地理实体数据制作技术探讨.doc

地理实体数据制作技术探讨郭小玉 （广西航空遥感测绘院，广西南宁市建政路5号 530023）摘 要 “天地图”是国家地理信息公共服务平台的公众版，是国家测绘地理信息局为深入贯彻科学发展观，围绕“服务大局、服务社会、服务民生”的宗旨而建立的，自建立来引起了很大的反响。“数字北海地理空间框架建设”作为“天地图”的补充，是第二批试点城市之一，也是是广西的第一个试点工程，具有很强的现实指导意义。实体数据的处理是地理空间框架建设的前提，实体数据处理无法达到要求，将导致实体数据与电子地图的分离， 电子地图如没有实体数据做基础，只能实现简单的浏览功能，不能用于查询及深层次开发应用，因此实体数据的处理尤为重要。本文以“数字北海地理空间框架建设”项目为例，结合广西基础测绘1：10000数字线划数据的处理，阐述了地理实体数据的相关知识、制作要求和技术路径。关键字 地理实体数据；GEOWAY软件；基础库；实体加工1 引言“数字北海地理空间框架建设”按照国家颁布的公共地理框架地理实体数据标准，充分利用现有数字北海基础地理数据库，以流程化、批量化的作业方式，生产符合国家公共服务平台框架数据标准的地理实体数据，并建设公共地理框架数据库。笔者就生产实践的切身体会，探讨数字北海地理空间框架建设项目中实体数据处理问题。2 地理实体及地理实体数据2.1 地理实体及地理实体数据的定义依据地理实体数据规范，将地理实体定义为现实世界中独立存在、可以唯一性标识的自然或人工地物。地理实体数据定义为采用面向实体的构模方法，描述客观世界中独立存在的“地理实体”。 其特点是以点、线、面几何图元为空间数据表达与分类分层组织的基本单元，每个图元均赋以唯一的图元标识、分类标识与生命周期标识，可实现信息内容分类分级与基于图元的增量更新。一个地理实体由若干图元组合而成，具有唯一的地理实体标识，通过地理实体标识实现地理实体与相关社会经济、自然资源信息的挂接。2.2 地理实体数据的特征及类型在地理信息系统中，记录实体的名称、位置、形状和获取这些信息的方法、时间和质量等的空间数据具有三个基本特征：空间特征、属性特征和时间特征。根据反映实体特征的不同，空间数据可分为不同的类型：几何数据、关系数据、属性数据和元数据，而不同类型的空间数据在计算机中是以不同的空间数据结构存储的。2.3 地理实体数据的存储形式计算机中存储地理实体数据的过程如下图。3 地理实体数据制作流程图地理实体的处理流程包括基础数据的预处理，地理实体数据制作，数据检查和成果整理等几大部分。具体如下图：4 基础测绘数据预处理“数字北海”数据源是利用我院生产的全要素DLG数据，数据按照标准1：10000分幅单幅存储在基础数据库，测区面积约为1000平方公里，涉及幅面46幅，跨两个投影分带108度带和111度带。由于要求不同，数据源数据无法直接使用，需要对原始数据进行处理。主要处理工作包括一下几个方面：4.1 数据物理拼接首先应按照地理实体数据要求将单幅的数据拼接成整块。从基础库提取数据后，利用转换软件将数据源转换成GEOWAY软件能识别的格式，在GEOWAY软件下进行物理拼接。拼接工作开始前，需对原始数据进行相应的图形、属性及拓扑关系处理，消除图幅的逻辑错误及接边图幅的逻辑不一致情况。另外，原始数据由于分带不一致，还需对其进行换带处理。拼接工作分手工处理和软件自动处理。4.2 数据坐标转换及数据模型转换基础库数据存储的平面系统为1980西安坐标系，需要将其转换成xi an 80坐标系（经纬度坐标形式）后，按照地理实体数据要求，依据前期制作好的的转换方案进行实体模型的转换。在模型转化过程中，同时对数据进行提取，提取实体数据所需要的要素如居民地、道路、水系、境界等。实体数据部分要素模型如下：4.3 源数据处理与检查从基础库提取的数据成果由于同实体数据的要求不同，不能满足实体数据生产的需要，需对其进行数据处理。数据处理主要是应用北京吉威数源信息技术有限公司研发的用于空间数据处理的专业软件地理实体框架数据整合版来进行，该软件提供了基础地理信息产品从数据采集、加工到到产品制作和包装的全套功能。由于原始数据存在一些基本图形、拓扑错误或属性缺失等问题，在数据处理前，应对数据进行检查，以保证数据的正确性。数据质检是手工检查和计算机自动检查相结合，计算机自动检查主要是运用GeowayFrameChecker 模块进行质检，它也是北京吉威数源信息技术有限公司研发的，是4D产品的质检软件。质检工作主要是检查对应的点、线、面数据图形表现正确，无明显数据错误；面状表示的地物类有拓扑构面，无多余标识点与悬挂线；线状地物类无自相交、无多余的伪节点、悬挂点等错误；点状地物类空间位置正确；带有属性的地物类的属性值正确完整等等。5 地理实体数据的制作过程5.1 批量加载技术方案依据前期制作好的技术方案，对提取的数据进行批量方案加载。