綜合交通地理信息要素結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

肖亮亮，王長海

(廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

地理信息是國家重要的基礎(chǔ)信息資源[1]，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。交通運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展同樣離不開地理信息的支撐，地理信息可為交通運(yùn)輸行業(yè)提供可視化展示、空間分析等功能，并在交通規(guī)劃、道路設(shè)計(jì)、道路養(yǎng)護(hù)、運(yùn)輸管理等方面廣泛應(yīng)用。

目前，公安、水利等行業(yè)基本已完成地理信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)[2-3]，然而在交通運(yùn)輸行業(yè)，大部分地區(qū)交通地理信息基礎(chǔ)薄弱，缺乏統(tǒng)一的交通地理信息服務(wù)平臺和完善的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系。此外，由于各地區(qū)交通地理信息基礎(chǔ)存在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一、分類混亂，數(shù)據(jù)更新與管理不規(guī)范、數(shù)據(jù)版本混亂等問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)交換共享仍處于比較原始的階段，大大影響了地理信息在交通運(yùn)輸行業(yè)的應(yīng)用和應(yīng)有的價(jià)值體現(xiàn)。

綜合交通地理信息要素結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其采集、生產(chǎn)、更新、管理、建庫的基礎(chǔ)。因此，通過建立綜合交通地理信息要素結(jié)構(gòu)規(guī)范，規(guī)范數(shù)據(jù)內(nèi)容組織與分類，明確數(shù)據(jù)屬性結(jié)構(gòu)，優(yōu)化交通運(yùn)輸行業(yè)地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)、共享和應(yīng)用機(jī)制，促進(jìn)交通地理信息標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的發(fā)展。本文在對大量綜合交通地理信息應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，提出一種綜合交通地理信息要素結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，通過統(tǒng)一綜合交通運(yùn)輸領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分類，規(guī)范數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、有據(jù)可循，數(shù)據(jù)更新和管理機(jī)制更加統(tǒng)一，數(shù)據(jù)共享交換更加便捷，進(jìn)而優(yōu)化綜合交通運(yùn)輸行業(yè)地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)、共享和應(yīng)用機(jī)制，促進(jìn)綜合交通地理信息標(biāo)準(zhǔn)化的落地。

1 研究現(xiàn)狀

綜合交通地理信息種類廣泛，涵蓋了鐵路、公路、水路、民航、郵政等在內(nèi)的不同區(qū)域之間的交通運(yùn)輸體系所涉及的地理信息，如何有序地將諸多種類的地理信息進(jìn)行組織管

理，對地理信息在綜合交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用深度和價(jià)值發(fā)揮具有重要影響。目前針對地理信息要素結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究工作主要集中在分類體系結(jié)構(gòu)、編碼規(guī)則等方面，多數(shù)是針對特定行業(yè)及地區(qū)場景下的基礎(chǔ)地理信息進(jìn)行分類編碼，并且發(fā)布了一系列的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。鄧曉光等[4]提出了一套基于空間對象的幾何、屬性、制圖特征的基礎(chǔ)地理信息分類編碼方案；潘佩芬等[5]將鐵路要素和鐵路基礎(chǔ)設(shè)施及營運(yùn)與管理要素劃分為11個(gè)一級小類、28個(gè)二級小類和129個(gè)三級小類，并按編碼規(guī)則進(jìn)行編碼；周麗珠等[6]結(jié)合天津市地域特點(diǎn)，對天津市基礎(chǔ)地理信息要素分類與編碼進(jìn)行了研究。基于《GB 13923-2016基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》[7]等標(biāo)準(zhǔn)，一些行業(yè)和地區(qū)開展了一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。2017年，為推進(jìn)交通運(yùn)輸信息化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，青島市組織編寫了《DB 3702/FW JT 026-2017青島市交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)共享技術(shù)與管理規(guī)范》[8]《DB 3702/FW JT 020-2017青島市交通運(yùn)輸行業(yè)地理信息系統(tǒng)(GIS-T)技術(shù)規(guī)范》[9]等地方技術(shù)規(guī)范，目前均已實(shí)施生效。2015年，廣西批準(zhǔn)并發(fā)布了《DB45/T 1190-2015城市交通地理信息分類與代碼》[10]《DB45/T 1189-2015城市交通地理信息數(shù)據(jù)組織及數(shù)據(jù)庫命名規(guī)則》[11]《DB45/T 1191-2015城市交通地理信息屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》[12]等幾項(xiàng)廣西地方標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了城市交通地理信息的數(shù)據(jù)分類分層、命名規(guī)則及屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。

