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空间矢量数据格式转换应用研究 摘要 近年来，地理信息系统( g i s ) 的应用越来越广泛，逐步深入到规划、 能源、交通、环保、国防、等社会诸多行业，在社会经济的发展中发挥的 作用也越来越大。应用领域的不同、系统开发软件平台的不同以及数据源 采集方式的不同，往往需要将数据进行格式转换以满足特定的需要。而空 间数据在地理信息系统的举足轻熏作用决定了在数据转换过程中必需进 行质量控制。 随着网络技术的发展和广泛应用，i n t e r n e t 已成为人们同常生活中常 用而又快捷的联系工具和手段：查询外界信息、相互交换信息。这也促使 了传统地理信息系统为适应发展的需要向网络化发展，数据资源的存储、 网络传输以及共享问题也日益迫切需要解决。 本文首先介绍了空间数据的相关基本知识、国内外相关的规范和组 织，并对合肥市国土资源局制定的空间矢量数据格式v c t 进行了详尽描述 和说明；接着扼要介绍了开发语言j a v a 、x m l 以及与它们相关的技术，空 间数据交换一些技术和方法；随后阐述了本人在数据格式转换过程中采用 的一些数据处理方法，同时对格式转换的具体过程作了相应说明，文章最 后对所做研究工作做出结论，对后续工作提出了建议。 关键词：空间数据、数据转换、数据质量控制、j a v a 、x m l 、g i s r e s e a r c ho na p p l i c a t i o no fs p a t i a lv e c t o rd 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 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 ( g i s ) h a sb e e nm o r ea n dm o r ep o p u l a r w i t h i nr e c e n ty e a r s d u et ot h ed i f f e r e n c eo ft h ea p p l i e dd o m a i n ，t h es o f t w a r e p l a t f o r ma n dt h em e t h o d sb yw h i c ht h es p a t i a lw a sc o l l e c t e d ，d a t af o r m a t t r a n s f o r m a t i o ni sb a r e l ya v o i d e d b e c a u s eo ft h ei n d i s p e n s a b i l i t yo fs p a t i a l d a t af o rg i s ，d a t aq u a l i t yc o n t r o li sn e c e s s a r i l yc a r r i e do u td u r i n gt h ed a t a f o r m a tt r a n s f o r m a t i o n t h ed e v e l o p m e n to fi n t e r n e t i n t r a n e tt e c h n o l o g ym a k e i tb er e q u i s i t et om a k et h em o s to ft h ed a t af o rs h a r i n gs p a t i a ld a t ao nt h e i n t e r n e t i n t r a n e t t h eb a s i ck n o w l e d g eo fs p a t i a ld a t a ，j a v a ，x m l ，s p m i a ld a t as t a n d a r d ，t h e t e c h n o l o g yo fj a v a ，x m l ，d a t ae x c h a n g e ，d a t ac o n t r o la n d d a t at r a n s f o r m a t i o n o nt h ei n t e r n e t i n t r a n e ti si n t r o d u c e di nt h i sp a p e r s o m em e t h o d sa b o u t t r a n s f o r m a t i o nf r o mc i r c l e ( o ra r e ) t ol i n ea n do fr e d u n d a n tp o i n td i s c o v e r ya r e i s s u e da n dt h ep r o c e d u r eo fd a t af o r m a tt r a n s f o r m a t i o ni sd e s c r i b e db r i e f l y c o n c l u s i o n sb a s e do nt h er e s e a r c ha r em a d ea n ds o m