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g i s 数据质量控制与数据转换研究 摘要 本文主要研究地理信息系统数据质量控制和数据格式转换的意义、内 容、方法。目前，虽然一些g i s 软件提供了对空间数据、属性数据、空间 拓扑关系等进行数据检查和数据处理的功能，减少了由于人机交互干预产 生的数据质量问题，但是就数据质量控制而言是远远不够的，因此，进行 数据质量控制是十分必要的。地理数据是g i s 应用的关键和核心。由于6 i s 软件平台非常多，g i s 数据结构复杂，数据模型不同且在不断发展，解决 多格式数据交换一直是近年来g i s 应用系统开发中需要解决的重要问题。 本文以地球空间数据交换格式为基础，主要对以下几个方面的内容进行研 究和探索： 1 分析研究地理信息系统中的数据质量控制的内容和方法。 2 分析地球空间数据交换格式，研究矢量数据交换格式与s h a p e 文件数据 格式转换的可能性 3 尝试性的利用面向对象的思想，创建数据质量控制控件和编制数据转 换程序，并进行初步实现。 文章最后对研究的结果进行总结，并对未来的发展作了展望 关键词：数据质量控制、数据转换、地理信息系统、矢量数据交换格式、 m a p o b j e c t s r e s e a r c ho ng i sd a t aq u a l i t yc o n t r o la n dd a t af o r m a t t r a n s f o r m a t i o n a b s t r a c t t h i sp a p e rm a i n l yr e s e a r c h e st h em e a n i n g s ，c o n t e n t sa n dm e t h o d so f d a t aq u a l i t yc o n t r o la n dd a t af o r m a tt r a n s f o r m a t i o n ，n o w ，s o m eg i ss o f t w a r e a r ep r o v i d e df o rt h ef u n c t i o n so fd a t ac h e c ka n dd a t ap r o c e s s i n go n3 d d a t a ，a t t r i b u t ed a t a ，s p a t i a lt o p o l o g yr e l a t i o n s h i p ，a n ds oo n ，w h i c h g r e a t l yd e c r e a s e t h ep r o b l e m so fd a t a q u a i t y f r o mh u m a n m a c h i n e i n t e r a c t i v ei n t e r f e r e ，a sf o rd a t aq u a l i t yc o n t r o l ，t h e s em e t h o d sa r en o t e n o u g h ，t h u s ，i ti si m p o r t a n tt om a k ed a t aq u a l i t yc o n t r o l ，t h eg e o g r a p h i c a l d a t ai st h ek e ya n dt h ec o r eo fg i sa p p l i c a t i o n d u et om a n yg i ss o f t w a r e p l a t f o r m s ， c o m p li c a t e dd a t as t r u c t u r e s ，d i f f e r e n t a n dc o n t i n u o u s d e v e l o p i n gm o d e l si ng i s ，r e a l i z i n gt h et r a n s f o r m a t i o na m o n gs o m ek i n d s o fd a t ai sa l w a y sa ni m p o r t a n tp r o b l e mi nt h ed e v e l o p m e n to fg i s a p p l i c a t i o ni n r e c e n ty e a r s i nt h i sa r t i c l e ，b a s e do nt h es t u d yo f g e o s p a t i a l d a t at r a n s f o r m a t i o nf o r m a t ，t h ef o l l o w i n gc o n t e n t sa r e s t u d i e d ： l ：a n a l y z e dc o n t e n t sa n dm e t h o d so fd a t aq u a l i t yc o n t r o li ng i s 2 ：s t u d i e dt h ec o m p a t i b i l i t yb e t w e e nt h ev e c t o rd a t at r a n s f o r m a t i o nf o r m a t a n ds h a p ef il ed a t af o r m a t 3 ：t h i sp a p e rt r i e dt oe s t a b l i s hd a t aq u a l i t yc o n t r o la n dw o r k o u td a t a t r a n s f o r m a t i o np r o c e d u r eb ym a k i n gu s eo fo r i e n t e d o b j e c ti d e aa n d p r o c e s sa c c i d e n c er e a li z e s a tl a s t ，t h er e s u l to ft h er e s e a r c h i n ga n ds t u d y i n gi ss u m m a r i z e da n d t h ef u t u r ed e v e l o p m e n tt e n d e n c yi s 】o o k e df o r w a r dt oi nt h i sa r t i c l e k e yw o r d s ：d a t aq u a l i t yc o n t r o l 、d a t at r a n s f o r m a t i o n 、g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e m 、v e c t o rd a t ac o n v e r s i o nf o r m a t 、 m a p o b j e c t s 插图清单 图2 1g i s 的基本组成结构6 图2 2g i s 软件的主要功能及功能模块6 图2 ，3v c t 文件中“头“结构9 图2 4v c t 文件中“要素类型参数”结构儿 图2 5v c t 文件中“属性表格“结构1 2 图2 6v c t 文件中“点“数据结构1 4 图2 7v c t 文件中“线“数据结构1 4 图2 8v c t 文件中“面“数据结构1 4 图2 9v c t 文件中“注记”结构1 5 图2 1 0v c t 文件中“属性数据“结构1 6 图3 1 检验角度和3 0 图3 2 检验交点数3 1 图3 3 端点相交计数3 i 图3 4 多边形内点3 2 图3 5 拓扑等价图形3 3 图3 ，6 拓扑一致性检验3 3 图3 7 多边形数字化错误类图3 4 图3 8 数据转换流程- 一3 9 图3 9v c t 文件中空间数据与属性数据结构对比图4 0 图3 1 0 程序设计思想基本框架图4 l 图3 1 l 转换界面4 2 图3 1 2 转换结果4 3 图3 1 3 把s h a d e 加载到g i s 软件中显示结果4 3 图4 1 初略检查流程图4 5 图4 2 控件基本功能图4 6 图4 3f o l d e r b r o w s e f 控件4 8 图4 4 添加v c t c h e c k p r o g 控件5 3 图4 。5 应用v c t c h e c k p r o g 控件5 3 图4 6 程序设计思路图5 4 表格清单 表2 1 地籍要素分类、代码、几何类型、分层与对应属性表( 部分) 1 0 表2 2 坐标文件的结构表2 l 表2 3 坐标文件头记录内容表2 1 表2 4 点状要素记录内容表2 2 表2 5 线状要素记录内容表2 2 表2 。6 面状要素记录内容表2 3 表2 7 属性文件结构表2 3 表2 8 索引文件的结构表2 4 表2 9 索引文件的记录内容表2 4 表3 1 弧段面域表3 3 表3 2 测量控制点属性表3 4 表3 3 宗地属性表( 部分) 3 5 表3 4 共用宗使用权登记属性表( 部分) 3 5 表4 1 数据分析表4 4 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导f 进行的研究1 。作发取得的研究成果。