李莉

(福州市勘測(cè)院,福建福州 350003)

1 引 言

為滿足“數(shù)字福州”空間地理信息共享的要求,福州市“空間地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫”建設(shè)項(xiàng)目總體遵循“整體設(shè)計(jì)、分期實(shí)施、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、共建共享”和“基礎(chǔ)集中、應(yīng)用分布、安全可靠”兩大原則,推動(dòng)空間地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)與應(yīng)用。建設(shè)包括數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)(1個(gè)平臺(tái))、GPS基準(zhǔn)站及平面高程控制基準(zhǔn)系統(tǒng)(1套基準(zhǔn))及數(shù)字正射影像＜DOM＞、數(shù)字線劃地圖＜DLG＞、數(shù)字高程模型＜DEM＞、地址編碼、地下管線數(shù)據(jù)庫(5個(gè)子數(shù)據(jù)庫),并制定、出臺(tái)相應(yīng)的管理辦法與數(shù)據(jù)更新機(jī)制,確保數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)得到不斷更新以及在政府部門間的共享與應(yīng)用。

由于歷史原因,各部門條塊分割,各自為政、相互制約,業(yè)務(wù)聯(lián)系停滯不前,信息資源不能共享,造成重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)狀,浪費(fèi)了國(guó)家大量的財(cái)力、物力。目前,無統(tǒng)一的技術(shù)要求,造成地形圖、地籍圖、房產(chǎn)圖絕對(duì)位置的差別,給“三圖”的應(yīng)用造成嚴(yán)重影響。通過福州市政府的統(tǒng)一組織和實(shí)施,按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,整合福州市現(xiàn)有的數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)已提到日程上來。

2 現(xiàn)狀分析

“三圖”整合的核心的問題就是如何整合現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)資源,打破各種信息壁壘,實(shí)現(xiàn)地理信息的合理流通,最大限度地實(shí)現(xiàn)地理信息的共享,從而最大限度地發(fā)揮地理信息資源的應(yīng)用價(jià)值。目前福州市城市基本地圖有地形圖、地籍圖、房產(chǎn)圖;市建設(shè)局于1952年就開始為城市規(guī)劃、建設(shè)測(cè)繪 1∶500地形圖,從事城市測(cè)繪工作最早;上世紀(jì) 90年代中期市國(guó)土局、市房管局為了土地地籍管理、房地產(chǎn)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)籍管理需要,相繼開展 1∶500地籍測(cè)量、1∶500房產(chǎn)數(shù)字化測(cè)繪,都已積累了一定量的基礎(chǔ)地圖。具體從如下幾方面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析:

(1)地圖的數(shù)據(jù)格式與編碼,三圖的數(shù)據(jù)格式互不相同,所采用的編碼標(biāo)準(zhǔn)不同。

(2)采用控制系統(tǒng),三圖的坐標(biāo)系均采用福州城市地方平面直角坐標(biāo)系、高程系也統(tǒng)一采用羅零高程系。

(3)采用的測(cè)量方法,地籍圖、房產(chǎn)圖采用內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字化測(cè)圖,以街坊為單元進(jìn)行測(cè)繪。地形圖采用內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字化測(cè)圖、局部平板測(cè)圖屏幕矢量化,以圖幅為單元進(jìn)行測(cè)繪。

(4)地圖要素的分類分層,三圖的要素分類分層不同,地籍圖中地籍要素信息和房產(chǎn)圖的分層分間要素的圖層獨(dú)立,每種要素均有其各自的屬性。地形圖要素全面,重點(diǎn)體現(xiàn)地形要素。

(5)地圖數(shù)據(jù)的精度分析。三圖的坐標(biāo)精度均滿足項(xiàng)目建設(shè)要求,各類基礎(chǔ)圖對(duì)不同要素精度有所側(cè)重。