es u g g e s t i o n sa b o u t s u c c e d e n tr e s e a r c ho nt h i ss u b j e c ta r ep u tf o r w a r di nt h ee n d k e yw o r d s ：s p a t i a ld a t a ，d a t af o r m mt r a n s f o r m a t i o n ，d a t aq u a l i t yc o n t r o l ，j a v a ，x m l ， 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 ( g i s ) 表格清单 表2 1 矢量结构和栅格结构的比较6 表2 2 地籍要素分类、代码、几何类型、分层与对应属性表名1 2 表2 3 测量控制点属性表结构1 7 表2 4 面型地物属性表结构17 表2 5 面型地物扩展属性表结构1 8 表2 6 房屋共有人扩展属性表结构1 8 插图清单 图3 1 外部数据交换模式2 4 图3 2 直接数据交换模式z 4 图3 3 空间数据互操作模式2 5 图4 1a u t o c a d 与南方c a s s 5 1 对点的描述差异3 3 图4 2 圆转换为折线的方法图解3 4 图4 3 折线上多余点的检核方法图解3 5 图4 ，4 多边形标识点的求解方法图解3 5 图4 5d x f 格式转换成v c t 格式的转换流程3 6 图4 6d x f 格式转换成v c t 格式程序运行初始界面4 1 图4 7 自定义x m l 文档元素的结构和内容4 3 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下进行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得盒胆王业盘堂 或其他教再机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡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： ；之t 钨签字日期：2 ，年石月届日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金e b 王些盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有芙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 目b 王业太堂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：农弓秀导师签名：韵锣争 签字日期：力辑占月各日签字日枷口年莎月，日 鬻主，猕驴筱耳穗川结泖。t 作单位：研孑哼己1 茗 毛话：，；结l 仰o 黼必：嵋玩印磷暗邮缴枷口；j 致谢 转瞬间，三年的研究生学习生活就要过去，在即将开始新的人生历程 之际，向那些在读研期间帮助过我的人表示衷心的感谢。 首先感谢两位导师高飞教授、胡小华高工：他们学术渊博、高屋建瓴、 见解独到、治学严谨、虚怀着谷、诲人不倦；不仅在学业上对我悉心指导， 以高瞻远瞩的眼光、深刻独到的分析为我指明研究的方向，而且在生活上 给予了我无微不至的关怀，使我能够安心地学习、生活。三年来，他们在 我的培养上倾注了无数心血，终生不忘。 感谢李晓莉、张志慧、吴兆福老师等对我学业的完成做出的帮助以及 对我的关心。 感谢黄世秀师姐和廖振修师兄在课题研究中的提供的一些建议和帮 助。 感谢同学费中强、陶庭叶、田劲松在学习研究中的相互交流以及对我 的论文提出的宝贵意见；感谢各位师弟和师妹们的一些帮助。 最后向那些曾经在学习、生活中关心、帮助过我的所有人致以诚挚的 谢意! 朱志强 2 0 0 6 年5 月 1 1 选题背景和研究意义 l - 1 1 选题背景 第一章绪论 “地理信息系统”f 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 ，简称o t s ) 是在计算机 硬件、软件及网络支持下，对有关空间数据进行预处理、输入、存储、查询检 索、处理、分析、显示、更新和提供应用的技术系统，具有集成管理海量空间 数据和属性数据的能力【1j 。 地理信息系统自2 0 世纪6 0 年代面世以来，发展迅速，经历了以下四个发 展时期：( 1 ) 起步初期，是指g i s 出现的2 0 世纪6 0 年代，本时期由于计算机 硬件系统的存储能力、计算能力的有限性，g i s 的功能也相对比较简单，主要 用于空间数据的地学处理：( 2 ) 发展巩固时期，2 0 世纪7 0 年代是g i s 的发展 巩固时期，这时的计算机硬件、软件技术已有了很大的发展，系统内存增大、 数据处理速度加快，g i s 的人机交互能力大大增强，g i s 向着应用化方向发展， 也受到政府机构、商业开发公司和科研机构及大学的普遍关注，但这时的g i s 对空间数据的分析能力仍然比较弱，g i s 关注的主要是空间数据的管理；( 3 ) 应用扩展时期，2 0 世纪8 0 年代是g i s 的应用扩展时期，这个时期的图形工作 站、个人计算机等的性能与价格比相对以前大为提高，g i s 的数据处理、空间 分析能力均有较大提升，g i s 的应用领域不断扩展，同时市场上开始有商业 g i s 软件推出；( 4 ) 普及和产业化时期，2 0 世纪9 0 年代至今是g i s 的普及和 产业化时期， g i s 已得到其众多应用领域的认可，成为众多机构必备的数据管 理或决策支持的系统工具，整个g i s 行业向着产业化发展。 