据 我所知，除了文中特剐加以标，占和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得盒蟹三些盘堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同t 作的同志对本研究所做的任何寅献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签字：胁节签字日期：妒锌幽严 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解佥目l 王些太鲎有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金 肥上业大学可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名：橱吗秽 签字日期：加年d f 月了日 导师签名： 签字日； | ：彤年。占月，了日 电话：坳2 - ，p ；哥 邮编： z j p ， 镦p 业彳 ， 计、 猫铂 致谢 三年的研究生学习生活很快就要过去，在这三年中的每一点进步无不 凝聚着身边众多人的关心，在论文完成之际，谨向他们表示衷，心的感谢。 感谢导师高飞教授，导师无微不至的关怀令学生终生难忘。导师对科 学研究工作孜孜不倦、科学严谨的态度和严谨求实的治学精神始终激励学 生去进取。恩师以诚待人、虚怀若谷、治学严谨、勇于开拓的品德是学生 终生难忘的。 感谢导师胡小华高工，是他给我提供了研究实习的舞台。是他的指导 和教诲激发我面对问题的信心，他以对当今信息时代的前沿的敏锐的洞察 力和对科学发展的预见性来指导我，不断的创造机会让我得到许多实践经 验，从而让我的能力得到不断的提高。 感谢测量教研室李晓莉、吴兆福、张志慧老师，他们教授我许多测绘、 遥感和计算机知识。 感谢师姐黄世秀和师兄廖振修，他们的研究成果为我的研究提供了有 益的参考。 感谢同学陶庭叶、费中强、朱志强，平时在学习上互相交流和探讨， 他们为我的论文修改提出了许多宝贵的意见。 感谢各位师弟和师妹，通过与他们交流，形成了良好的学习氛围。 特别感谢我的妻子王慧女士，正是她的鼓励和支持，使我顺利的完成 了这篇论文。 最后衷心感谫 我的家人对我的支持，以及所有曾经帮助过我的人。 作者：田劲松 2 0 0 6 年4 月 第一章绪论 1 1 选题背景及研究意义 1 1 1 选题背景 当今社会是信息的社会，信息是知识的构成要素，是客观世界的反映，是对 事物的反映，而且，信息可以有不同的表达和传播方式。数据是信息的一种表达 方式，把获得的信息用数据表达，用于信息存储和传输。 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s ，简称g i s ) 是一种采 集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量 地理数据的通用技术。地理信息系统产生于2 0 世纪6 0 年代的加拿大和美 国，1 9 7 2 年世界上第一个运行型的地理信息系统一加拿大地理信息系统( c g i s ) 全面投入运行与使用。 空间数据是地理信息系统不可缺少的组成部分，其质量在很大程度上影响 和制约着地理信息系统的可用性，为地理信息系统用户提供满足质量要求的空 间数据是地理信息系统建设的关键任务之一”1 。空间数据的质量控制是针对空 间数据的特点来进行盼，要通过采用科学的方法，制定出空闯数据的生产技术 规程，并采取一系列切实有效的方法在空间数据的生产过程中，针对空间数据 质量的关键性问题予以精度控制和错误改正，以保证空间数据的质量。 “九五”期间，我国把空间数据交换格式标准作为一个专题，列入国家测 绘局科技攻关项目，其目标就是研究一个适合我国国情，与国际标准接轨的空 间数据格式转换标准，以它作为中间的外部数据交换格式，用于g i s 软件之问 的数据交换”1 。 作为国家大地测量和基础测绘数据管理、咨询部门的国家测绘局正在致力 于新的测绘产品模式的研制和生产实施工作，以建立起国家基础地理信息数字 产品，为国家的基础建设和各行业的需求服务。国家基础地理信息数字产品的 基本类型有：数字栅格地图d r g ( d i g i t a lr a s t e rg r a p h i c ) 、数字正射影像图 d o m ( d i g i t a lo r t h o p h o t om a p ) 、数字高程模型d e m ( d i g i t a le 1 e v a t i o nm o d e l ) 、 数字线划图d l g ( d i g i t a ll i n eg r a p h i c ) ，以下简称“4 d ”产品。“数字影像 地形图”作为“4 d ”的派生产品于2 0 0 0 年初，已被国家测绘局列为“基础地理 信息数字产品”之一进行研究“”。合肥市国土资源局于2 0 0 3 年承担了国土资 源部在全国开展的“国家城镇地籍信息系统试点工程”项目，合肥市国土资源 管理局结合自身信息化建设的实际情况，把地籍信息系统的开发建设集成到引 入了工作流机制的现代办公自动化系统当中，构筑一个融合了工作流办公自动 化功能和g i s 功能的复合型电子政务应用系统3 。本文即以该系统的开发建设 的需要为实践背景，论述空间数据格式转换和数据质量控制所包括的主要内容 以及检查方法。 