 張晶，周燁，劉瑜.SDS模型化簡(jiǎn)合并多邊形的一個(gè)改進(jìn)算法研究[J].中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)，2006，11（7）：1010-1016.

[6] 陳文瀚，龍毅，沈婕，等.利用約束D-TIN進(jìn)行建筑物多邊形凹部結(jié)構(gòu)識(shí)別與漸進(jìn)式化簡(jiǎn)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)·信息科學(xué)版，2011，35（5）：584-587.

[7] 王蕾，李永樹(shù).面向需求的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)地圖自動(dòng)制圖研究[J].測(cè)繪工程，2014，23（1）：31-34.

[8] 程博艷，劉強(qiáng)，李小文.一種建筑物群智能聚類法[J].測(cè)繪學(xué)報(bào).2013，42（2）：290-294，303.

[9] 郭慶勝，魏智威，王勇，等。 特征分類與鄰近圖相結(jié)合的建筑物群空間分布特征提取方法[J]. 測(cè)繪學(xué)報(bào)，2017，46（5）：631-638.

[10] 鞏現(xiàn)勇， 武芳. 城市建筑群網(wǎng)格模式的圖論識(shí)別方法[J]. 測(cè)繪學(xué)報(bào)， 2014， 43（9）： 960–968.

[11] ZHANG Liqiang， DENG Hao， CHEN Dong， et al. A Spatial Cognition-based Urban Building Clustering Approach and Its Applications[J]. International Journal of Geographical Information Science， 2013， 27（4）： 721–740.