地理信息系统一般包括计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据和系 统操作管理人员四大部分。地理数据( 也称作空间数据) 是系统操作的对象， 所有的处理分析以及最终的决策无一不是建立在其基础之上，可以说地理数据 是地理信息系统的血液。组建一个g i s 应用系统，往往要投入大量的人力、物 力进行数据建设。据统计，国外的工程建设中，硬件、软件、应用开发( 包括数 据采集录入) 的投资比例为1 ：2 ：1 0 ，国内硬件+ 软件与应用开发的投资比例为 1 ：2 - 2 5 。由此可见在g i s 应用中，数据建设所耗费的成本在总成本中占相当大 的比例 2 】a 由于地理信息系统发展的初期没有统一的数据标准，不同的国家和地区对 数据标准的定义不同，而且出于商业或其它利益的考虑，各地理信息系统软件 开发商( 机构) 也各自采用自己独立的数据格式来构建系统，在某软件平台下 往往不兼容别的软件平台的数据格式，致使采用不同g i s 软件产品的部门在同 一区域内的类似甚至相同数据的重复采集，浪费了大量的人力、物力、财力a 随着网络技术的发展和广泛应用，i n t e r n e t 已成为人们日常生活中常用而又 快捷的查询外界信息、相互交换信息的工具和手段。传统地理信息系统为适应 进一步发展的需要，向着网络化发展，数据资源的存储、网络传输以及共享问 题也日益迫切需要解决。 合肥市所承接的国土资源部资助项目( 国家城镇地籍信息系统试点工程) 中建立 了电子政务应用系统，其中的g i s 模块采用的g i s 软件是a r c i n f o 系列，而数据采集、 获取采用的方式是野外数字化测图和航空摄影测量方式，采用的数据格式是参照国土 资源部发布的空间矢量数据交换标准和其它相关的一些标准制定的自定义格式( 以下 简称v c t 格式) ，故而在系统建立和使用过程中不可避免地涉及到不同数据格式之间 的相互转换问题，虽然一些软件也提供一些数据转换工具，但很难满足实际的需要， 如a r c i n f o 中a r c t o o l b o x 可以把a u t o c a d 的d x f 文件转换成s h a p e f i l e 或c o v e r a g e 文件，但在转换过程中，d x f 文件中的封闭的线会被转换为面，无法对属性数据进行 编辑等情况出现。而且为了数据资源的有效利用，实现数据资源共享，需要考虑原始 数据的以何种格式存储和进行网络传输，本文正是在此背景下讨论有关的空间矢量数 据格式转换方法、转换过程中有关的数据质量控制以及探求以何种方式描述空间数据 更能适应数据网络传输、共享的需要。 1 1 - 2 研究意义 地理信息系统自出现以来，随着相应理论的日趋完善和计算机技术水平的 不断提高，它的应用日益广泛，逐步深入到规划、能源、交通、环保、国防、 等社会诸多行业，为快速地处理相关事务、制定合理决策提供了技术支持。 随着及网络技术飞速发展和广泛应用，g i s 向着开放式、网络化发展是必 然的趋势，相应地影响着g i s 中的空间数据如何存储、传输、共享，促使空间 数据标准向着国际统一化、g i s 软件的数据格式向相互兼容的趋势发展；但实 现g i s 软件平台之间的数据格式相互兼容目前不太容易，各g i s 软件商在商业 利益驱使下不可能完全公开自己的底层，折中的办法是大家都支持某一种数据 格式并且可以把自己的数据格式转换成该格式。目前国际上出现了一些基于可 扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，简称x m l ) 的矢量数据交换格式， 如地理标记语言( g e o g r a p h i c a lm a r k u pl a n g u a g e ，简称g m l ) 、可伸缩矢量图 形( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c 简称s v g ) 、矢量标记语言( v e c t o rm a r k u p l a n g u a g e ，简称v m l ) 、扩展的3 d 建模语言( e x t e n s i b l e3d i m e n s i o n ，简称 x 3 d ) 等。 我国的g i s 发展起步较晚，相关规范、标准的制定相应地滞后，随着空间 数据的应用领域不断扩大、g i s 技术发挥的作用越来越显著，相关的一些部门 加快了这方面的工作，制定了一系列的规范、标准，但仍然不能满足实际众多 需要，特别是网络技术的发展对g i s 技术的发展和应用产生了巨大的影响，g i s 的网络化发展已是必然趋势，这也要求空间数据的格式要适合网络传输的要求， 以实现空间数据的资源共享和充分利用，而目前我国还没有发布这种空间数据 格式。 