1 1 2 研究意义 无论我们怎么来定义地理信息系统，都可以把它视为一个有地理位置的信 息系统，这是g i s 区别于其他信息系统的一个主要特点o3 。从g i s 系统的三个 基本内容，即具有地理位置的空间实体、描述实体的属性、空间实体之间的拓 扑关系来看g i s 系统的数据质量控制分别包含了空间数据的质量控制、属性数 据的质量控制、空间实体之间关系和空间数据与属性数据与属性数据之间关系 的质量控制。g i s 系统的空间性决定了空间数据在g i s 应用中所起作用的基础 性和重要性，因此g i s 空间数据的质量控制依然是g i s 系统质量控制的重要要 素，又因为g i s 空间数据可以通过内业手扶跟踪数字化、扫描矢量化、野外数 字化测量、数字摄影测量等多种手段采集，因此空间数据质量控制的内容是丰 富多彩的。但是地理信息系统决不仅仅是一个数字化的地形图，g i s 系统的质 量控制就不能仅仅限于空间数据的质量和属性数据的质量控制。空间实体之间 关系的质量控制以及实体与属性之间关系的质量控制也是g i s 系统质量控制中 必不可少的内容。 随着“数字地球”时代的到来，人们生活中出现的诸如“数字政府”、“数 字城市”、“数字生活”等等“数字词汇”变得目益丰富，人类社会生产和生活 与地理信息亦变得越来越紧密起来o3 。相当一些与地理信息相关的政府职能部 门，如国土、城建、水利、环保等等，在日常工作中生成了大量的空间数据和 相应的属性数据，并且随着城市规模的扩张和空间比例尺的增大，这些数据在 量上呈现出快速增长的趋势。城市信息的种类和成分呈现出复杂化、多元化、 海量化、变化快、与地理位置相关、信息专业性强、现势性强等特征，这给相 关政府职能部门的管理及相应电子政务应用系统的开发建设，提出了越来越高 的要求。采用传统的数据更新方式，对地理空间数据及相应属性数据按一定周 期进行修补、完善和扩充，己经无法满足对地理空间数据现势性的需求，难以 适应城市现代化的步伐。因此，必须考虑采用更有效的方式进行数据的生产、 组织和管理。在现代电子政务建设中融入日益成熟的g i s 技术，可以有效的实 现城市基础地理信息的数据共享、动态更新、适时查询和发布，有力的保证空 间数据的现势性，为企业及公众，也为政府各职能部门自己提供准确、及时、 有效和权威的信息服务“。 为了对g i s 地理数据的特征、属性和空间几何位置进行评价，使它们综合 到g i s 数据库中，必须对g i s 中的数据质量进行控制与评价，并制定相应的规 范标准进行数据格式的转换。本研究若能完好的解决g i s 空间数据质量控制和 数据格式转换中的关键问题，将会为g i s 的开发和建设提供数据质量保障，具 有不可低估的应用价值 1 2 当前研究现状 在现在计算机和网络技术的飞速发展的背景下，g i s 技术得到了极大的技 术支持，取得了令人瞩目的成就。可以把g i s 标准看作是用于地理数据( 或者 空间数据) 的标准。对于地理数据一个简单并被广泛接受的定义是一种作为空 间参照的数据，根据这个定义，地理数据实体必须包括一个参考坐标系确认在 地球表面。地理信息包含四个方面的内容：地理位置、空间关系、属性和时间 的表示方法“1 。所以我们研究空间数据的规范标准就必须能充分处理地理数据 的以上四个方面的内容，以确保数据转换的稳定性和质量，并且确保g i s 数据 间的互操作性。在g i s 技术的理论研究和实际应用的推动下，g i s 的数据规范 标准及数据格式的研究越来越引起广泛的关注。美国联邦地理数据委员会制定 的美国空间原数据标准和空间数据转换标准，其主要目的是在全国范围内促进 地理数据的共同开发、使用、共享和传播。还有，i s o t c 2 n 地理信息地球信 息科学专业委员会制定的i s o t c 2 i l 地理信息地球信息科学标准，他是对与地 球上位置直接或者间接有关的物体或现象信息的内容和相关的方法。o p e n g i s 的目标是制定一个规范，使得应用系统开发者可以在单一的环境和单一的工作 流中，适用分布于网上的任何地理数据和地理处理。它包括抽象规范、实现规 范以及具体领域的互操作性问题“。 根据我国实际情况，采用国外的标准不实际。例如说要把汉字体化到数 字制图和数据库中，就不能直接采用国外标准。从2 0 世纪8 0 年代中叶开始， 我国g i s 标准化工作主要集中在以下几个方面：统国家g i s 坐标系；统一数 据的来源；统一国家数据编码系统和统一数据交换格式“。地球空间数据交 换格式虽然在空间数据共享上提供了很大的方便，也得到了很大的应用，但 由于我国地大物博，每个地方地实际情况不一样，所以要根据地方的特点，参 考国家有关空间数据交换标准，来制定和研究出适合自己地空间数据交换格式， 从数据组织、属性数据、拓扑关系、三维信息几个方面来达到与国外g i s 软件 和国内g i s 软件的数据兼容。 