基于GIS的城市地形圖更新探討

張進(jìn)社++李黨羅++敬良++岳赤忠

摘 要：某市1∶10 000城市版地形圖重點更新工作是某市“十二五”基礎(chǔ)測繪項目之一。傳統(tǒng)的地圖制圖和空間數(shù)據(jù)建庫需在同一個時期生產(chǎn)兩套數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的重復(fù)生產(chǎn)在增加生產(chǎn)成本的同時，也造成了大量數(shù)據(jù)冗余。該項目將“圖庫一體、先庫后圖”應(yīng)用在1∶10 000城市版地形圖更新工程工作中，利用其科學(xué)性、現(xiàn)勢性和高效性快速實現(xiàn)了線劃圖數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫之間的雙向同步轉(zhuǎn)換。

關(guān)鍵詞：1∶10 000地形圖 圖庫一體 更新

中圖分類號：P283 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0040-03

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)是涉及國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性信息資源，其生命力在于數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性。為滿足該市土地管理及信息化建設(shè)的需要，更好地服務(wù)于區(qū)域規(guī)劃、國土資源管理、基礎(chǔ)設(shè)施等建設(shè)項目，根據(jù)某市“十三五”基礎(chǔ)測繪規(guī)劃方案，需在“十三五”期間完成某市全市域1∶10 000城市版地形圖重點更新工作。在同一時期對數(shù)據(jù)更新時會產(chǎn)生地圖制圖和空間數(shù)據(jù)建庫兩套數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的重復(fù)生產(chǎn)在增加生產(chǎn)成本的同時，也造成了大量數(shù)據(jù)冗余。地圖圖形數(shù)據(jù)和空間庫數(shù)據(jù)的分別更新和存儲，難以保證數(shù)據(jù)的一致性。“圖庫一體，先庫后圖”是指以點線面地理實體對象數(shù)據(jù)庫為主，幾何圖形信息和非幾何屬性信息能實現(xiàn)同步編輯，幾何圖形信息和地理實體對象數(shù)據(jù)能夠雙向轉(zhuǎn)換實時更新，真正改變了過去傳統(tǒng)線劃圖“單向異步”的生產(chǎn)模式，實現(xiàn)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)組織方式下無法實現(xiàn)的數(shù)據(jù)實時動態(tài)連續(xù)更新?！皥D庫一體化”作業(yè)模式的改變對于該院信息化水平提升以及系列比例尺基本圖更新、“一張圖”系統(tǒng)維護(hù)、地理市情監(jiān)測等工作都具有重大的意義。

1 圖庫一體化更新

1.1 基本現(xiàn)狀

在“十二五”時期組織實施了“某市1∶10 000地形圖市域全覆蓋與數(shù)據(jù)庫建設(shè)”項目。按照“統(tǒng)籌區(qū)域，填補空白，高效利用、服務(wù)發(fā)展”的原則，為滿足某市國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、規(guī)劃產(chǎn)業(yè)布局在全市域展開對基礎(chǔ)圖件的迫切需要，滿足城鎮(zhèn)規(guī)劃一體化和新農(nóng)村建設(shè)的急需，2014年完成全要素基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫628幅。

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會建設(shè)的發(fā)展， 為保證1∶10 000地形圖數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，提高應(yīng)用范圍與價值，更好地服務(wù)于區(qū)域規(guī)劃、國土資源管理、基礎(chǔ)設(shè)施等建設(shè)項目，空間數(shù)據(jù)的更新顯得尤為重要。國際攝影測量與遙感學(xué)會有關(guān)專家指出，當(dāng)前的核心己從數(shù)據(jù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)更新，數(shù)據(jù)更新關(guān)系著的可持續(xù)發(fā)展?！皣铱萍蓟A(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)與發(fā)展的研究報告”提出“持續(xù)更新和業(yè)務(wù)化運行是一個科學(xué)數(shù)據(jù)庫存在的根本?！?/p>

