山東省1∶1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫地形要素更新方法探討

曲莉莉

(山東省國土測繪院，山東 濟南 250013)

0 引言

1∶1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫是涉及國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性信息資源，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫發(fā)揮的作用在于數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性。1∶1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中地形要素主要指：測量控制點、水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、地貌、植被與土質(zhì)、地理單元八大要素分類，是構(gòu)成基礎(chǔ)地理信息要素、數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要部分。對于地區(qū)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)來說，需要更新的內(nèi)容主要是空間實體的變化、相關(guān)屬性信息的變化和空間關(guān)系的重建等[1-5]。因此基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中地形要素需要及時進(jìn)行更新維護(hù),才能為地方經(jīng)濟建設(shè)提供準(zhǔn)確、現(xiàn)勢、權(quán)威的地理信息數(shù)據(jù)[6-8]。

“十二五”期間，山東省遙感影像資源進(jìn)一步豐富，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新加快。獲取了覆蓋山東省的2m分辨率遙感影像3次、優(yōu)于1m分辨率的遙感影像2次及高精度機載LiDAR點云數(shù)據(jù)9萬km2，山東省1∶1萬數(shù)字線劃圖框架要素更新4次、全要素更新1次，數(shù)字正射影像圖更新2次，數(shù)字高程模型更新9萬km2，“十三五”省級基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新以“十二五”數(shù)字線劃圖定期更新成果為此次地形要素數(shù)據(jù)庫更新的本底數(shù)據(jù)，對測量控制點以外的地形要素數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。該文結(jié)合2016年度地形要素數(shù)據(jù)更新任務(wù)，探討了基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫地形要素更新方法。

1 項目來源與資料利用

根據(jù)山東省國土資源廳關(guān)于山東省“十三五”1∶1萬基礎(chǔ)測繪工作安排，2016年度山東省國土測繪院承擔(dān)龍口市、東平縣、平陰縣、禹城市、齊河縣、平原縣、東昌府區(qū)、臨清市、東阿縣、高唐縣、陽谷縣、冠縣、莘縣、茌平縣，共計14個任務(wù)區(qū)地形要素更新任務(wù)，任務(wù)區(qū)面積總計15062.88km2。

2016年度地形要素數(shù)據(jù)更新任務(wù)分2塊區(qū)域，一是龍口市任務(wù)區(qū)，該任務(wù)區(qū)位于膠東半島，北鄰渤海，任務(wù)區(qū)北部地勢平坦，南部為丘陵地、山地，交通便利，主要有榮威高速、206國道、大萊龍鐵路，水系有界河、黃水河、泳汶河、王屋水庫、遲家溝水庫；其他13個任務(wù)區(qū)主要集中在山東中西部區(qū)域，地形以平地為主，其中東平任務(wù)區(qū)的東北部、東阿任務(wù)區(qū)的西南部有丘陵區(qū)域，丘陵區(qū)域總面積約1000km2，任務(wù)區(qū)交通便利，主要有濟聊高速、青銀高速、濟廣高速、京臺高速、309國道、京杭高鐵、邯濟鐵路、京九鐵路，水系資源豐富，主要有黃河、馬頰河、徒駭河、南水北調(diào)東線、東平湖、東昌湖、信源水庫。

數(shù)字線劃圖及時更新成果用于村村通等道路更新的參考，數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)用做地形要素更新的定位及內(nèi)業(yè)判讀依據(jù)，地面高程點云數(shù)據(jù)用于等高線、高程點要素更新；水利部及山東省水利廳提供的山東省水利普查數(shù)據(jù)，包括山東省的河流、水渠、水庫、湖泊、水閘、泵站、水文站、堤壩等信息，數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性為2011年，用作水系數(shù)據(jù)屬性錄入、更新的依據(jù)；山東省交通廳提供的最新山東省道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，包括山東省的國道、省道、縣道、鄉(xiāng)道、專用道數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性為2016年5月，該數(shù)據(jù)經(jīng)屬性整理、投影轉(zhuǎn)換等處理后，作為等級道路編碼、名稱、技術(shù)等級等屬性的更新依據(jù)；國家統(tǒng)計局發(fā)布的最新行政區(qū)劃資料，包括市、縣(區(qū))、鎮(zhèn)(鄉(xiāng)、街道)、村(社區(qū))的名稱、行政區(qū)劃代碼和城鄉(xiāng)劃分代碼，數(shù)據(jù)統(tǒng)計截止時間為2015年9月30日，該數(shù)據(jù)用于行政地名的更新依據(jù)。

