寧夏地圖基礎數(shù)據(jù)庫的設計

張靜靜

寧夏回族自治區(qū)測繪地理信息院 寧夏 銀川 750000

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們對地圖的需求越來越多元化，按載體形式大體歸為兩種，一種是電子地圖（以各種電子產(chǎn)品為媒介），一種是實物地圖（以紙質(zhì)、布質(zhì)、磁質(zhì)、藝術(shù)品等實物形式為媒介，本文從實用性和普遍性考慮，以下文中統(tǒng)稱紙質(zhì)地圖）。電子地圖的產(chǎn)品種類較多、應用廣泛，深受大眾喜愛，但是電子地圖現(xiàn)階段并不能完全取代傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖，紙質(zhì)地圖能宏觀而較詳細的展示地圖內(nèi)容，根據(jù)不同需求，靈活設計，攜帶不受條件限制，其更適合行業(yè)部門的決策、規(guī)劃等用圖。因此紙質(zhì)地圖更受各部門行業(yè)的青睞，但是紙質(zhì)地圖相對電子地圖出圖速度慢，更新節(jié)奏慢，每一次的更新都要消耗大量人力、物力和時間。存在這樣的問題主要有三個方面的原因，一是資料數(shù)據(jù)較多，個別數(shù)據(jù)變化較快，地圖編制人員引用資料往往出現(xiàn)不統(tǒng)一；二是每次更新后的地圖質(zhì)檢環(huán)節(jié)，更新用數(shù)據(jù)資料和質(zhì)檢用數(shù)據(jù)資料因不同部門各自收集的數(shù)據(jù)源和時間節(jié)點不同，往往在數(shù)據(jù)的一致性上有矛盾。三是地圖更新完，資料就會被丟掉，資料的利用效率比較低。如何解決該問題，是此次研究的主要目的。

1 資料數(shù)據(jù)收集問題分析

地圖分為地形圖、普通地圖和專題地圖，這里研究的是普通地圖和專題地圖。所以在收集地圖數(shù)據(jù)資料前，先要確定地圖形式、地圖結(jié)構(gòu)和地圖內(nèi)容，有針對性的收集資料，而不是盲目的收集。例如在編制《黃河寧夏流域生態(tài)治理現(xiàn)狀底數(shù)圖冊》時，前期對地圖的框架和表達內(nèi)容不清楚，又因為時間比較緊，于是先收集資料，根據(jù)資料情況確定地圖內(nèi)容，這樣的流程導致在與資料提供方交流時很被動，收集回來的資料能真正展示在地圖上的信息很少，最終費時費力工作無進展。后來明確地圖內(nèi)容，細化各專題要素的表達形式，工作效率有了明顯的提高。因此在地圖資料收集時需要注意這幾點：一是明確和細化地圖表達內(nèi)容，要素表達形式，這樣在與資料提供方交流時可盡量準確獲取所需信息；二是征尋資料提供方需求，了解行業(yè)數(shù)據(jù)的內(nèi)部關(guān)系，有利于解讀資料和圖形表達，突出行業(yè)重點和亮點工作；三是對設計的地圖內(nèi)容，在收集資料時無法收到或沒有時，則在編制時用什么資料替換，要有及時反應和協(xié)調(diào)能力；四是收集資料要按自治區(qū)、地級市、縣級三個行政級別進行收集，一般自治區(qū)各部門的資料比較齊全，地方資料做補充收集。

2 資料數(shù)據(jù)分析整理

資料收集過程中要及時對收集的數(shù)據(jù)進行分析和整理。但資料分析與整理的難點在提供資料的數(shù)據(jù)形式不可控，比如有文檔型（.doc）、表格型（.xlsx）、柵格型（.jpg）、矢量型（.shp）、工程型（.mpj）等。還有數(shù)據(jù)的數(shù)學基礎不可控，有大地坐標、平面坐標、還有WGS84坐標等。根據(jù)資料收集情況和以往地圖制作經(jīng)驗，資料分析與整理時需要注意這幾點：一是按行業(yè)對資料進行分類整理，再對行業(yè)內(nèi)不同主題或項目進行分類整理；二是列出資料清單，清單內(nèi)寫明資料來源、時間、名稱、內(nèi)容和資料格式，這樣便于記錄和查詢；三是對矢量數(shù)據(jù)統(tǒng)一數(shù)學基礎，如投影和坐標；四是提煉文字，使其與圖形結(jié)合的形式，完整準確表達地圖信息。