1.2 技術(shù)路線與工藝流程

利用最新的1∶2 000地形圖數(shù)據(jù)、1∶5 000衛(wèi)片正射影像圖數(shù)據(jù)等資料，套合已有1∶10 000地形圖數(shù)據(jù)，獲取更新內(nèi)容和變化區(qū)域，結(jié)合地名、交通、境界等專業(yè)資料，依據(jù)要素更新內(nèi)容與表示要求，完成居民地、交通、水系等主要要素的縮編更新，經(jīng)數(shù)據(jù)編輯、屬性錄入和整理、元數(shù)據(jù)更新等工序，轉(zhuǎn)換輸出AutoCAD（DWG）庫數(shù)據(jù)和制圖數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，利用2015版航攝、衛(wèi)片等資料，完成對主要交通要素的統(tǒng)一時點更新，其作業(yè)流程圖如圖1所示。

1.2.1 更新總體原則

（1）地形圖編繪更新主要取舍原則依據(jù)《1∶5 000、1∶10 000基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品更新規(guī)范》執(zhí)行。（2）更新中新增要素編繪要求主要參照《某市主城區(qū)利用1∶2 000地形圖編繪1∶5 000及1∶10 000地形圖工程項目設(shè)計書》。（3）利用現(xiàn)有最新的1∶2 000DLG數(shù)據(jù)依據(jù)該設(shè)計書的要求，對達(dá)到更新指標(biāo)要素的位置、屬性進(jìn)行縮編更新，主要包括新增和已變化的相關(guān)要素。在此基礎(chǔ)上，同時利用最新的衛(wèi)片數(shù)據(jù)，結(jié)合專業(yè)資料，進(jìn)行主要居民地和交通要素的重點更新。（4）更新的順序為：控制點、水系、道路、居民地、管線垣柵，地貌、境界、植被、等高線、高程點以及各類注記。（5）地物、地形縮編更新應(yīng)依照從主到次、從高級到低級、從整體到局部的原則，首先保證更新后的主要的、高級的、具有整體意義的地形、地物的完整和位置正確。（6）城鎮(zhèn)居民地、街區(qū)內(nèi)房屋的更新，應(yīng)保持其外圍輪廓和街區(qū)平面圖形的特征以及房屋走向、位置、排列的特點。（7）新增獨立地物應(yīng)根據(jù)重要性和分布實際選取，一般具有方位意義的地物應(yīng)表示。（8）更新地物與原圖的地物進(jìn)行銜接時，要保持要素幾何形狀和要素位置相互關(guān)系的正確性。（9）因地物更新引起的地貌變化，其高差超過1個等高距且圖上面積超過100 mm2地物地貌應(yīng)進(jìn)行同步更新。更新數(shù)據(jù)的地物與原始數(shù)據(jù)的地貌進(jìn)行銜接時，應(yīng)處理好地物與地貌的關(guān)系，保持地物、地貌相關(guān)位置的正確性。（10）更新后的地貌與原圖的地貌進(jìn)行銜接時，若套合差在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限差之內(nèi)，應(yīng)進(jìn)行合理過渡；若銜接誤差超出現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的誤差，則查找原因，在確認(rèn)更新數(shù)據(jù)無誤的情況下，修改原圖數(shù)據(jù)。（11）由于新增或地理空間位置發(fā)生變化而引起的基礎(chǔ)地理信息要素屬性的變化，應(yīng)按照該院數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對要素的屬性進(jìn)行更新；地理空間位置變化未達(dá)到更新要求但屬性發(fā)生變化的基礎(chǔ)地理信息要素，應(yīng)對其變化的屬性進(jìn)行更新，但如電壓伏數(shù)、水庫庫容等屬性信息無相關(guān)資料時，可不更新。（12）接邊中發(fā)現(xiàn)圖幅間要素不符時，在確認(rèn)更新要素數(shù)據(jù)正確的情況下，以更新數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，不再進(jìn)行接邊處理，但應(yīng)該將發(fā)現(xiàn)的問題在圖歷簿和元數(shù)據(jù)中記載。