2 地形要素更新模式

2.1 基于數(shù)據(jù)庫分要素更新

分要素更新模式能夠突出要素更新的重點性和系統(tǒng)性，提高要素更新質(zhì)量。可分為在線式更新、離線式更新2種模式，在線式更新基于生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫在線式更新模式，通過并發(fā)控制措施，實現(xiàn)多人同時在線更新，規(guī)避傳統(tǒng)工序中的數(shù)據(jù)接邊，提高更新效率。離線更新模式以分離出的地形要素生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)進(jìn)行更新。

2.2 要素級增量式更新

與傳統(tǒng)版本式更新相比，要素級增量式更新在更新過程中記錄更新變化信息，記錄更新狀態(tài)和更新時間，僅對發(fā)生變化的要素進(jìn)行更新、質(zhì)檢、匯交和入庫，有效提高更新效率及成果質(zhì)量，也便于要素級多時態(tài)數(shù)據(jù)建庫與管理。

2.3 網(wǎng)格化更新

打破傳統(tǒng)基于圖幅為單元的更新模式，按靈活的區(qū)域為單元進(jìn)行更新。通過更新網(wǎng)格固定更新隊伍、人員等方式優(yōu)化組織管理模式，提高生產(chǎn)效率，同時采用以線狀地物為邊界等方式靈活劃分作業(yè)網(wǎng)格，能夠減少數(shù)據(jù)的接邊工作量，提升數(shù)據(jù)成果質(zhì)量。

2.4 省市聯(lián)動更新

利用市縣大比例尺地形數(shù)據(jù)庫更新成果，建立市、縣與省級地形要素之間的關(guān)聯(lián)，通過省市聯(lián)動實現(xiàn)多比例尺數(shù)據(jù)庫的協(xié)調(diào)統(tǒng)一和相互關(guān)聯(lián)，通過多尺度地形數(shù)據(jù)庫整合統(tǒng)一、跨尺度地形要素自動匹配、基于增量的跨尺度聯(lián)動整合等，對省級數(shù)據(jù)庫進(jìn)行聯(lián)動更新。

3 主要技術(shù)流程

3.1 數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)和地理國情數(shù)據(jù)更新

準(zhǔn)備任務(wù)范圍匹配的“十二五”數(shù)字線劃圖更新成果、地理國情普查時點核準(zhǔn)成果，以及更新使用的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)和專題資料。依據(jù)《山東省省級基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新地形要素數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，從數(shù)據(jù)層、屬性項、屬性內(nèi)容等方面對原始數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)、地理國情數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換，形成新的標(biāo)準(zhǔn)體系下待更新的地形要素數(shù)據(jù)。進(jìn)行增量更新技術(shù)路線試驗的任務(wù)區(qū)需要將模型轉(zhuǎn)換后的地形要素數(shù)據(jù)導(dǎo)入至生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，并賦值“要素唯一標(biāo)識碼”等支持增量更新的屬性信息。以統(tǒng)一劃分的作業(yè)網(wǎng)格為范圍對任務(wù)區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行裁切，制作作業(yè)員更新生產(chǎn)使用的數(shù)據(jù)包。疊合正射影像數(shù)據(jù)、地形要素數(shù)據(jù)，結(jié)合行業(yè)專題資料及其他參考數(shù)據(jù)，確定變化要素或變化區(qū)域范圍。依據(jù)數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)、專題資料進(jìn)行地形要素圖形、屬性的內(nèi)業(yè)判讀更新。對內(nèi)業(yè)難以確定的內(nèi)容做出標(biāo)注，供外業(yè)調(diào)查工序使用。軍事涉密區(qū)域范圍，根據(jù)數(shù)字正射影像及專題資料，通過內(nèi)業(yè)判讀的方式進(jìn)行更新、質(zhì)檢，不進(jìn)行外業(yè)調(diào)查核查工作。