3 基礎數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建

在地圖產(chǎn)品制作過程中，我們已積累了豐富的資料數(shù)據(jù)，如寧夏國情監(jiān)測數(shù)據(jù)、寧夏土地變更數(shù)據(jù)、寧夏1:2000基礎測繪數(shù)據(jù)，以及水利部門、交通部門、生態(tài)環(huán)境部門、民政部門等等行業(yè)數(shù)據(jù)。但是在資料利用時，誰用誰分析整理，造成重復工作，而且容易引用錯誤。如交通資料在國情監(jiān)測數(shù)據(jù)庫里有，交通部門同時也提供了最新數(shù)據(jù)，經(jīng)對比分析國情監(jiān)測庫中交通要素的位置走向正確，交通部門的數(shù)據(jù)屬性正確，兩個數(shù)據(jù)應該結(jié)合使用。雖然資料數(shù)據(jù)經(jīng)過了分析，但使用并不是很方便，而且同一資料不同繪圖員的理解和呈現(xiàn)效果不同。因此實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性是解決問題的根源，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理起來的最優(yōu)解就是建立地圖基礎數(shù)據(jù)庫。

3.1 數(shù)據(jù)庫總體設計

地圖基礎數(shù)據(jù)庫建立要考慮地圖的組成要素，地圖是由圖形要素、數(shù)學要素、輔助要素和補充說明要素組成[1]。因此地圖基礎數(shù)據(jù)庫設計為兩部分內(nèi)容，分別為通用要素數(shù)據(jù)庫和專題要素數(shù)據(jù)庫。通用要素數(shù)據(jù)庫適用于普通地圖，專題要素數(shù)據(jù)庫適用于專題地圖，但這個關(guān)系不是絕對的。寧夏地圖基礎數(shù)據(jù)庫設計思路如下（圖1）：

圖1 數(shù)據(jù)庫總體設計流程圖

（1）通用要素數(shù)據(jù)庫以2019年地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎[2]，提取交通、水系、行政駐地、國營農(nóng)林牧場、旅游景點、城區(qū)街道、城區(qū)興趣點。

（2）新建gdb格式數(shù)據(jù)庫，再按要素類別建數(shù)據(jù)集。

（3）用2020年完成的寧夏1：2000基礎測繪數(shù)據(jù)庫，2021年完成并公開的土地調(diào)查數(shù)據(jù)，最新水利、交通部門數(shù)據(jù)更新國情提取出來的相關(guān)數(shù)據(jù)。

（4）專題要素數(shù)據(jù)庫按單位部門分類建立數(shù)據(jù)集，以《黃河寧夏流域生態(tài)保護治理現(xiàn)狀底數(shù)圖冊》所收集整理的資料為基礎。

（5）用持續(xù)收集到的資料，完善和補充數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。

（6）數(shù)據(jù)庫設計通過專家評審，數(shù)據(jù)庫成果通過質(zhì)量檢查和驗證。

3.2 數(shù)據(jù)庫圖層設計

地圖基礎數(shù)據(jù)庫，是根據(jù)數(shù)據(jù)庫的模型和地圖特性對收集到的各種資料進行組織、存儲和管理，其結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)集、圖層（點、線、面）[3]。圖層的設計是整個數(shù)據(jù)庫的重點，下面以通用數(shù)據(jù)庫中交通數(shù)據(jù)集的圖層設計為例進行分析。地圖上表示交通要素一般都按照行政管理等級（國、省、縣、一般公路）由高到底分別表示，所以道路行政等級是影響圖層設計的一個重要因素。如果按行政管理分層則一級一層，這樣分層的優(yōu)點是數(shù)據(jù)清晰明了，容易查找，地圖制圖引用可整層選擇并整層符號化；缺點是圖層太多，引用到地圖編制環(huán)境下，圖層太多很容易超出電腦屏幕顯示范圍，不利于編制環(huán)境下的數(shù)據(jù)管理。如果全部放在一層，地圖加載時數(shù)據(jù)量太大，而編圖有時并不需要導入所有道路數(shù)據(jù)。因此圖層設計時既要考慮要素的類別特性還要考慮地圖編制的便利性。交通數(shù)據(jù)集的圖層設計如下（圖2）。