對綜合交通地理信息要素結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，有助于統(tǒng)一綜合交通領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分類，規(guī)范數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)共享更加便捷高效，數(shù)據(jù)應(yīng)用更加深入。

2 分類規(guī)則研究

信息分類的基本方法包括面分類法和線分類法，由于綜合交通地理信息要素種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此適合采用線分類法對其進(jìn)行分類。根據(jù)綜合交通地理信息的特點(diǎn)，按照要素類型和從屬關(guān)系依次劃分為門類、大類、中類、小類。在進(jìn)行分類時(shí)，如果中類已經(jīng)可以具體說明數(shù)據(jù)的分類，那么小類可與中類一致。按照分類原則，根據(jù)綜合交通所涉及的數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)來源及應(yīng)用范圍需求等特點(diǎn)，本文中綜合交通地理信息要素的三大門類分別為基礎(chǔ)地理信息、交通公共地理信息、交通業(yè)務(wù)專題地理信息，如圖1所示。

圖1 綜合交通地理信息門類示意圖

具體而言，本文所指的基礎(chǔ)地理信息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。交通公共地理信息是指多個(gè)交通業(yè)務(wù)部門所關(guān)注的，服務(wù)于多類交通業(yè)務(wù)應(yīng)用的地理實(shí)體的基本信息。交通業(yè)務(wù)專題地理信息是指某一交通業(yè)務(wù)所關(guān)注的或生產(chǎn)的專用交通地理實(shí)體信息，或者為某一特定應(yīng)用，通過整合各類交通地理信息而來的專題地理信息。

基礎(chǔ)地理信息的分類在《GB/T13923-2006基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》的分類框架下，為保證與其分類體系的一致，按照分類方案，選取與交通運(yùn)輸行業(yè)相關(guān)的要素進(jìn)行分類。交通公共地理信息按照綜合交通地理信息涉及的行業(yè)領(lǐng)域及運(yùn)輸方式進(jìn)行分類。交通業(yè)務(wù)專題地理信息則是根據(jù)其涉及的業(yè)務(wù)及應(yīng)用專題進(jìn)行分類。具體分類如表1所示。

表1 綜合交通地理信息分類表

3 組織及命名規(guī)則研究

3.1 要素組織研究

以分層結(jié)構(gòu)對綜合交通地理信息要素進(jìn)行組織，并且每一層級的數(shù)據(jù)組織都應(yīng)遵循信息全面、準(zhǔn)確、獨(dú)一無二且完整涵蓋綜合交通所有地理信息數(shù)據(jù)的原則，如下頁圖2所示。具體來說：數(shù)據(jù)庫由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)集組成；數(shù)據(jù)集由一個(gè)或多個(gè)具有相同空間坐標(biāo)系的圖層組成；圖層是用來顯示地理信息要素的機(jī)制，每個(gè)圖層代表一組屬性相同的要素。最常用的四種圖層類型是點(diǎn)(Point)、線(Polyline)、面(Polygon)和注記(Annotation)。

圖2 綜合交通地理信息要素組織結(jié)構(gòu)示意圖

(1)數(shù)據(jù)庫組織

數(shù)據(jù)庫的組織總體上應(yīng)遵循信息全面、準(zhǔn)確、唯一且完整涵蓋綜合交通所有地理信息數(shù)據(jù)的原則。通過關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)引擎建立綜合交通地理信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲與管理。由于綜合交通地理信息數(shù)據(jù)涵蓋廣泛，建庫時(shí)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用需要對綜合交通地理信息進(jìn)行分庫建設(shè)，例如交通規(guī)劃管理部門從時(shí)間維度進(jìn)行現(xiàn)狀、規(guī)劃、歷史等分庫建設(shè)。

(2)數(shù)據(jù)集組織

數(shù)據(jù)集的組織總體上應(yīng)遵循信息全面、準(zhǔn)確、唯一且能完整概括所包含圖層內(nèi)容的原則。一個(gè)數(shù)據(jù)庫包含多個(gè)數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集是在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上對其進(jìn)一步地細(xì)分。數(shù)據(jù)集應(yīng)在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類的基礎(chǔ)上根據(jù)數(shù)據(jù)具體內(nèi)容以及數(shù)據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行組織，同時(shí)顧及數(shù)據(jù)分類、行政區(qū)劃、應(yīng)用專題、時(shí)間節(jié)點(diǎn)等因素。

(3)圖層與分區(qū)數(shù)據(jù)組織

一個(gè)圖層的屬性數(shù)據(jù)采用一個(gè)數(shù)據(jù)表進(jìn)行存儲管理，在數(shù)據(jù)量較大的情況下，可以考慮對幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)表進(jìn)行分區(qū)存儲，分區(qū)按照空間分布進(jìn)行。