批量方案加载工具可以对多个工程同时批量加载方案，可提高生产效率。5.2 方案整理方案整理功能主要是一键式完成数据组织方式的重构以及分类代码转换，数据分层命名、属性结构规整以及代码转换。5.3 批量构建拓扑批量构建拓扑工具可对数据进行批量的拓扑构建。点击“工具批量处理工具批量构建拓扑”工具， 弹出对话框；指定源工程路径以及目标工程路径，同时选择方案文件路径，即框架方案文件。点击确定即可完成。5.4 地理实体对象处理以基于基础测绘1：10000DLG数据及收集的其它资料、国省道资料、省行政区划资料为基础，“数字北海”的地理实体建设主要包括: 政区实体及境界实体、居民地实体、河流沟渠实体、高速公路实体、国道实体、省道实体、铁路实体、水库实体、湖泊实体等。1） 政区实体由不同级别的行政单元构成，它包含省、地级市、县（市辖区、县级市、自治县） 、乡（镇、乡、街道） 四级。“数字北海”的基础政区数据取自于农村二调数据库的成果，城区部分采集到市辖区， 其他区域采集到乡镇级。县级政区实体由乡镇级政区实体提取制作。即提取该县级政区的所辖所有乡镇级政区实体，合并为一整体。并给该县级政区实体赋上相应的实体名称、标识码等信息。同理， 市级政区实体由县级政区实体提取合并制作完成；省级政区实体提取市级政区合并制作完成。2） 境界实体由不同级别的行政单元边线构成， 包括省级、地市级、县（市辖区、县级市、自治县）级、乡（ 镇、乡、街道）及其他特殊区域（自然保护区、农、林、牧、渔、开发区、工业园区等） 界线等。境界实体数据制作时需仔细核对政区数据， 要求境界的线划位置与政区范围的位置应完全重叠，也要求境界级别与政区级别一致。同时按照要求给境界实体赋上相应的境界实体标识码。3）居民地实体是在1：10000DLG基础测绘数据基础上，提取居民地构成。居民地实体处理属于大比例尺实体处理的内容，将居民地面所在的最小政区的地理实体码赋给居民地面的实体码。4）河流、沟渠实体数据是由河流和沟渠构成的连通网络，双线要素要提取中心线。河流、沟渠实体数据是在1：10000DLG基础测绘数据基础上， 提取河流和沟渠要素，依据水系实体标识码结构标准， 给其赋上水系实体标识码。如果河流和沟渠通过水库或湖泊时，需同时采集穿越水库或湖泊的虚拟线， 以保证水网数据的连通。5）道路实体数据主要有高速公路、国道、省道、县道和乡道等的中心线构成， 道路实体按道路名称或路线编号构建，将具有相同名称或路线编号， 并且在空间上相连的道路中心线定义为表示该道路的实体。道路实体数据处理时， 需要注意道路实体的个体完整性及整体的连通性。作为个体地理实体， 在表示时应尽量保持地理实体的完整性；作为道路实体数据层路网应贯通，整体具有连通性。多公路实体同路段时， 需在该路段的图元信息中， 通过顺序增加“地理实体标识码”字段， 并按照该路段同线所有实体等级由高到低、序号由小到大的顺序依次填写， 同时地理实体名称与地理实体标识码的表示顺序及对应关系应一致。6）水库、湖泊实体按照名称划分， 以面状范围表达。即属于同一水体的面状区域定义为该水体的实体。公共地理框架数据中的湖泊实体的最小粒度与相应数据集所记录的内容相同。6 地理实体数据质量控制地理实体数据成果的质量检查，主要检查以下几个方面：1）地理要素间的空间关系， 保证要素间空间关系与逻辑一致。如以道路中心线为界的界线数据， 表示界线的线应当与道路的中心线在空间上一致。2）线状表达的水系、交通等要素应保证线段的连续。双线河流或双线道路应提取骨架线或中心线，需与相接的线状河流或道路构成连通网络，遇有桥梁中断时，应在断开处添加线段使河流或道路保持连通。3）面状表达的政区、房屋、水库、湖泊等要素应保证面的封闭。4）点、线、面的拓扑关系正确，无冗余数据。7 地理实体数据成果提交实体数据质检合格后需将成果提交到框架库。使用“工具批量处理工具批量数据交换”工具批量输出SHP成果，此时需注意空图层需要默认导出将最终的数据提交到成果库中，以保证机构的完整。8 技术创新与应用基于“库对库”的框架数据生产管理模式的应用。以数字北海基础地理信息数据库为源数据库，以框架目标库为目标数据库，采用数据自动转换模块进行批量自动化模型转换和代码转换实现基础数据结构向地理实体数据结构的重组，并在框架目标库的基础上进行生产任务规划及数据质检、入库等管理功能。通过从基础地理信息数据库中进行数据提取、加工、实体化处理，根据国家地理信息公共服务平台建设的数据规范，建立了北海市权威的、唯一的地理信息公共平台数据集，完成了涉密版、政务版、公众版地理信息公共平台数据的制作，实现了公共平台数据与平台的无关性，有力促进了北海市信息资源共享和充分利用。9 结束语实体数据生产是地理空间框架建设的基础环节，数据实体化处理的目的是形成便于