圖2 通用數(shù)據(jù)庫圖層設計和數(shù)據(jù)內(nèi)容

專題數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)集和圖層設計，如果按照專題要素建數(shù)據(jù)集和圖層，其優(yōu)點是圖層明確、數(shù)據(jù)易查找。缺點是不同部門相同數(shù)據(jù)混亂，不易取舍，如濕地數(shù)據(jù)在土地管理部門做土地調(diào)查時進行了采集，水利部門也進行了采集。因為兩個行業(yè)部門需求不同，則采集指標不同，所以采集范圍有差異，對濕地的認定上也有差異。各部門研究目的和用途不同，各自的數(shù)據(jù)都是正確的，兩種指標數(shù)據(jù)都要保留。因此按部門建數(shù)據(jù)集按要素類別建圖層對數(shù)據(jù)進行管理，有利保留數(shù)據(jù)的完整性。以自然資源部門的圖層設計為例如圖（圖3）。

圖3 專題數(shù)據(jù)庫圖層設計和數(shù)據(jù)內(nèi)容

3.3 圖層屬性字段設計

一個圖層包含兩種或兩種以上的數(shù)據(jù)，各類數(shù)據(jù)在制圖中的引用，依賴屬性提取，并按屬性選取要素符號化，因此在圖層屬性設計和屬性內(nèi)容填寫時要綜合分析。如國省道層中的省內(nèi)高速公路，其通行能力同高速公路，行政管理屬省級[4]。高速和國道的編碼都是以G+數(shù)字，省內(nèi)高速和省道的編碼都是以S+數(shù)字，要準確的選取某級公路則屬性必須設置道路編碼（RN）和道路類型字段（TYPE）[4],類型選項為高速、省內(nèi)高速、國道、省道，這樣庫數(shù)據(jù)和圖數(shù)據(jù)的矛盾都得以解決，交通圖層屬性字段設計如下（圖4）。專題數(shù)據(jù)庫中圖層數(shù)據(jù)種類多且復雜，圖層屬性字段根據(jù)不同專題數(shù)據(jù)情況靈活設計，在此不做設計分析，但特別強調(diào)，專題圖層屬性字段設計必須要建數(shù)據(jù)來源（SOURCE）字段。

圖4 圖層屬性字段設計

3.4 數(shù)據(jù)庫質(zhì)量控制

從資料收集、分析整理到數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建，涉及到人員、軟硬件、技術(shù)、安全等方面。在質(zhì)量控制方面，首先做好質(zhì)量控制措施，其次做好數(shù)據(jù)安全措施，最后嚴把數(shù)據(jù)庫質(zhì)量檢查。數(shù)據(jù)庫檢查必須按規(guī)定詳實填寫檢查記錄，編寫檢查報告。下一級檢查交上一級檢查時，需同時提交檢查報告。每次檢查出的問題，必須及時反饋給作業(yè)員修改糾正。對不符合質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)必須重新分析調(diào)整，直至通過檢查。

4 數(shù)據(jù)庫在制圖中的應用

地圖與數(shù)據(jù)庫的更新有分開更新、統(tǒng)一更新、動態(tài)增量更新三種情況[5]。分開更新則用變化數(shù)據(jù)分別更新庫和地圖；統(tǒng)一更新則用變化數(shù)據(jù)更新完善數(shù)據(jù)庫，再用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)重新編制地圖；動態(tài)增量更新則用變化數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，再提取庫數(shù)據(jù)變化增量包，用增量包數(shù)據(jù)更新地圖數(shù)據(jù)[5]。因為寧夏的綜合性地圖已經(jīng)積累的很豐富，因此對于少量數(shù)據(jù)的更新直接用變化數(shù)據(jù)更新，對于變化較大的用增量包更新，對于需要新制作的地圖用統(tǒng)一更新的方法。不同情況用不同的更新方法，靈活使用數(shù)據(jù)庫，挖掘和擴大數(shù)據(jù)庫利用價值，提高各行業(yè)數(shù)據(jù)成果的可視化和利用率。地圖基礎數(shù)據(jù)庫還對要素在不同比例尺地圖下的自動縮編提供了基礎數(shù)據(jù)條件。

5 結(jié)束語

地圖基礎數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建，主要解決了兩方面的問題。第一從管理方面，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)來源、統(tǒng)一了數(shù)據(jù)格式。第二從應用方面，地圖制作過程中對基礎數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的引用，很大程度上節(jié)約了時間，提高了效率。并且地圖制作人員和地圖質(zhì)檢人員，在地圖編制和檢查環(huán)節(jié)對要素的正確性、可靠性、現(xiàn)勢性等方面的溯源和引用達成了一致。因地圖的表現(xiàn)手法和展示形式的特殊性，目前還不能實現(xiàn)全自動化制圖，圖庫聯(lián)動更新和自動化制圖技術(shù)還需深入研究。