1.2.2 建庫數(shù)據(jù)編輯

經(jīng)編繪嵌合將有一些新有數(shù)據(jù)和信息追加到原始數(shù)據(jù)中，根據(jù)《某市1∶5 000、1∶10 000地形圖要素分類編碼及數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯、建庫并制作元數(shù)據(jù)文件。

（1）建庫數(shù)據(jù)的編輯原則。

根據(jù)《某市1∶5 000、1∶10 000地形圖要素分類編碼及數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求進(jìn)行建庫并制作元數(shù)據(jù)文件。建庫數(shù)據(jù)編輯要求如下：①參照1∶2 000地形圖，對矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行更新與編輯，根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求進(jìn)行拓?fù)涮幚?，線應(yīng)連續(xù)，面應(yīng)封閉，如房屋、道路、水系、果園等均應(yīng)進(jìn)行構(gòu)面處理。②不能有要素遺漏、要素多余、幾何位移、節(jié)點錯誤、多邊形錯誤、數(shù)據(jù)提取方向的錯誤等；不能位移地形圖的位置精度。③各種地物要素標(biāo)識碼、編碼、幾何類型、符號等相關(guān)參數(shù)嚴(yán)格遵循《某市1∶10 000數(shù)字地形圖分類編碼及數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)》，制圖數(shù)據(jù)中編碼就是該要素的圖層名。④各相關(guān)要素在ArcGIS中均應(yīng)按照符號庫進(jìn)行符號化編輯，并調(diào)整相應(yīng)的壓蓋順序；一般情況下，壓蓋順序為：水系、道路、居民地、管線垣柵、地貌調(diào)繪要素、境界、植被、等高線、高程點。對于不同類要素相互壓蓋情況，可根據(jù)制圖需要調(diào)整。⑤按規(guī)定的要求將矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格分類并對要求的屬性項進(jìn)行賦值；數(shù)據(jù)的分層組織和命名，數(shù)據(jù)分幅、坐標(biāo)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)格式、拓?fù)潢P(guān)系、屬性項及屬性值等方面均正確。⑥所有相鄰圖幅必須進(jìn)行接邊處理（位置接邊和屬性接邊）。⑦庫外字以代碼進(jìn)行錄入，并記入文檔簿，作業(yè)中若出現(xiàn)對照表之外的字時，應(yīng)填寫登記表，匯總后統(tǒng)一編碼，登記表格式見表1。

（2）建庫數(shù)據(jù)編輯及屬性錄入。

①測量控制點按要求利用1∶2 000地形圖進(jìn)行更新，其點名、等級、高程、比高等應(yīng)在屬性項中錄入。②水系的名稱、水質(zhì)（湖泊）、庫容量（水庫）等須在屬性中錄入，水質(zhì)按“淡”錄入。當(dāng)面狀水域?qū)傩圆煌瑫r，必須各自進(jìn)行拓?fù)錁?gòu)面處理，河流、湖泊等遇水閘、滾水壩、攔水壩、堤壩等直接通過。③雙線道路編輯時內(nèi)插中心線應(yīng)連續(xù)，遇橋梁、隧道等附屬設(shè)施時直接通過；與國、省道、縣道路相通的街道賦相應(yīng)的道路編號；大城鎮(zhèn)及縣城的次要干道，只編輯處理與外圍道路相通構(gòu)成道路網(wǎng)和能反映街區(qū)主要特征的，鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村居民地編輯處理與居民地外道路構(gòu)成道路網(wǎng)的次要干道，其余的次要街道可不作處理。④境界應(yīng)連續(xù)，不能斷開，與其他線狀地物重合時應(yīng)進(jìn)行層間拷貝，境界邊線輸入其行政區(qū)域名稱及行政區(qū)域代碼。⑤特殊地區(qū)界、開發(fā)區(qū)界、自然保護(hù)區(qū)界等直接輸入?yún)^(qū)界的名稱，如開發(fā)區(qū)、保稅區(qū)等。⑥道路名稱按技術(shù)依據(jù)中《省道路線名稱和編號》和GB 917.2-2000《公路路線標(biāo)識規(guī)則國道名稱和編號》的簡稱錄入。