(6)數(shù)據(jù)內(nèi)容的完整性,地形圖的內(nèi)容全面,涵蓋地籍圖、房產(chǎn)圖基礎(chǔ)地形要素,而地籍圖、房產(chǎn)圖專題要素齊全,其他要素表示很簡(jiǎn)單,作了較大綜合取舍,有的要素甚至不表示。三份數(shù)據(jù)門牌號(hào)碼調(diào)查得均不完整,但是在內(nèi)容上可以互補(bǔ)。

三種格式的數(shù)據(jù)都符合相應(yīng)測(cè)量規(guī)范的精度要求,地形圖內(nèi)容最完整,地籍圖、房產(chǎn)圖的測(cè)繪內(nèi)容各有側(cè)重,根據(jù)不同種類城市地圖之間的聯(lián)系,對(duì)三圖公共地形要素進(jìn)行合理的分層,這樣就能將城市基本數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)單一化,各相關(guān)部門按需索取,這是實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息共享的重要前提和技術(shù)基礎(chǔ)。

3 技術(shù)要求

三圖融合面臨的基本問題是要素表達(dá)不一致、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致、地圖精度不同、數(shù)據(jù)格式不同,通過收集和整合各部門的 1∶500基礎(chǔ)地圖,參照最新的數(shù)碼航攝影像,以現(xiàn)勢(shì)性高、精度可靠為原則,對(duì)數(shù)字地圖進(jìn)行合理化編輯處理及標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫改造及建庫,作為福州市統(tǒng)一的空間定位基準(zhǔn),統(tǒng)一提供空間地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù),進(jìn)行空間數(shù)據(jù)庫的管理和共享。為了提高數(shù)據(jù)整合的精度,針對(duì)不同的要素采取不同方法的整合,整合技術(shù)要求如下:

3.1 空間基準(zhǔn)統(tǒng)一性要求

平面坐標(biāo)系采用福州城市地方平面直角坐標(biāo)系;高程系采用羅零高程系。

3.2 要素分類編碼標(biāo)準(zhǔn)化要求

要素分類、編碼、線形、符號(hào)、顏色、字體,擴(kuò)展屬性等要統(tǒng)一規(guī)范,在充分照顧到已建立完成的城市信息系統(tǒng)的編碼體系基礎(chǔ)上,參照最新的信息化標(biāo)準(zhǔn)研究成果,制定《福州市 1∶500、1∶1 000、1∶2 000數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)分類、代碼、屬性與符號(hào)定位規(guī)定》,新的編碼標(biāo)準(zhǔn)充分考慮數(shù)據(jù)采集、更新、管理、應(yīng)用的特殊要求,易于分析和使用,可擴(kuò)展,可操作。

3.3 對(duì)象完整性要求

項(xiàng)目建設(shè)的最終成果是完全面向?qū)ο蟮囊鼗晒?無論原數(shù)據(jù)如何,每個(gè)要素處理后應(yīng)獨(dú)立完整。主要處理好以下幾方面:

(1)共點(diǎn)共邊的地物應(yīng)保證各個(gè)地物獨(dú)立完整;

(2)被圖幅分割的要素應(yīng)連接完整;

(3)當(dāng)注記與地物或多個(gè)地物本質(zhì)上是一個(gè)地物時(shí),需要合并為整體;

(4)因歷史原因出現(xiàn)的大量輔助制圖數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行要素化處理;

(5)少數(shù)超長(zhǎng)要素(如河流,高架路,電線,鐵路)允許在二級(jí)網(wǎng)格之間分段。

3.4 現(xiàn)勢(shì)性優(yōu)先要求

以 2008年航空數(shù)碼影像為基本依據(jù)判斷,個(gè)別地塊采用外業(yè)測(cè)量的放樣圖或竣工圖判斷:

(1)三圖重疊部分,以現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的為準(zhǔn),其他部分以地形圖為準(zhǔn)。

(2)能明顯判斷的已經(jīng)消失的地物、影像上沒有的地物可刪除;

(3)次要地物在接邊及要素沖突時(shí),可根據(jù)影像判斷修改原圖。

(4)無法從影像判別時(shí),又無條件通過實(shí)地調(diào)查解決,以地形圖為準(zhǔn)保持原樣。

3.5 精度取向要求

現(xiàn)勢(shì)性相同的重復(fù)要素以精度高為標(biāo)準(zhǔn):