在合肥市国土资源局电子政务应用系统开发的背景下，考虑到整个“合肥 市市辖区地籍更新调查与测量“一期工程项目是通过招标的方式让四个测绘单 位来完成外业数据的采集工作，所以必须制定出相应的空间数据规范，并进行 严格的数据格式检查，使数据能够有效的融入到电子政务系统当中，开发出适 合实际工作的数据格式转换和数据质量控制的工具。 1 3 本文研究的主要内容 合肥市国土资源管理局电子政务应用系统所要实现的功能目标为：综合应 用现代网络技术、数据库技术、工作流技术、地理信息系统技术和组件式软件 开发技术，使合肥市国土资源管理局大部分业务活动电子化、信息化，实现政 务信息网上发布、部门内部办公自动化、部门之间资源共享协同工作，并在此 基础上初步实现网上交互式办公，满足国土资源电子政务建设的要求。自2 0 0 4 年6 月至2 0 0 5 年1 1 月，本人参与了数据转换和数据检查工作，此间承担的工 作主要有： ( 1 ) 研究数据检查和数据转换的可行性。以v is u a lb a s i c 6 0 为程序开发平 台，设计数据检查和数据格式转换的原程序，测试数据是否满足系统的要求； ( 2 ) 空间数据的格式转换。主要完成v c t 空间数据交换格式文件( 合肥市国土 资源局参照国家相关部门制定的有关规范及标准而定义) 转换到e s r i 公司定义 的s h a p e 文件( a r o v i e w3 x 采用的数据存储文件格式) 的数据格式转换。 ( 3 ) 数据质量控制工作。主要是对空间数据进行外业检查和内业检查，外业 检查主要以街坊为单位进行抽样检查，内业检查主要是检查数据的一致性、完备性和 完整性等。 ( 4 ) 地籍变更测量工作。6 i s 具有一个很明显的特征就是时序性和动态性， 所以就必须对进入到系统中的数据进行更新。主要完成的是地籍变更测量的技 术要求设计和内业数据变更工作。 因此，本文主要研究的内容，是在对现有数据规范标准和数据格式以及相 应的编程工具进行研究和分析的基础上，在合肥市国土资源局电子政务系统开 发需求的背景下，对数据检验和数据格式转换进行研究，并开发数据检查和数 据转换工具，以满足系统融合g i s 技术的需求。 第二章：6 i s 数据质量控制与数据转换研究的技术基础 数据标准主要包括数据交换、数据质量和数据说明文件三个方面。数据交 换是将一种数据格式转换成另外种数据格式的技术。简单的说，它是一种专 门的中间媒介转换系统。这类标准往往涉及环境要素的描述、分类、编码等方 面的内容，美国的空间数据转换规范( s d t s ) 和欧洲的地理数据文件( g d f ) 均属这类标准。但是在具体的应用和实施过程中，由于空间数据的格式、结构、 应用和软硬件的复杂多样性，制定这类标准的难度非常大“。在目前的实际应 用中，仍是采用系统两两相互转换的方法多。这种方法的弊端在于容易丢失信 息和损失数据精度。 在应用过程中，用户都希望获得现时的完整而准确的数据。每个部门对数 据的精度、流通性、完整性以及其他方面的要求是不同的，即便在统一单位， 不同应用项目对数据的精度要求也不相同。所以很难以某种数据值来确定统一 的精度标准，现在的做法是采用“数据质量报告”的概念来描述所了解的数据 精度。如s d t s 就采用数据质量报告对数字空间数据的一些要素进行描述，包 括空间数据精度、属性数据精度、逻辑一致性、数据完整性层次关系等”3 。所 以应该应用现在计算机网络技术、软件技术、数据库技术、g i s 技术等多方面 的技术，来实现数据检查和数据转换的自动化。每个技术都自成体系，有着广 泛的研究价值。由于本文研究的g i s 空间数据质量控制与数据格式标准要利用 m a p o b j c c t s ，所以本章将对o i s 技术、数据格式转换技术、数据质量控制技术、 m a p o b j e c t 地图组件作较为详细的叙述。其它方面的技术内容将在其他章节涉 及到时再作介绍。 2 1 地理信息系统 2 1 1 地理信息系统的基本概念 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o r ls y s t e m ，简称g i s ) 是在计算机 硬件、软件和网络技术的支持下，对有关空间数据进行存储、查询、分析、检 索和处理的应用技术系统，它具有处理海量空间数据和属性数据的能力“”“”。 从技术角度来看，g i s 是在计算机硬件和软件的支持下，管理、分析和显示空 间数据的技术系统。这里的空间数据指与地理空间位置有关的数据。从学科的 角度来看s i s 属于一门新兴的交叉学科，属于空间信息科学，它依赖于地理学、 测绘学、统计学等基础学科，又取决于计算机硬件、软件技术，还有遥感技术 的进步和成就，其核心是计算机技术，基本技术是数据库、地图可视化和空间 分析。从应用的角度来看，g i s 是一门以应用为目的的信息产业，它的应用深 入到各行各业，如测绘、农业、环境、土地、政府部门等。从发展的角度来看， g i s 起源于实际应用，开始是一门技术，之后进一步发展成为交叉性边缘学科。 