本文中所提到的数据格式转换方法是查阅了相关书籍、并在实际工作中得 到了验证，对于类似工程项目的开发具有一定的理论指导和实际参考价值，其 中将数据文件转换为x m l 文档对研究我国发布适合网络传输的空间数据格式 有一定的启示作用。 1 2 本文研究内容 本人在研究生期间主要参与了合肥市国土资源局电子政务应用系统建立过程 中涉及的一些数据处理，即将野外数字化测图、地籍调查采集的数据成果( 图 形文件和数据库中的表单数据) 转换成合肥市国土资源局信息中心制定的v c t 格式；为了便于数据的保存和数据的网络传输，建议将v c t 文件转换成x m l 文档，故本文的主要内容介绍空间数据的相关知识和如何实现相关的矢量数据 格式转换及转换过程中的一些质量控制。 第二章空间数据及相关的标准、矢量数据格式 2 1 空间数据 2 1 1 空间数据的定义 表征地理空间内事务的数量、质量、分布、内在联系和变化规律的图形、 图像、符号、文字和数据等统称为地理( 空间) 数据 4 】。随着地理科学的不断 演进、地理空间数据在应用的广度和深度上的不断扩展，空间数据的概念和内 容也被赋予了许多新的含义。如果说传统意义上的地理数据是空间数据概念的 内涵，那么当前和未来的地理信息应用中涵盖的大量人文、社会、经济、资源、 环境等要素便是空间数据概念崭新的外延。它们在空间尺度和时间尺度的分布 上有着千丝万缕的联系，是传统的以测绘概念为基础的空间数据概念的自然延 伸 5 1 。 2 1 2 空间数据的类型、特点 空间数据按其表示的内容可分为以下7 种不同的类型： ( 1 ) 类型数据：如古迹点、交通线、居民区等； ( 2 ) 面域数据：如多边形的中心点、行政区划边界线、行政区划单元等； ( 3 ) 网络数据：如道路的交叉点、街道、街区等； ( 4 ) 曲面数据：如高程点、等值线( 等高线、等深线) 、等值区域等； ( 5 ) 文本数据：如点名、道路名称、行政区划名称 ( 6 ) 样本数据：如气象站、各种航线、野外样方分布区等； ( 7 ) 符号数据：如点状符号、线状符号、面状符号等。 以上7 种类型的数据可归结为分别描述点、线、面实体的数据，故它们是 对实体描述进行编码的主要内容。 空间数据是对空间实体、现象的描述，它具有以下的特点： ( 1 ) 数据的空间特征、属性特征、时间特征：空间数据描述实体、现象的 位最信息，体现了其空间特征；它对实体、现象所具有的性质加以说明体现空 间数据的属性特征；由于实体、现象随时间的变化发生了位置或属性的变化， 对其进行描述的空间数据必然变化，这体现了空间数据的时间特征。 ( 2 ) 数据的模糊性、准确性、一致性的有机统一：空间数据往往应用于多 种不同的领域，在不同的应用中所表达的信息不尽相同，而且对空间数据的要 求和侧重点也不一定相同，但同类数据在不同的应用中的语义、属性必须一致， 这是由空间数据的客观现实性所决定的。 ( 3 ) 数据的分布式特征、多尺度特征和空间拓扑特征：空间内的实体都是 按照一定的规律分布的，决定了空间数据的分布式特征：对于同一实体，根据 实际具体的需要，可以用多种尺度来描述，比如同一个村庄在不同的比例尺下 的地图上可能用点或面来表示；各种空间实体之间在空间的分布上有着紧密的 联系，如居民点大都沿着河流、道路分布，市级区划在省级区划之内等，这些使 空间数据具有空间拓扑特征。 ( 4 ) 数据的分布广度和连续性要求：空间数据在实际具体应用中，都是对 一定区域或者一定时期内实体要素的数据采集，数据只有具有一定的分布广度 和连续性，这样才有实际应用的价值和基础。 ( 5 ) 巨大的数据量和分类的数据编码；空间数据是对实体要素的数字表述， 不但包括位置信息还包括属性信息，如幢房屋的描述包括房屋的坐落( 或坐 标) 、房屋的面积大小、房屋的层数、房屋的建造材质、房屋的隶属单位、房屋 的拥有人、使用人等等大量信息，若要对一个城市、一个国家甚至于全球范围 内的所有房屋进行数据采集，数据量肯定很大，这些庞大的数据称为海量数据。 为了有效地管理使用空间数据，将将其分类通过编码科学地组织起来，这就是 空间数据的标准化。 2 1 3 空间数据的拓扑关系 在地理信息系统中，不但要描述实体的空间位置、形状、大小和其它所具 有的属性，还要反映实体与实体之间的相互空间关系。拓扑关系主要包括：邻 接关系、关联关系和包含关系。 ( 1 ) 邻接关系：用以表示空间图形中同类元素之间的拓扑关系，包括结点 与结点、线与线以及面与面的邻接关系，分别存在于同一弧段上相邻的结点之 间、具有公共结点的弧段之间、具有公共弧段的面之间。 ( 2 ) 关联关系：用以表示空间图形中不同类型元素之间的拓扑关系，包括 结点与弧段、弧段与面之间的关联关系。 ( 3 ) 包含关系：用以表示空间图形中面中包含其它的点、线或面的关系。 不需要各实体的具体位置信息，依据拓扑关系就可以确定实体之间相对空 间位置。拓扑关系不会受到投影关系、比例尺发生变化带来的影响，总能反映 实体之间的相对位置，较几何数据有更大的稳定性。利用拓扑关系可以更方便 地查询某些空间要素，而且根据拓扑数据可以重建实体。可见，理解空间数据 的拓扑关系对空间数据的处理和分析有着重要的意义。 2 1 4 空间数据结构 空间数据结构也称为图形数据格式，是指适用于计算机存储、管理、处理 的地理图形数据的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描 述。