(1)房屋相關(guān)要素,如普通房屋(結(jié)構(gòu)、層數(shù)、棟號(hào)、門牌號(hào))及房屋附屬設(shè)施,原則上以房產(chǎn)圖為準(zhǔn)。

(2)起權(quán)屬作用的要素,如院門、門墩、圍墻、垣柵、陡坎等,原則上以地籍圖為準(zhǔn)。

(3)工礦(構(gòu))筑物及其他設(shè)施、交通及附屬設(shè)施、管線及附屬設(shè)施、水系及附屬設(shè)施、地貌和土質(zhì)、名稱注記,以地形圖為主。

3.6 拓?fù)錁?gòu)面要求

新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地物的幾何特征已作了規(guī)定,面要素有兩種,一種是輪廓線構(gòu)面,如房屋具有明確邊界的面要素,另一種是范圍線構(gòu)面,如危險(xiǎn)海區(qū)不具有明確邊界的面要素。按規(guī)定要求面狀要素應(yīng)進(jìn)行拓?fù)錁?gòu)面,地形圖中的面狀要素主要有房屋、植被、水系、各級(jí)道路、各級(jí)行政區(qū)等。

3.7 合法性要求

整合后數(shù)據(jù)成果必須符合建庫要求,主要應(yīng)排除:

(1)無意義的要素:多于2點(diǎn)的點(diǎn)地物、少于2點(diǎn)的線地物、少于 3點(diǎn)的面地物。

(2)要素空間邏輯矛盾:地物重疊、自交叉、面不閉合、面間隙、相鄰節(jié)點(diǎn)重復(fù)、回頭線、線相交、面相交、面包含、面縫隙與漏洞等。

(3)要素間矛盾:高程點(diǎn)與等高線矛盾、等高線矛盾。

(4)屬性錯(cuò)漏:屬性字段值檢查,主要在居民地層、水系層、道路層,如房屋的層數(shù)、結(jié)構(gòu)、門牌號(hào)、棟號(hào)等。

(5)其他非法要素:非標(biāo)準(zhǔn)要素、層碼不一致、圖層與對(duì)象不一致等。

3.8 適合 1∶2 000自動(dòng)縮編要求

1∶500地形圖建庫要考慮自動(dòng)縮編成 1∶2 000比例尺地圖數(shù)據(jù)特殊要求,在建庫過程中就將特征要素作特殊標(biāo)記,在程序縮編時(shí)達(dá)到更大的自動(dòng)化處理,使 1∶2 000數(shù)據(jù)庫根據(jù) 1∶500數(shù)據(jù)縮編生成,并且能跟 1∶500地形圖形成聯(lián)動(dòng)更新。

4 技術(shù)方案

4.1 總體工藝流程

工藝流程共分為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、整合處理、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、外業(yè)核查 5個(gè)主要部分,每部分都有階段性的數(shù)據(jù)成果和檢查標(biāo)準(zhǔn),便于控制產(chǎn)品質(zhì)量和進(jìn)度,依此工藝進(jìn)行模塊化、程序化生產(chǎn)。

圖1 總體工藝流程圖

4.2 分塊網(wǎng)格設(shè)計(jì)

大區(qū)域規(guī)?；瘮?shù)據(jù)生產(chǎn)是一個(gè)逐步累積過程,當(dāng)眾多作業(yè)組參與生產(chǎn)時(shí),它又是一個(gè)相互協(xié)調(diào)過程。采用自然邊界(道路、水系、圍墻等)分塊法,將全市劃分為兩級(jí)地理網(wǎng)格組織生產(chǎn)。一級(jí)網(wǎng)格大小約0.2 km2～1 km2,原則上每個(gè)網(wǎng)格由一個(gè)作業(yè)組獨(dú)立完成,網(wǎng)格數(shù)據(jù)獨(dú)立完整且可單獨(dú)入庫,使各作業(yè)組之間的相合依賴最小化。二級(jí)網(wǎng)格約 25 km2～35 km2,通過一級(jí)網(wǎng)格的成果數(shù)據(jù)合并,作為一批次入庫,二級(jí)網(wǎng)格需編輯跨網(wǎng)格的超長(zhǎng)要素(河流、高速路、鐵路、電力線、通信線等),如圖 2所示。

