基礎(chǔ)地理實(shí)體建設(shè)探討

張 亮，胡 菡，石婷婷，邵 軍

（1.湖北省測(cè)繪工程院，湖北 武漢 430074；2.湖北省航測(cè)遙感院，湖北 武漢 430074;3.湖北省測(cè)繪成果檔案館，湖北 武漢 430074）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代和信息化進(jìn)程的不斷加快，現(xiàn)有基礎(chǔ)測(cè)繪成果在應(yīng)用中的問(wèn)題逐漸凸顯:一是其形式上雖變成了以數(shù)字表現(xiàn)，但執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)還是以紙質(zhì)地形圖為標(biāo)準(zhǔn)，成果品種單一、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人文信息不全，不能適應(yīng)信息化社會(huì)和地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展多樣化、精細(xì)化、個(gè)性化的需求；二是其更新速度難以滿足實(shí)際需要，國(guó)、省、市縣數(shù)據(jù)難以共享，做不到協(xié)同更新和服務(wù)。目前,互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等高新技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域深度融合，正促使測(cè)繪體系升級(jí)換代，也催生了一批新業(yè)態(tài)、新需求，新型地理實(shí)體應(yīng)運(yùn)而生。地理實(shí)體的產(chǎn)生與發(fā)展，使測(cè)繪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向地理信息[1]，制圖表現(xiàn)轉(zhuǎn)向?qū)ο蠡磉_(dá)，多空間目標(biāo)轉(zhuǎn)向地理單元的唯一標(biāo)定，為解決過(guò)去基礎(chǔ)測(cè)繪成果在應(yīng)用中的各種遺留問(wèn)題提供了新思路，有利于實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)與各類(lèi)專(zhuān)題數(shù)據(jù)的深度融合及國(guó)、省、市縣數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)更新。

《全國(guó)基礎(chǔ)測(cè)繪中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要（2015-2030 年）》[2]中提出:“到2030 年新型基礎(chǔ)測(cè)繪體系全面建成?！痹谛滦突A(chǔ)測(cè)繪體系數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)試點(diǎn)中，推動(dòng)按尺度分級(jí)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)向按地理實(shí)體分級(jí)的非尺度基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)變，是其中一個(gè)重要方面和直接目標(biāo)。因此，如何建設(shè)好新型基礎(chǔ)地理實(shí)體，是目前急需解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

1 基礎(chǔ)地理實(shí)體的內(nèi)容與分類(lèi)

地理實(shí)體是現(xiàn)實(shí)世界中具有空間位置、共同屬性的獨(dú)立自然或人工地物[3]。從產(chǎn)品應(yīng)用角度而言，地理實(shí)體可分為基本地理實(shí)體和擴(kuò)展地理實(shí)體，基本地理實(shí)體形成基礎(chǔ)框架，擴(kuò)展實(shí)體根據(jù)數(shù)據(jù)源和應(yīng)用情況進(jìn)行抽象和擴(kuò)展。

從自然資源管理“兩統(tǒng)一”職責(zé)需求出發(fā)，基礎(chǔ)地理實(shí)體應(yīng)涵蓋兩部分內(nèi)容:一是傳統(tǒng)基礎(chǔ)測(cè)繪成果，尤其是系列比例尺數(shù)字地形圖上所有表達(dá)的地理要素；二是滿足自然資源調(diào)查、確權(quán)和監(jiān)管等職責(zé)需求，山水林田湖草礦等自然資源要素。從不同的視角、學(xué)科、行業(yè)及應(yīng)用需求出發(fā)可形成對(duì)地理視角不同的實(shí)體分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)[4]，本文對(duì)傳統(tǒng)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)與自然資源業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了融合，在繼承原基礎(chǔ)地理信息要素分類(lèi)與代碼的基礎(chǔ)上，結(jié)合三調(diào)、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)、統(tǒng)一確權(quán)登記等工作，對(duì)自然資源業(yè)務(wù)管理對(duì)象和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行了梳理，沿用了其8 個(gè)門(mén)類(lèi)，在各門(mén)類(lèi)基礎(chǔ)上擴(kuò)展劃分出共48 個(gè)大類(lèi)，新增了部分地理要素，重新定義了部分地理要素，并對(duì)原分類(lèi)代碼進(jìn)行了擴(kuò)展。