只有充分理解所应用系统中空间数据的结构，才能更有效地使用数据、进 行数据信息的交流，进而更好地发挥数据管理系统的作用。 空间数据主要的数据结构有矢量结构和栅格结构两种： ( 1 ) 矢量结构 矢量结构是通过记录坐标的形式来表示地理实体( 表现为点、线、面) ，坐 标空间设为连续，允许任意位置、长度、面积的精确定义。在矢量结构中，点 由一对坐标对表示：线由均匀或不均匀间隔的顺序坐标对序列表示；面则由组 成面的边界线( 内、外边界) 的坐标对序列表示。 ( 2 ) 栅格结构 栅格结构是将地球表面划分为大小相等的网格阵列，每个网格作为一个像 素或像元( 一个栅格单元，由其所在的行号、列号来定义) ，同时它还包含一个 代码( 用于表示其属性) 或指向其属性记录的指针。在栅格结构中，点由一个 栅格单元表示；线由沿一定走向的一组相邻的栅格单元组成，且同一条线上的 每个单元仅有两个相邻的单元；面则是由属性值相同并且相邻的栅格单元的集 合表示，每个单元可以有两个以上相邻的栅格单元。 这两种数据结构各有优劣之处( 见表2 1 ) ，通过一定的处理方法，二者可 以相互转换，使之更好地满足地理信息系统的需要。 表2 1 矢量结构和栅格结构的比较 数据结构类型优点缺点 1 数据结构紧凑，数据量小，】数据结构复杂，不利于图形运算 冗余度低2 数据共享不易实现 矢量结构 2 图形精度高3 难以同遥感数据和数字地形模型相结 3 易于实现拓扑和网络分析合 1 擞据结构简单1 图形数据量大 栅格结构 2 易于数据共享和图形运算 2 图形精度低，投影转换困难 3 易于同遥感数据结合3 难丁表达空间拓扑关系 2 1 5 空间数据的数据源和数据采集 ( 1 ) 空间数据的数据源 构建地理信息系统的数据源多种多样，主要包括以下几种数据形式：( a ) 地图数据，由于地图是传统的地理空间数据描述形式，所以各类型的地图数据 是g i s 最主要的数据源；( b ) 实测数据，通常是为了进行数据更新时借助某些 仪器或其它方式在实地采集的数据，具有很强的现势性；( c ) 遥感影像数据， 由于遥感和摄影技术的发展，很多的数据采用相关的技术来采集，故影像数据 也是g i s 的重要数据源；( d ) 相关的统计数据、文字报告和立法文件。 ( 2 ) 空间数据的采集 地理信息系统建立过程中需要采集空间数据，供系统运作时使用。空间数 据的采集包括图形数据采集和属性数据采集。图形采集主要有两种方式，一是 通过数字化仪将原有地图进行数字化，二是野外数字化测图；属性数据的采集 一般是键盘输入，对某些原有的电子文档属性数据可编写程序导入系统。 2 1 6 空间数据质量及其评价与控制【j j ( 1 ) 空间数据质量 空间位置、属性特征以及时间信息是表达现实世界空间变化的三个基本要 素。空间数据是有关空间位置、专题特征以及时间信息的符号记录。而数据质 量则是空间数据在表达这三个空间要素时，所能达到的准确性、一致性、完整 性，以及它们三者之间统一性的程度。 空问数据是对现实世界中的空间现象和过程的抽象表达。由于现实世界的 复杂性和模糊性以及人类认识和表达能力的局限性，这种抽象表达不可能完全 达到其真值，只能是一定程度上的逼近，故此进行数据表达时出现一定的质量 问题是不可避免的；另外，数据在采集、处理、使用过程中也会出现一些质量 问题，比如数据内容的删减和扩充，数据值精度的取舍等。 因此，评价数据质量的好坏是一个相对的概念，具有一定的针对性。下面 介绍几个与数据质量相关的概念： 误差( e r r o r ) ：它反映了数据与其真实值( 或大家公认的值) 之间的差异， 是衡量数据准确性的一个常用量。 准确度( a c c u r a c y ) ：它用于反映结果、计算值或估计值与真实值( 或大家 公认的值) 的接近程度。 精密度( r e s o l u t i o n ) ：数据的精密度是指数据表示的精密程度，即数据表示 的有效位数。其实质在于对数据准确度的影响，所以在很多情况下，它可以通 过准确度来体现，故常把二者结合在一起合称为精确度，简称精度( p r e c i s i o n ) 。 不确定性( u n c e r t a i n t y ) ：它反映不能准确确定空间特征和过程的程度，是 客观世界中各种空间现象本身固有的属性。 ( 2 ) 空间数据质量标准 空间数据质量标准是为生产、使用及评价空间数据而提供的一种规则、参 考体系，它的建立需要考虑人们对空间现象和过程的认知、表达、处理和再现 等全部过程。空间数据质量标准主要包括以下几项内容： 数据说明：它对数据的来源、内容以及处理过程做出详尽、准确的说明。 位置精度：它是指空间实体的坐标数据与实体实际位置的接近程度，常表 现为空间三维坐标数据的精度。它包括数学基础精度、平面精度、高程精度、 接边精度、形状再现精度( 形状保真度) 、像元定位精度( 图像分辨率) 等。 属性精度：是指空间实体的属性值与其真实值的相符程度。通常取决于空 间数据的类型，并与位置精度有关，包括空间要素分类与代码的正确性、要素 属性值的准确性及其名称的j 下确性等。 时间精度：它反映空间数据的现势性，由数据更新的频度和更新的时间来 表现。 