根據(jù)外業(yè)調(diào)查核查資料對內(nèi)業(yè)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯整理，內(nèi)業(yè)編輯整理完成后，應(yīng)先進(jìn)行作業(yè)網(wǎng)格間的數(shù)據(jù)接邊，接邊完成后按任務(wù)區(qū)網(wǎng)格進(jìn)行數(shù)據(jù)整合處理。對整合處理后的任務(wù)區(qū)網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行任務(wù)區(qū)間接邊。地形要素數(shù)據(jù)更新技術(shù)流程見圖1。

圖1 地形要素數(shù)據(jù)更新技術(shù)流程圖

3.2 等高線、高程點的更新

準(zhǔn)備經(jīng)過分類后的點云數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)的完整性等內(nèi)容，首先利用程序自動生成等高線、選取高程點，生成某幅圖的等高線時應(yīng)同時提供其相鄰圖幅的數(shù)據(jù)，檢查程序選取的高程點點位、疏密程度等是否符合規(guī)定要求，對數(shù)據(jù)進(jìn)行接邊處理，主要是等高線的接邊。處理完成后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，生成要素代碼、高程值、數(shù)據(jù)層命名、數(shù)據(jù)層屬性結(jié)構(gòu)等符合要求的MDB數(shù)據(jù)。

3.3 生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

第一輪更新時需要利用已有數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)構(gòu)建地形要素生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，主要包括數(shù)據(jù)拼接、模型轉(zhuǎn)換、屬性規(guī)整、圖形自動化處理、要素實體化等內(nèi)容。更新單元分為任務(wù)區(qū)網(wǎng)格及作業(yè)網(wǎng)格2個層次，任務(wù)區(qū)網(wǎng)格一般以縣級行政區(qū)域為基礎(chǔ)劃分，在此基礎(chǔ)上劃分作業(yè)網(wǎng)格，作業(yè)網(wǎng)格根據(jù)人員投入、時間安排等情況靈活劃分。

3.4 成果庫更新

入庫前檢查：采用程序自動檢查和人工檢查相結(jié)合的方式，對數(shù)據(jù)的文件與結(jié)構(gòu)一致性、空間拓?fù)?、邏輯一致性、其他一致性、空間參考正確性、數(shù)據(jù)接邊等進(jìn)行百分之百檢查。對于具有普遍性、影響數(shù)據(jù)入庫的問題需要返回到前一工序進(jìn)行修改。

數(shù)據(jù)入庫：創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫實例，在客戶端建立數(shù)據(jù)庫鏈接，創(chuàng)建不需分區(qū)的地形要素數(shù)據(jù)表空間、數(shù)據(jù)庫空間索引和屬性索引數(shù)據(jù)表空間等及對應(yīng)存儲的文件。根據(jù)地形要素數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建地形要素數(shù)據(jù)庫集，設(shè)置各數(shù)據(jù)集名稱、空間參考、容差值等參數(shù)，批量導(dǎo)入地形要素數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)。

入庫后處理：完成數(shù)據(jù)入庫后利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的瀏覽功能對照原始數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫后檢查，確認(rèn)不存在數(shù)據(jù)丟失后，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫空間索引和屬性，以實現(xiàn)按空間區(qū)域和屬性字段的圖元檢索。

4 地形要素更新具體要求

數(shù)據(jù)采集內(nèi)容、采集指標(biāo)等按照《山東省省級基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新地形要素數(shù)據(jù)技術(shù)規(guī)定》(簡稱《技術(shù)規(guī)定》)要求執(zhí)行，表1為地形要素更新的一些具體要求。