圖2 格網(wǎng)劃分略圖

4.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

以新標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),將格式不同、編碼不同、表達(dá)不同的數(shù)據(jù),通過“信息映射機(jī)制”,配合腳本程序處理,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成編輯平臺(tái)的文件格式,并完成批量的要素編碼編轉(zhuǎn)換。

4.4 整合處理

為了提高數(shù)據(jù)整合的精度,可針對(duì)不同的要素,采取不同方法的整合:

(1)各類要素提取以現(xiàn)勢(shì)性高為標(biāo)準(zhǔn);以最新的航空數(shù)碼影像為基本依據(jù)判斷地圖的新舊地物在接邊及要素沖突時(shí),可根據(jù)影像判斷其正確性。

(2)各類要素提取以精度高為標(biāo)準(zhǔn);

(3)地籍、房產(chǎn)圖空白區(qū)域,地籍、房產(chǎn)圖沒有的要素,直接引用地形圖;

(4)地籍、房產(chǎn)圖專題要素不整合;

(5)特殊問題,如數(shù)據(jù)新舊無法判斷、圖面矛盾等根據(jù)內(nèi)業(yè)資料無法判斷解決的問題,需作好記錄和疑問標(biāo)記,待外業(yè)實(shí)地核查。

4.5 圖幅接邊

數(shù)據(jù)由規(guī)則矩形分幅處理為無縫的要素級(jí)的數(shù)據(jù),接邊處理要消除原矩形分幅處的坐標(biāo)差,接邊處相鄰的地物要素編碼應(yīng)一致,同一地物需處理成為一個(gè)幾何要素,注記、點(diǎn)類要素在接邊處理時(shí)應(yīng)去除多余的重復(fù)的注記或點(diǎn)。新的數(shù)據(jù)以自然邊界進(jìn)行網(wǎng)格劃分減少了由于分幅造成的各種問題。

4.6 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化改造

要素編碼以新制定的《福州市 1∶500、1∶1 000、1∶2 000數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)分類、代碼、屬性與符號(hào)定位規(guī)定》編碼體系上進(jìn)行編制,地形圖、地籍圖和房產(chǎn)圖需要編寫新舊編碼對(duì)照表,通過編碼轉(zhuǎn)換,將其編碼批量改造為新編碼。此要素分類編碼體系從實(shí)際情況出發(fā),考慮數(shù)據(jù)共享和轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)庫集成、地圖自動(dòng)縮編等方面的問題,在優(yōu)先遵守國(guó)標(biāo)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段解決一圖多用問題,適當(dāng)調(diào)整要素分類的設(shè)置。

地形圖數(shù)據(jù)成果的差異是客觀存在的,如果不對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的整理則數(shù)據(jù)是無法滿足建庫的數(shù)據(jù)要求。數(shù)據(jù)入庫前需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化改造處理,工作主要包括數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)的規(guī)范化、基礎(chǔ)框架數(shù)據(jù)的編輯處理、破碎線的處理、重復(fù)線的處理、制圖信息的屬性化、拓?fù)潢P(guān)系的構(gòu)建、屬性輸入、數(shù)據(jù)監(jiān)理、數(shù)據(jù)入庫等內(nèi)容。

4.7 外業(yè)核查

處理過程中通過圖面及影像都無法判斷的疑問,如現(xiàn)勢(shì)性判斷不清、接邊坐標(biāo)有粗差、地物矛盾、不明空白區(qū)等,標(biāo)記后統(tǒng)一進(jìn)行外業(yè)實(shí)地核查,必要時(shí)應(yīng)使用測(cè)繪儀器進(jìn)行實(shí)地測(cè)量,再返回內(nèi)業(yè)修改。