逻辑一致性：指空间数据在关系上的可靠性，包括数据结构、数据内容以 及拓扑性质上的内在一致性。 完整性：指空间数据在范围、内容及结构等方面满足要求的完整程度，包 括数据范围、生态类型、空间关系分类、属性特征分类等方面的完整性。 表达形式的合理性：指数据抽象、数据表达与现实世界的吻合性，包括对 空间实体的空间特征、属性特征、时间特征表达的合理性等。 ( 3 ) 空间数据质量的评价 利用特定的空间数据质量标准要素对空间数据所描述实体的空间、属性和 时间特征进行的一系列评述就是空间数据质量的评价。 ( 4 ) 空间数据质量的控制 数据质量控制是一个十分复杂的过程，贯穿数据的采集、处理、使用过程， 进行控制时要从产生质量问题的各个环节入手，对实体位置信息数据可通过提 高作业精度来减小( 少) 采集、操作过程中误差，对实体的属性值的质量控制 可采用人工比对或编写程序来实现。 2 2 空间数据标准及常见的空间矢量数据格式 2 2 1 国内外有关的空间数据标准 国外有关空间数据处理标准与规范的制定工作起步较早，发展的明显趋势 是由在接口层次上的数据交换向具有共同语义基础的系统集成化发展。目前获 得广泛认可的空间数据标准主要有： ( 1 ) 数字地理信息交换标准( d g i e s ) ，它定义了一系列的规则和转换编 码以执行具有空间参考的矢量、栅格和矩阵数据的转换，由北约组织的数字地 理信息工作组发布。 ( 2 ) 地理数据文件( g d f ) ，主要应用于描述、传输、获取与交通信息相 关的地理数据，是目前世界上主要的交通地理数据的交换格式，由欧洲汽车工 业的几个大公司提出。 ( 3 ) 空间数据转换标准( s d t s ) ，它包括了空间数据、属性数据、数据字 典、数据质量报告等的数据转换标准。 ( 4 ) 开放式地理数据互操作规范( o g i s ) ，它定义空间对象、域及功能函 数，同时还描述了以可重复使用的对象代码库和一系列以服务的为特征的开放 式开发环境，制定了执行各种空间数据处理的标准化方法。 国内在这方面则起步较晚，但随着经济的迅猛发展、社会对空间数据的应 用需求不断加大，促进了相关标准和规范的制定。经过测绘、地质、交通、规 划等领域多年的实践，我国的空间数据处理逐步形成了一套技术标准和规范， 如中华人民共和国行政区划代码( 2 2 6 0 1 9 9 9 ) 、中国土壤分类与代码( g b t 1 7 2 9 6 - - 2 0 0 0 ) 、数字测绘产品检查验收规定和质量评定( g b t1 8 3 1 6 2 0 0 1 ) 、 数字地形图系列和基本要求( g b tl8 3 1 5 2 0 0 1 ) 、地球空间数据交换格式 ( g b t1 7 7 9 8 一1 9 9 9 ) 等。 2 2 2 常见的空间矢量数据格式及v c t 文件格式说明 目前常用的空间矢量数据文件格式有：国外的如a u t o c a d 发布的d w g 、 d x f 格式，a r c i n f o 发布的c o v e r a g e 、s h a p e f i l e 、e o o 格式和m a p l n f o 发布的m i f m i d 格式等；国内的如m a p g i s 发布的格式( w p 、w l 、w t 等) 。 这里主要介绍论文涉及的d x f 和v c t 文件格式。 ( 1 ) d x f 文件格式 d x f 文件格式是a u t o c a d 发布的一种专门用于文件转换的数据格式，它的 全称为d a t a e x c h a n g ef i l e ( 数据交换文件) ，主要有以下几个部分( s e c t i o n ) ： 头( h e a d e r ) ：包括a u t o c a d 数据库的版本号，本图的范围( 三维坐标 的最大、最小值) 以及填充、拖动、追踪等一些绘图参数。 表( t a b l e s ) ：包括对线型、图层、文字风格、坐标系统的定义和描述等 块( b l o c k s ) ：主要是对图中所使用的块的定义和说明。 实体( e n t i t i e s ) ：包括图中所有点、线、弧、面、圆的坐标信息和属性 信息，这是一个d x f 文件中最主要和最重要的部分。 文件结束标志( e o f ) ：它是一个d x f 文件结束的标志，读取文件数据时用 于判断文件是否读取完毕。 d x f 文件的每一部分由若干个组构成，每个组表示一个数据的含义和具体 值；每个组占两行，第一行为组码，表示数据的类型，第二行为组值，表示数 据的值。 在d x f 文件中，只能提取实体的空间位置信息和属性信息，d x f 文件格式 并未对实体之间的拓扑关系进行描述。 ( 2 ) v c t 文件格式 v c t 文件格式是合肥市国土资源局地理信息系统中心参照地球空间数据 交换格式( g b t1 7 7 9 8 1 9 9 9 ) 、1 ：5 0 01 ：1 0 0 01 ：2 0 0 0 地形图图 式( 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 地分类等标，对城镇地形、地籍要素进行描述，它包括六部分组成：第部 分为文件头；第二部分为要素类型参数；第三部分为属性数据结构：第四部分 为几何图形数据；第五部分为注记；第六部分为属性数据。 ( a ) 文件头部分：包括对数据标记、版本号、坐标单位、坐标维数等进行说明。 h e a d b e g i n d a t a m a r k ：c a d a s t r e v c t v e r s i o i l ：1 0 u n i t ：m d i m ：2 t o p o ：0 m i n x ： m i n y ： m a x x ： m a x y ： s c a l e u ： p r o j 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 r d i n a t e ：m m e r i d i a n ： t a r e a ： s e p a r a t o r ： h e a d e n d 具体解释如下： d a t a m a r k ：数据标志( 地籍v c t 格式) 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 则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。 m i n x ：最j 、x 坐标。 m i n y ：最小y 坐标。 m a x x ：最大x 坐标。 m a x y ：最大y 坐标。 s c a l e u ：原图比例尺分母。 p r o j e c t 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。 d a t e ：指原图数据外业采集的日期。 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。 m e r i d i a n ：中央子午线经度，以度为最小单位。 t a r e a ：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) 。 s e p a r a t o r ：任意单字节非空白字符，用做属性字段的分隔符， 缺省用“，”表示。 ( b ) 要素类型参数部分：包括对要素的代码、名称、缺省颜色、对应的属性表等 进行说明。 f e n t u r e c o d e b e g i n 要素代码1 ，要素名称，几何类型，缺省颜色，属性表名 要素代码2 ，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 n t u r e c o d e e n d 具体解释如下： 仅需要描述带有属性表的要素；具有同一属性表的要素，可以只描 述最上层的要素，例如： l i 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：表2 2 中的要素代码。 要素名称：表2 2 中的要素名称。 几何类型：表2 2 中的几何类型。 缺省颜色：建议采用 方式描述。 属性表名：表2 2 中的属性表名。 表2 2城镇地籍要素分类、代码、几何类型、分层与对应属性表名 属性表 要素代码名称 几何类型层次 名 1 0 0 0 0 0 基础地理要素 a 0 0 1 1 0 0 0 0测量控制点 a l oc l k z d 1 1 1 0 0 0平面控制点 p o i n ta l lc l k z d 1 1 l l o o 三角点 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 1 1 0一等p o i n ta 1 1c l k z d 1 l l l 2 0二等 p o i n ta l lc l k z d 1 1 1 1 3 0三等 p o i n ta 1 lc l k z d 1 1 1 1 4 0 四等 p o i n ta c 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 1 2 1 0一等p o i n t a 1 1c l k z d 1 1 1 2 2 0二等 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 2 3 0三等p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 2 4 0四等p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1b o o小三角点 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 】3 1 05 ”级 p 0 1 n ta 1 ic 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 l 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 l l l 4 2 01 0 “级p o l n ta 1 1c l k z d 1 1 1 5 0 0导线点 p o i n ta 1 1c l k z d l l l5 1 0 一级导线点 p o l n ta 1 1c l k z d 1 1 1 5 2 0 二级导线点 