起初注重g i s 提供的空间数据管理、查询和分析功能。目前更注重g i s 在网络 上，对整个社会共享数据、相互协作和协动工作。 2 1 2 地理信息系统的组成和功能 2 1 2 1 地理信息系统的组成 一个完整的g i s 主要由计算机硬件系统、计算机软件系统、空间数据、系 统的操作和管理人员( 即用户、应用模型) 四个部分组成“。计算机硬件和软 件系统提供工作环境；空间数据是g i s 的核心；应用模型提供了解决问题的理 论和方法；用户决定了系统的工作方式，如图2 1 。 图2 1g i s 的基本组成结构 2 1 2 2g ls 的主要功能 g i s 软件的主要功能是实现空间数据的输x 输出管理、空间数据库管理、 空间数据处理和分析及专业应用模型“，如图2 2 。 i 壁望竖型l - 、 厂 医而蒜丽f l 空间数据输出管理厂 图2 2g i s 软件的主要功能及功能模块 2 1 3 地理信息系统的发展概况 1 9 6 3 年，加拿大测量学家r f t o m l i n s o n 博士首先提出了g i s 的概念，并 开发出了第一个g i s - - c g i s 。随着计算机技术的发展，g i s 从产生到现在，大致 经历了四个发展时期： ( 1 ) 6 0 年代是g i s 的摇篮时期。由于受到当时计算机水平限制，使得g i s 的主要功能较为简单，更多的是计算机制图功能，但是g i s 的基本理论和基本 方法已经大致形成。 ( 2 ) 7 0 年代是g i s 的蓬勃发展时期。在这个时期，由于计算机硬件和软件 技术的发展，促使g i s 向使用化发祥迅速发展。g i s 技术受到政府部门、商业 公司和大学的普遍重视，成为引人注目的领域，许多大学和研究机构开始重视 g i s 软件的设计和应用研究。 ( 3 ) 8 0 年代是g i s 普及和应用推广时期。在这个时期，p c 机等性能和价格 比大为提高，g i s 的数据处理能力、空剐分析功能。人机交互、地图输入、编 辑和输出技术均有较大发展，使g i s 逐步走向成熟，许多部门广泛应用。大量 商业软件出现，如a r c i n f o 、m a p i n f o 等。 ( 4 ) 9 0 年代到现在是g i s 产业化时期。进入9 0 年代以来，随着微机的发展 和数字化产品在全世界普及，g i s 应用扩大到商业决策以及政府部门的管理中。 人们不再讨论是否使用g i s ，而是讨论如何利用g i s 获取经济效益、扩大应用 范围、提高开发水平的问题。 总而言之，从理论、技术和方法看，g i s 的发展将向三维g i s 、时态g i s ( t e m p o r a lg i s ) 、地理信息建模系统( g i m s ) 方向发展，从应用角度看，g i s 的发展将向数据标准化、平台网络化( w e b g i s ) 、开发组件化( c o m g i s ) 、系统 集戏化方向发展。另外，空阊可视化和虚拟现实是今后g i s 可视化研究的一个 重点，是未来g i s 发展的个大趋势“。 2 2 数据质量控制与数据转换技术基础 2 2 1 空间数据交换标准 国家标准地球空间数据交换格式规定了矢量和栅格两种空间数据的交 换格式。适用于多种矢量数据、影像数据和格网g i s 数据以及数字高程模型等 数据交换“”。为了适应“合肥市市辖区地籍更新调查与测量”项目的要求，合 肥市国土资源局信息中心根据国家标准g b t1 7 7 9 8 1 9 9 9 、g b t1 3 9 2 3 9 2 、g b t7 9 2 9 1 9 9 5 及国土资源部发布的土地登记规则、城镇地籍调 查规程、城镇地籍数据库标准、县( 市) 级土地利用数据库标准、土地 分类等为基础，起草了空间数据交换标准一一简称v c t ，并沿用了相关的概 念，少量进行了改变。对需要描述拓扑关系的空间对象，标准中也定义了城镇 地籍空间对象。包括矢量数据交换格式和影像数据交换格式，在矢量数据交换 格式中不包含拓扑关系，主要包括六个部分的内容： ( 1 ) 文件头部分( 如图2 3 ) h e a d b e g i n d a t a m a r k ：c a d a s t y d a t v e r s i o n ：1 0 u n i t ：m d i m ：2 t o p o ：0 m i n x ： m n y ： m a x x ： m a x y ： s e a l e ： p r oj e c t i o n ：g a u s s k r u e g e rp r o j e c t i o n s p h e r o i d ：k r a s s o v e s k ys p h e r o i d p a r a m e t e r s ：6 3 7 8 2 4 5 ，6 3 5 6 8 6 3 d a t e ： c o o d in a t e ：m m e r i d i n a n ： t a r e n ： h e a d e n d 说明：v e r s i o n ：表示地籍矢量数据文件的版本号，用1 0 表示。 