表1 1∶1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫地形要素更新具體要求

5 結(jié)論

(1)數(shù)據(jù)生產(chǎn)完全按照地形要素數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)定，采用了當(dāng)前成熟的技術(shù)路線，作業(yè)流程充分考慮了生產(chǎn)人員的技術(shù)素質(zhì)和儀器設(shè)備情況，充分發(fā)揮了各專業(yè)軟件的功能，技術(shù)方案可行，較好地指導(dǎo)了各生產(chǎn)工序。從數(shù)據(jù)預(yù)處理、專題資料利用、要素內(nèi)判更新、外業(yè)調(diào)查核查、數(shù)據(jù)接邊與整合到兩級質(zhì)量檢查，均按照規(guī)定的工藝流程標(biāo)準(zhǔn)化實施，通過精細(xì)化數(shù)字高程模型全面覆蓋、地形要素數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，提供分辨率更高的專題產(chǎn)品，更好地滿足政府、專業(yè)部門、企事業(yè)單位、社會大眾對基礎(chǔ)地理信息的需求。

(2)該次任務(wù)涉及濟南、聊城、德州、煙臺、泰安等地市，開展基于地形要素數(shù)據(jù)庫的制圖、分布式作業(yè)增量更新、多尺度多業(yè)務(wù)聯(lián)動更新、基于遙感影像等多源信息的變化發(fā)現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)研究。通過該次工作，地形要素數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)更進(jìn)一步嚴(yán)格對照國家相關(guān)規(guī)范，綜合考慮信息完整表達(dá)、符合使用習(xí)慣等因素，更好地滿足應(yīng)用、圖面表達(dá)美觀的制圖數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)一步開發(fā)具有制圖輔助圖形自動生成、支持對照方案可配置、圖廓整飾自動生成等高級功能的制圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序。

(3)通過該次基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫地形要素更新工作，認(rèn)為地形要素應(yīng)更新逐步由采集更新向整合更新、融合更新方向發(fā)展。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新主要以基礎(chǔ)測繪要素采集為主，強化專業(yè)部門提供的專題數(shù)據(jù)資料與市、縣大比例尺數(shù)據(jù)進(jìn)行融合更新，從多個維度和層次實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整合與融合。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上，統(tǒng)籌地理信息公共服務(wù)平臺、地理省情監(jiān)測以及應(yīng)急測繪服務(wù)等應(yīng)用需求，逐漸改變傳統(tǒng)編制圖的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[9-10]，實現(xiàn)面向?qū)ο蟮膶嶓w要素的轉(zhuǎn)變。技術(shù)路線上，最好全面優(yōu)化更新技術(shù)流程，采用基于要素的增量更新技術(shù)，減少更新環(huán)節(jié)，建立更新有記錄、質(zhì)量可追溯的增量更新技術(shù)體系，提高更新效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王東華，劉建軍．國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新總體技術(shù)[J]．測繪學(xué)報,2015,44(7):822-825.

[2] 劉建軍，趙仁亮，張元杰，等．國家1∶50000地形數(shù)據(jù)庫重點要素動態(tài)更新[J]．地理信息世界，2014,21(1):37-40.

[3] 蔣捷，陳軍．基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新的若干思考[J]．測繪通報，2000(5):1-3.

[4] 余謙，蘇衛(wèi)波．城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫質(zhì)量檢查研究[J]．測繪地理信息，2012，37(6):46-47.

[5] 朱宏斌，陸海英，盛琦，等．城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新方案研究[J]．測繪通報，2011，(1):25-27．

[6] 劉德兒，閭國年，蘭小機，等.城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫更新機制研究[J].大地測量與地球動力學(xué)，2010，30(1):115-159.

[7] 湯開文，朱楚宏，徐慶松．城鎮(zhèn)地籍?dāng)?shù)據(jù)庫中地形要素更新機制的研究[J]．測繪科學(xué)，2012,37(2)：152-154.

[8] 王良清,劉仁義,劉南．建立省級基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)初探[J]．浙江大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版)，2005,32(4)：464-470.

[9] 曲莉莉，孫燕，羅秀明，等．1∶1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫及時更新質(zhì)量控制方法的探討[J]．山東國土資源，2012,28(5)：48-51.

[10] 張鵬,韋通,李慶永,等.省市級基礎(chǔ)地理信息框架數(shù)據(jù)聯(lián)動更新探究[J].山東國土資源,2016,32(11):65-69.