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 15 3 0 三级导线点 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 6 0 0 土堆上的导线点 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 6 1 0一级p o i n t a 1 1 c l k z d 1 1 1 6 2 0二级 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 6 3 0 三级 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 7 0 0 埋石图根点 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 1 8 0 0不埋石图根点p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 2 0 0 0高程控制点p o i n ta 1 1c l k z d 1 2 1 1 2 1 0 0 水准点 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 2 1 1 0一等 p o i n t a 1 1 c l k z d 1 1 2 1 2 0二等 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 2 1 3 0 三等p o i n t a 1 1c l k z d 1 1 2 1 4 0 四等 p o l n t a 1 1c l k z d 1 1 2 1 5 0五等 p o i n ta 1 1c l k z d 1 i3 0 0 0g p s 点 p o i n ta 1 1c l k z d 1 13 1 0 0一级 p o i n t a 1 1 c l k z d 1 1 3 2 0 0_ 二级p o i n t a 1 1 c l k z d 1 1 3 3 0 0 = 奶p o i n ta 1 1c l k z d 1 13 4 0 0 四级 p o i n ta 1 1c l k z d 1 1 3 5 0 0五级 p o i n ta 1 1c l k z d 1 2 0 0 0 0 地物 a 2 0 1 2 1 0 0 0 居民地和垣栅 1 2 1 1 0 0普通房屋 p o l y g o na 2 3m x d w 1 2 1 1 l o一般房屋 p o l y g o na 2 3m x d w 1 2 1 1 2 0 简单房屋 p 0 0 y g o na 2 3m x d w 1 2 1 l3 0 建筑中房屋 p o l y g o n a 2 3m x d w 1 2 1 1 4 0破坏房屋 p o l y g o na 2 3m x d w 1 2 】15 0 棚房 p 0 0 y g o na 2 3m x d w 1 2 1 1 6 0 架空房屋 c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 1 16 1四周架空的c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 1 1 6 2 部分架空的 c o m p l e x a 2 4f h d w 2 】17 0廊房 c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 1 18 0 特殊房屋 c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 1 2 9 7 凸阳台 c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 1 3 0 0 垣栅 1 2 1 3 1 0 长城及砖石城墙 c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 1 3 1 1完整城墙 c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 l3 1 2城楼 c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 1 3 1 3 城门 c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 13 1 4破坏城墙 c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 1 3 2 0 土城墙 c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 1 3 2 1 城门 c o m p l e xa 2 4f h d w 1 2 l3 2 2豁口c o m p l e x a 2 4f h d w 1 3 1 2 13 3 0围墙 1 2 l3 3 l依比例尺的围墙c o m p l e x a 2 4f h d w 1