u n i t ：坐标单位，m 表示米。 d i m ：坐标维数，2 表示仅有二维坐标。 t o p o ：是否带结点与线段的拓扑关系。”2 ”表示有结点关联线目标的 标识以及线目标有起结点、终结点左多边形、右多边形的拓扑信息；”1 ”表示 没有这些信息但有多边形关联的线目标标识；”0 ”表示没有拓扑，多边形直接 带坐标。 c o o r d i n a t e ：坐标系，g 表示测量坐标系、m 表示数学坐标系。 p r o j e c r i o n ：投影类型。在地籍矢量数据交换格式中，采用高斯一克吕 格投影。 s p h e r o i d ：参考椭球体。在地籍矢量数据交换格式中，采用设定的椭 球。 p a r a m e t e r s ：投影参数。在地籍矢量数据交换格式中，采用设定椭球 的长半经、短半径作为投影参数。 s c a e u ：图比例尺的分母。 m e r i d i n a n ：中央子午线经度，以度为最小单位。 t a r e n ：图幅理论面积值，或行政区控制面积( 行政区应当同数据文件 名表示的行政区一致) 。 m i n x ：最小x 坐标。 m i n y ：最，j 、y 坐标。 m a x x ：最大x 坐标。 m a x y ：最大y 坐标。 d a t e ：指原图数据外业采集的日期。 s e p a r a t o r ：任意单字节非空白字符，用做属性性字段的分隔符，缺 省时用“，”表示。 ：h 皇霸5 拥- - 一文件头开始 嗽袅硼蔫；如一 c a d a s t y - d a t o v e r s i o n j1 0 d u n l t ：m d i 皿。2 o 王皂皂更，0 蹦嚣 瓢日x 一 瑰皂碗5 一 班蝮- s c a l e l p r o j e c s p h e r o 2 6 2 9 8 3 9 5 5 2 5 7 4 9 6 0 5 2 8 0 0 3 0 3 0 5 2 6 8 8 3 1 1 1 5 0 0 i o n lg a u s sk r u c g m rp r o j e c t i o n d - 酝g 复熟3 ：s k ys p h e r o i d p a r a 功e t e r s -6 3 7 8 2 4 5 ，6 3 5 6 8 6 3 i d a t e 。2 0 0 s 年8 月1 1 臼 e c o o r d i n n t e lm o 瑰曼；囊崩船要如一 t 捌：复聃 o 取捌嘲- p 文件头结束 图2 3v c t 文件中“头“结构 ( 2 ) 要素类型参数部分( 如图2 4 ) f e n t u r e c 0 d e b e g i n 要素代码l ，要素名称，几何类型，缺省颜色，属性表名 要素代码n ，要素名称，几何类型，缺省颜色，属性表名 f e l 3 t u r e c o d e e n d 说明：此部分中仅需要描述带有属性表的要素，而且具有同一属性表的要素， 可以只描述最上层的要素，例如； 1 1 0 0 0 0 ，测量控制点，p o i n t ， ，c l k z d 1 2 1 0 0 0 ，点状地物，p o i n t ， ，d z d w 3 0 0 0 0 0 ，注记要素，a n n o t a t i o n ， ，z j y s 要素代码：根据l ：5 0 0 、l ：1 0 0 0 、l ：2 0 0 0 地形图图式中的要素，采用线 分类法，根据分类编码通用原则，将城镇地籍要素分为六大类，并依次分为小 类、一一、二、三、四级类，分类代码采用6 位数字层次码组成，其结构如下： xxxxxx 大小一二三四 类类级级级 级 码码类类类类 其中：大类码、小类码、一级类码、二级类码、三级类码、四级类码分别 用一位数字顺序排列，例如： 1 0 0 0 0 0 ，基础地理要素 1 1 0 0 0 0 ，测量控制点 1 1 1 0 0 0 ，平面控制点 1 1 1 1 0 0 ，三角点 要素名称：l ：5 0 0 、l ：1 0 0 0 、l ：2 0 0 0 地形图图式中的要素名称。 几何类型：根据l ：5 0 0 、1 ：1 0 0 0 、1 ：2 0 0 0 地形图图式中的要素类型，把 基础地理要素分为点( p o i n t ) 、线( 1 n e ) 、面( p o l y g o n ) 、复合要素( c o m p l e x ) 、 注记( a nr 1 0 1 c i o n ) 五种类型。 缺省颜色：采用 方式描述。 属性表名：根据基础地理要素的几何类型，编制了城镇地籍要素分类、代码、 几何类型、分层与对应属性表，如表2 1 。 