5 技術(shù)實(shí)現(xiàn)及創(chuàng)新點(diǎn)

5.1 基于要素的“三圖整合”技術(shù)

“三圖整合”從技術(shù)角度講,首要保證數(shù)據(jù)源的數(shù)學(xué)精度無損失,即要把各數(shù)據(jù)源精度高的要素保留,使數(shù)據(jù)精度不受損地集成到成果中,另外從現(xiàn)勢(shì)性方面及要素完整全面性方面,通過數(shù)據(jù)源進(jìn)行有效地整合,使成果能反映比較好的現(xiàn)勢(shì)性及要素全面性,如圖 3所示。項(xiàng)目按要素從各數(shù)據(jù)源中提取,制定數(shù)據(jù)的整合規(guī)則,并在項(xiàng)目過程中很好地貫徹實(shí)施。

圖3 三圖整合疊套圖

5.2 建立信息化的測(cè)繪數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系

參照國(guó)標(biāo)行標(biāo)及福州市以往應(yīng)用的分類與代碼,并結(jié)合其他城市相關(guān)規(guī)定制定了地形圖數(shù)據(jù)庫相關(guān)技術(shù)規(guī)范,建立福州市大比例尺數(shù)字線劃圖的標(biāo)準(zhǔn)體系,能適應(yīng)地理信息系統(tǒng)(GIS)信息化建設(shè)需求,又要滿足大比例地形要素采集生產(chǎn)及制圖符號(hào)表達(dá)等。

5.3 基于數(shù)據(jù)庫的城市大比例尺DLG制圖技術(shù)

采用內(nèi)部制圖表達(dá)模型與外部程序符號(hào)相結(jié)合的方式,面向大比例尺地形圖圖式要求,實(shí)現(xiàn)基于大比例尺DLG數(shù)據(jù)庫的地形圖制圖輸出,實(shí)現(xiàn)完全的要素級(jí)數(shù)據(jù)建庫。如斜坡等各類復(fù)雜要素,保持原信息完整性上的符號(hào)化,還能進(jìn)行符號(hào)細(xì)節(jié)編輯處理,如圖 4、圖5所示。

圖4 “未加固斜坡”制圖表現(xiàn)與GIS信息對(duì)比

圖5 “室外樓梯”制圖表現(xiàn)與GIS信息對(duì)比

5.4 單元網(wǎng)格組織的要素級(jí)地形圖數(shù)據(jù)庫

打破傳統(tǒng)分幅方式存儲(chǔ)和管理,而是以科學(xué)的單元網(wǎng)格劃分方式,將地圖要素劃分為獨(dú)立的單元網(wǎng)格,避免了傳統(tǒng)以分幅的數(shù)據(jù)生產(chǎn)方式,需要大量的數(shù)據(jù)處理進(jìn)行建庫,而且由于分幅引起各工序交接過程產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)質(zhì)量問題及接邊問題。

6 結(jié) 語

福州市 1∶500數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)庫是福州市“空間地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫”的重要部分,是“數(shù)字福州”建設(shè)最具基礎(chǔ)性的項(xiàng)目,建設(shè)這一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的目的是構(gòu)建承載和集成社會(huì)、人口、經(jīng)濟(jì)等各類信息資源的統(tǒng)一載體。通過“三圖”整合數(shù)據(jù)成果將綜合集成“三圖”中現(xiàn)勢(shì)性高、精度高的要素,建成全市范圍完整、要素詳細(xì)全面、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫。實(shí)現(xiàn)“三圖整合,數(shù)據(jù)共享,多方受益,大家共贏”的局面。為市委、市政府了解和掌握福州市城市發(fā)展現(xiàn)狀,制訂發(fā)展規(guī)劃、科學(xué)決策與防災(zāi)減災(zāi)等方面提供重要依據(jù),同時(shí),推動(dòng)依托空間地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫各方面信息化建設(shè)應(yīng)用的全面開展,該項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)進(jìn)一步提高全市信息化建設(shè)水平具有十分重要的意義。

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