3.2 要素命名規(guī)則研究

3.2.1 數(shù)據(jù)庫命名規(guī)則

數(shù)據(jù)庫的命名總體上應(yīng)遵循信息全面、獨(dú)一無二且能準(zhǔn)確概括所含數(shù)據(jù)集、圖層內(nèi)容的原則。命名規(guī)則如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)庫命名規(guī)則示意圖

3.2.2 數(shù)據(jù)集命名規(guī)則

數(shù)據(jù)集命名總體上應(yīng)遵循命名信息全面、唯一且能準(zhǔn)確概括所含圖層的原則，通過數(shù)據(jù)集名稱能準(zhǔn)確定位所屬數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)集名稱根據(jù)其所包含圖層內(nèi)容的共同特征進(jìn)行命名，其命名規(guī)則為：數(shù)據(jù)大類+數(shù)據(jù)中類+數(shù)據(jù)成果+年份(可選)。

(1)名稱中各對象名之間使用下劃線“_”進(jìn)行分隔。

(2)數(shù)據(jù)大類和數(shù)據(jù)中類簡寫使用中文名稱拼音首字母大寫。

(3)數(shù)據(jù)成果名稱需注明行政區(qū)劃范圍，包含的數(shù)據(jù)內(nèi)容或?qū)ｎ}信息，在能夠表達(dá)數(shù)據(jù)主要內(nèi)容的原則下，名稱盡量簡潔，命名采用中文名稱大寫拼音首字母。

(4)年份主要用于描述數(shù)據(jù)集的時(shí)間信息，該內(nèi)容為選填。年份以4位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，表示前后兩個(gè)年份時(shí)間段的以“TO”相連，例如2017年的成果表示為“2017”，2013—2017年的成果表示為“2013TO2017”。

3.2.3 圖層命名規(guī)則

圖層命名總體上應(yīng)遵循命名信息全面、獨(dú)一無二且能準(zhǔn)確概括所含圖層內(nèi)容的原則，通過圖層命名能準(zhǔn)確定位所屬數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)庫。

根據(jù)數(shù)據(jù)特征，圖層命名規(guī)范由三部分對象構(gòu)成，其命名規(guī)則為：圖層內(nèi)容+數(shù)據(jù)小類+年份(可選)。

(1)名稱中各對象名之間使用下劃線“_”進(jìn)行分隔。

(2)圖層內(nèi)容應(yīng)是圖層信息的概括，圖層命名采用圖層名稱中文拼音首字母大寫。

(3)如所屬數(shù)據(jù)集包含年份信息，則圖層年份沿用其所屬的數(shù)據(jù)集名稱中的年份。

4 屬性結(jié)構(gòu)研究

要素的屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)應(yīng)能準(zhǔn)確區(qū)分要素實(shí)體的特征，根據(jù)不同類別的特征對其進(jìn)行分類。因此，本文將表述要素實(shí)體幾何、標(biāo)識特征的數(shù)據(jù)項(xiàng)劃分為基本屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)，如要素實(shí)體的面積、長度、周長等自然特征，這些特征一般不隨應(yīng)用場景的變化而變化；將表述要素實(shí)體類別、關(guān)系特征的屬性項(xiàng)劃分為擴(kuò)展屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)，如要素實(shí)體的名稱、類型等；將與具體業(yè)務(wù)及專題特征相關(guān)的特征劃分為業(yè)務(wù)專題屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)，這些數(shù)據(jù)項(xiàng)一般是根據(jù)具體應(yīng)用場景而定的，同樣的要素實(shí)體在不同的應(yīng)用場景下會有不同的數(shù)據(jù)項(xiàng)，這些數(shù)據(jù)項(xiàng)通過唯一標(biāo)識碼與要素實(shí)體相關(guān)聯(lián)。如表2所示。

表2 高速公路屬性結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)項(xiàng)示例表

5 結(jié)語

本文提出了一種綜合交通地理信息要素結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，闡述了數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)組織及命名、屬性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及命名等內(nèi)容。根據(jù)此方案，形成綜合交通地理信息要素結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，將鐵路、公路、民航、水路等區(qū)域之間的交通運(yùn)輸體系相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一、規(guī)范管理，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)生產(chǎn)、加工到管理的有規(guī)可依、有理可循。綜合交通地理信息的標(biāo)準(zhǔn)化可以有效保障數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高信息共享能力，降低數(shù)據(jù)重復(fù)生產(chǎn)帶來的損失，充分發(fā)揮地理信息在綜合交通運(yùn)輸行業(yè)的價(jià)值。