表2 1 城镇地籍要素分类、代码、几伺类型、分层与对应属性表( 部分) 要素代码 名称几何特征层次属性表名 1 0 0 0 0 0 基础地理要素a o o 1 1 0 0 0 0 测量控制点 a 1 0 c l k z d 1 1 1 0 0 0 平面控制点 p o i n ta 1 1 c l k z d 1 1 1 1 0 0 三角点 p o i n ta 1 1c l k z d 】1 1 1 1 0一等p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 1 2 0 二等 p o r n t a 1 1c l k z d 1 1 1 13 0 三等p o n q ta uc l k z d 1 1 1 1 4 0 四等p o ma 1 1c l k z d 1 1 1 2 0 0 土堆上的三角点 p o i n ta 1 1c l k z d 】1 1 2 1 0一等p o i n ta 1 lc l k z d 1 1 1 2 2 0二等p o n q ta 1 1c l k z d 1 1 1 2 3 0p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 2 4 0 四等 p o r n ta 1 1c l k z d 1 1 1 3 0 0 小三角点 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 3 1 0 5 ”级 p o i n ta 1 1 c l k z d 1 1 1 3 2 0 1 0 “级 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 4 0 0 土堆上的小三角点 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 4 1 05 ”级p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 4 2 01 0 ”级p o i n ta 1 lc l k z d 1 1 1 5 0 0导线点p o i n ta 1 lc l k z d 1 1 1 5 1 0 一级导线点 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 5 2 0二级导线点 p o n 畸ta 1 1 c l k z d 1 1 1 5 3 0 三级导线点 p o n 呵ta 1 1c l k z d 1 1 1 6 0 0土堆上的导线点 p o q ta 1 1c l k z d 1 1 1 6 1 0一级 p o r n ta 1 1c l k z d 1 1 1 6 2 0二级 p o i n ta 1 lc l k z d 4 4 0 0 0 0其他注记 a n n o t a t i o nd 4 0z j t 鑫墨曼点d 蠡品墨! ，。：1 0 1 6 0 2 0 j e = o 圾o ，p o ol o 忆o ( o q e q 0 ) 气揣，。 1 1 0 0 0 0 ，测量望苎l ! 点，p o i 忆 c l k z d # 二1 1 1 6 3 0 ，兰圾，p o in t ， , c l k z d “1 1 1 7 0 q 埋葫卫e 摁点：p 。in t ， ，c l k z d p ：1 1 1 0 0 , - - 鳓：3 i 息”t “” 。 ” ：葫蓬黼弑 ，：o ：o ,poin t c l l k z d 1 1 8 0 0p o in t,o,clkzdllll0p o i nt jl k z d 。 ：，一二。、。：1 12 0 0 0 ：黼黼in t , , c l k z d 1 1 20,in t0 0c l k z o11 = 等p o，( 0 ， ， “ 一“”。 ” 12 0 0 土堆上的三角点p o i n t ，o ，o ，o ，c l k z d 1 i d 1 12 12 0 , = 等，p o in t ， ，c l k z d 1 1 12 1 0 一等，p o in t ， , c l k 1 1 3 1 0 0 clkzdpll310n t ：+ 。一：磊, ，jj 二“”； ：1 1 3 2 0 0 ：= 级：p o ln t ： 一c l “：e 最卑触孵a 出州。6 1 0 p o in toc l k z d j1 1 1 一级， 图2 4v c t 文件中“要素类型参数”结构 ( 3 ) 属性表格( 如图2 5 ) t a b l e s t r u c t u r e b e g i n ( 参见本节注释) 属性表名1 ，字段个数i l l 字段代码1 ，字段类型，字段宽度，小数位数 扩展属性表1 ( 如无扩展属性表，则无须描述) 字段代码1 ，字段类型，字段宽度，小数位数 扩展属性表n ( 如无扩展属性表，则无须描述) 字段代码1 ，字段类型，字段宽度，小数位数 属性表名n ，字段个数m 字段代码l ，字段类型，字段宽度，小数位数 字段代码m ，字段类型，字