擴(kuò)展的分類(lèi)碼采用10 位十進(jìn)制數(shù)字碼，實(shí)體要素的分類(lèi)代碼結(jié)構(gòu)是在國(guó)標(biāo)代碼（門(mén)類(lèi)、大類(lèi)、中類(lèi)和小類(lèi)）后加圖形碼和細(xì)分碼，具體代碼結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

圖1 擴(kuò)展分類(lèi)碼結(jié)構(gòu)圖

1）左起第一、二位為門(mén)類(lèi)碼，根據(jù)地理實(shí)體的門(mén)類(lèi)劃分，門(mén)類(lèi)碼為“01”～“08”。

2）左起第三、四位為大類(lèi)碼，在門(mén)類(lèi)基礎(chǔ)上細(xì)分形成的實(shí)體類(lèi)，是已有各分類(lèi)編碼體系的一級(jí)類(lèi)編碼。

3）左起第五、六位為中類(lèi)碼，在大類(lèi)基礎(chǔ)上細(xì)分形成的實(shí)體類(lèi)，是已有各分類(lèi)編碼體系的二級(jí)類(lèi)編碼，無(wú)此級(jí)別的，則中類(lèi)碼補(bǔ)“0”。

4）左起第七、八位為小類(lèi)碼，在中類(lèi)基礎(chǔ)上細(xì)分形成的實(shí)體類(lèi)，是已有各分類(lèi)編碼體系的三級(jí)類(lèi)編碼，如有四級(jí)類(lèi)編碼的情況，則將其并入三級(jí)類(lèi)編碼中，無(wú)此級(jí)別的，則小類(lèi)碼補(bǔ)“0”。

5）圖形碼采用1 位數(shù)字碼，0 表示注記、1 表示點(diǎn)、2 表示線/中心線、3 表示面、4 表示邊線。

6）細(xì)分碼是對(duì)國(guó)標(biāo)代碼中子類(lèi)碼的進(jìn)一步劃分，按 1～9 順序添加，如沒(méi)有細(xì)分類(lèi)，則為 0。

地理實(shí)體間按照層級(jí)關(guān)系組織，上級(jí)實(shí)體包含一種或多種下級(jí)地理實(shí)體，如圖2 所示。

圖2 地理實(shí)體層級(jí)關(guān)系示意圖

2 地理實(shí)體編碼

任何一個(gè)地理實(shí)體，在它的生命周期內(nèi)占有的地理空間是唯一的，這種時(shí)空唯一性使得我們基于一種全球統(tǒng)一的空間參考基礎(chǔ)，對(duì)每個(gè)實(shí)體指定唯一的編碼，便能描述該實(shí)體時(shí)空特征的數(shù)據(jù)關(guān)系。因此，地理實(shí)體編碼如同地理實(shí)體的身份證，能夠?yàn)槎嘣创髷?shù)據(jù)匯聚提供關(guān)聯(lián)，為數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新和綜合信息挖掘提供基礎(chǔ)。

圍繞地理實(shí)體編碼，國(guó)內(nèi)各試點(diǎn)城市進(jìn)行了有益探索。如武漢采用42 位定長(zhǎng)編碼，由分類(lèi)碼（12 位）+位置碼（18 位）+時(shí)間碼（8 位）+順序碼（4 位）構(gòu)成；上海采用32 位（如果有專(zhuān)業(yè)碼，則變長(zhǎng)）編碼，由位置碼（15 位）+分類(lèi)碼（10 位）+順序碼（7 位）構(gòu)成；嘉興采用31 位定長(zhǎng)編碼，由省市縣行政區(qū)域碼（6 位）+鄉(xiāng)村行政碼（6 位）+分類(lèi)碼（5 位）+時(shí)間碼（8 位）+順序碼（6 位）構(gòu)成。為標(biāo)定地理實(shí)體的時(shí)空信息，各方案中實(shí)體編碼通常包含時(shí)間碼和位置碼信息，時(shí)間碼規(guī)則相對(duì)單一，位置碼的定位點(diǎn)和編碼方式則各有不同。如嘉興利用行政區(qū)劃碼來(lái)標(biāo)定位置范圍，武漢采用實(shí)體幾何中心作為定位點(diǎn)，以經(jīng)緯度方式進(jìn)行編碼，上海則用外接矩形左下角所在格網(wǎng)編號(hào)+ 右上角所在格網(wǎng)編號(hào)作為空間定位，采用投影坐標(biāo)按200 m×250 m 劃分格網(wǎng)進(jìn)行編碼。