1.2.3 制圖數(shù)據(jù)編輯

為了滿足對外提供圖的需要，需將更新后的GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAD圖形數(shù)據(jù)，應(yīng)按照規(guī)定的分層、顏色等進(jìn)行編輯處理，編輯時統(tǒng)一使用該院提供的字庫、線型、符號庫，編輯形成DWG格式數(shù)據(jù)，文件以圖幅為單位按圖名存放。

（1）數(shù)據(jù)的分層和顏色。

DWG數(shù)據(jù)分層和顏色按《某市1∶5 000、1∶10 000地形圖要素分類編碼及數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的分層、顏色等進(jìn)行編輯。

（2）制圖數(shù)據(jù)編輯。

根據(jù)更新后的DLG入庫數(shù)據(jù)，完成制圖數(shù)據(jù)的更新。嚴(yán)格按制圖標(biāo)準(zhǔn)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行符號化編輯，符號和線劃要求應(yīng)符合GB / T 20257.2—2006《1∶5 000 1∶10 000地形圖圖式》的要求。注記應(yīng)避免壓蓋地物，壓蓋時應(yīng)將注記消隱（包括文字注記，高程注記）。編輯時必須采用捕捉方式，嚴(yán)格靠點、靠線。

（3）圖廓整飾。

圖廓整飾嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)圖廓格式進(jìn)行整理。

1.2.4 統(tǒng)一更新時點

為滿足更新后地形圖的主要交通要素現(xiàn)勢性，利用1：2 000地形圖數(shù)據(jù)縮編更新和當(dāng)年衛(wèi)片數(shù)據(jù)更新后，統(tǒng)一時點，結(jié)合2015版最新衛(wèi)片數(shù)據(jù)及收集的專業(yè)資料，對縣級以上級別的主要交通要素進(jìn)行補充更新。

1.2.5 文檔簿的填寫和元數(shù)據(jù)更新

（1）將每幅圖的相關(guān)信息根據(jù)提供的元數(shù)據(jù)更新。（2）元數(shù)據(jù)錄入中遇到的庫外字以代碼錄入，并記入文檔簿。

1.2.6 電子圖例簿制作

對于已有數(shù)字地形圖更新，裝載單機版電子圖歷簿程序，按要求如實填寫更新電子圖歷簿。

1.2.7 圖幅接邊

數(shù)據(jù)接邊包含圖形接邊和屬性街邊。（1）更新完成后應(yīng)進(jìn)行不同圖幅的數(shù)據(jù)接邊工作。接邊遵循“查東南，接西北”的原則，若相鄰的東、南圖幅數(shù)據(jù)為前期已完成數(shù)據(jù)時，后期更新的圖幅也應(yīng)負(fù)責(zé)與前期數(shù)據(jù)的接邊。（2）不同等高距的圖幅接邊，只接相同高程的等高線。

2 結(jié)語

利用收集的地理信息成果等資料，對新增和變化區(qū)域進(jìn)行更新的模式，大大減輕了外業(yè)調(diào)繪和內(nèi)業(yè)采集、編輯的工作量，縮短了更新周期，既保證了現(xiàn)勢性，有減少了成本。同時，利用該院開發(fā)的ARCGIS符號庫、ARCGIS轉(zhuǎn)換模塊，在ARCGIS中進(jìn)行可視化符號修改，實現(xiàn)ARCGIS數(shù)據(jù)到AutoCAD格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換編輯。保證了“圖”和“庫”一致性要求，為數(shù)據(jù)的更新創(chuàng)造了條件，是1∶10 000地形圖更新行之有效的方法。該項目研究和探索了1∶10 000地形圖圖庫一體更新的新思路、新方法，對建立適應(yīng)需要的地形圖更新模式具有重要的現(xiàn)實意義和推廣價值。

參考文獻(xiàn)

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