本文在上述研究基礎(chǔ)上，提出了一種新的40 位地理實(shí)體編碼方案，其組成如表1 所示。

表1 地理實(shí)體編碼組成

其中，分類(lèi)碼由前文規(guī)則給出，位置碼采用GeoSOT剖分網(wǎng)格的四進(jìn)制1 維定長(zhǎng)編碼[5]，采用第18 級(jí)的地理網(wǎng)格編碼，可表示到256 m 格網(wǎng)，能基本滿足應(yīng)用需求。時(shí)間碼采用8 位數(shù)字定長(zhǎng)編碼，以地理實(shí)體首次采集、調(diào)查或建庫(kù)等的公元紀(jì)年時(shí)間為內(nèi)容，如2020-09-25，則時(shí)間碼為20200925；順序碼為4 位定長(zhǎng)數(shù)字或字母編碼，當(dāng)?shù)乩韺?shí)體分類(lèi)碼、位置碼、時(shí)間碼完全一致時(shí)，以0 ～9、a～z的流水號(hào)順序，從右至左依次編碼。

3 地理實(shí)體的構(gòu)建

與傳統(tǒng)地理要素相比，地理實(shí)體是一個(gè)抽象概念，每個(gè)地理實(shí)體在不同維度空間和不同表達(dá)層級(jí)下有不同的表現(xiàn)形式，其不僅承載所代表地物的空間信息，而且還包括其自然屬性、社會(huì)人文屬性、擴(kuò)展屬性以及時(shí)間信息等。地理實(shí)體的構(gòu)建就是完成實(shí)體化的過(guò)程，判斷哪些圖元為同一實(shí)體的過(guò)程[6]，即建立圖元和實(shí)體的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)要素進(jìn)行實(shí)體化重組，賦予相應(yīng)屬性，以實(shí)現(xiàn)地理對(duì)象在時(shí)空維度的唯一性和屬性的完整。

以交通為例，鐵路一般提取中心線數(shù)據(jù)，構(gòu)建線實(shí)體；以單線形式表示的鄉(xiāng)村道路（不依比例尺）提取單線數(shù)據(jù)，在遇有橋梁、涵洞等使道路表示中斷時(shí)，應(yīng)在斷開(kāi)處添加線段使道路表示完整，構(gòu)建線實(shí)體； 以雙線形式表示的城際公路、城市道路、鄉(xiāng)村道路（依比例尺）提取兩條邊線數(shù)據(jù)和中心線數(shù)據(jù)，不提取附屬設(shè)施數(shù)據(jù)，構(gòu)建面實(shí)體[7]。

構(gòu)建好的地理實(shí)體在存儲(chǔ)上由圖元表和實(shí)體表構(gòu)成，圖元表類(lèi)似于傳統(tǒng)的地理要素類(lèi)，實(shí)體表記錄了實(shí)體的圖元構(gòu)成和實(shí)體標(biāo)識(shí)碼。兩表間通過(guò)圖元標(biāo)識(shí)碼建立關(guān)聯(lián)，因此實(shí)體表務(wù)必清晰地描述實(shí)體標(biāo)識(shí)碼和圖元標(biāo)識(shí)碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4 結(jié) 語(yǔ)

在新型地理實(shí)體建設(shè)中，地理實(shí)體編碼作為關(guān)聯(lián)和承載各政府部門(mén)信息的紐帶和橋梁，顯得尤為重要。地理實(shí)體唯一編碼的方法很多，為了便于快速檢索和定位，應(yīng)制定科學(xué)的分類(lèi)和編碼方案。新型地理實(shí)體的興起，加速了測(cè)繪地理信息開(kāi)放共享的進(jìn)程。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，只有在描述其與圖元的基本關(guān)系的同時(shí)，于應(yīng)用中進(jìn)一步構(gòu)建其與人、物、法人、事件等的關(guān)系，提升新型測(cè)繪成果組合方式，為多學(xué)科、多行業(yè)、不同用戶類(lèi)型開(kāi)發(fā)按需定制的服務(wù)產(chǎn)品，才能盡顯地理實(shí)體的優(yōu)越性。