城市基礎矢量數據組織與處理研究

　　 摘要：本文基于筆者多年從事GIS的相關工作及研究經驗，以城市基礎矢量數據組織與更新為研究對象，探討了矢量數據的分類分層設計思路，編碼思路及獲取與轉換思路，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。
　　關鍵詞：矢量數據，城市，組織，處理
　　
　　中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)06(c)-0000-00
　　 測繪產品為區域經濟規劃、國土資源調查以及農林水利、能源交通、城市規劃建設等諸多方面提供大量與地理位置有關的基礎信息，因而在整個測繪部門的管理中成果管理顯得尤為重要。測繪產業是地理信息產業，它是地理信息產業的支柱產業。隨著計算機技術、空間技術、通訊技術的飛速發展，測繪科技發展出現了日新月異的變化。測繪產品資料廣泛地應用于國民經濟建設的各個領域。
　　但目前，大部分的測繪產品管理仍處于手工階段，人力物力資源消耗大、工作效率低、工作可靠性差。面對著測繪技術的迅猛發展和變化，面對著凝聚著廣大測繪工作者辛勤汗水的大量珍貴的測繪產品，如何管理好這些測繪產品，使其接收、存儲、管理、供應更加規范和高效就成為我們迫切需要解決的問題。
　　改革開放以來，我國城市建設實現了高速、持續的發展。在信息化的時代，信息已成為一項重要資產。對信息的有效管理和利用，將大大地提高企業內部運作的效率和對市場需求的快速反應能力，最終增強市場競爭力[2]。從城市建設規劃決策層和各個企業管理決策層角度出發，決策者需要在宏觀上對全市的測繪產品的情況等綜合指標有一個全面的了解；對于各種建設工程的設計、施工以及管理操作人員來講，實現測繪產品資料管理的全面化和自動化，才能更好的提高企業的工作效率，順應信息化社會的發展潮流。因此，在測繪產品的管理中，迫切需要引進一種新型的管理手段，能夠依托計算機對現有數據進行有效的分析。于是，管理測繪產品的地理信息系統應運而生。
　　1 城市基礎矢量數據的分類分層設計
　　在城市基礎矢量數據庫中，矢量數據采取分類分層存儲。按地形圖的地形要素內容可分為：測量控制點、居住建筑、工礦設施、交通、管線設施、水系、境界、地質土貌、農田植被等類別（見圖2-1）。
　　
　　圖2-1 城市基礎矢量數據分類圖
　　2 城市基礎矢量數據在數據庫中的編碼
　　為了更科學地了解、管理和應用城市矢量數據，保證城市基礎地理信息在系統內及其它專業信息系統間采集、存儲、檢索、分析、輸出及交換的一致性，實現系統兼容、信息共享，研究和制定地形要素分類與編碼的標準，具有十分重要的意義[10]。
　　地形要素分類與編碼的原則[11～13]：
　　①科學性：在對城市地理信息進行分類和層次劃分時，要以城市規劃發展的趨勢、地理信息系統的特點等作為依據和出發點，進行科學的分類和分層，不能以一個或幾個行業和部門的分類作為標準。
　　②系統性：將整個城市地理信息作為一個大的系統，劃分為若干個層次，在各層次的結構、要素的代碼編制等方面保證層次清楚、結構合理，相互協調配合，形成完整的編碼體系。
　　③適用性：編碼要能適應地形圖數據采集的作業習慣、數據庫建設的要求，以及多種行業的需要，做到易記，適應面廣。
　　④唯一性：列入分類結構體系中的各地理要素的位置唯一，且只有唯一的一個代碼與之對應。
　　⑤兼容性：兼顧國家標準和其他單位的分類編碼標準為信息跨行業、跨地域共享打好基礎。
　　⑥可擴展性：考慮到地理要素的發展變化，在碼位的分配上留有充分余地以便要素增加時不致打亂既有的分類編碼體系。
　　以上分類編碼原則應綜合考慮，力求使編碼的設計能達到最優化的效果。
　　3 城市基礎矢量數據的獲取
　　城市基礎地理信息系統建設所使用的矢量數據獲取手段總結起來主要有以下幾種[14]：
　　（1）原圖數字化
　　圖解地圖的內容可以通過數字化方式轉換成數字地圖，采用數字化儀或掃描儀將地圖的圖解位置轉換成統一坐標系統中的解析坐標，并應用數字化地圖符號菜單或計算機鍵盤輸入地圖符號和注記的代碼。這種方法建立的數據精度不會高于原圖，不能滿足某些工程用圖的需要，隨著全站儀的普及和GPS全站儀系統的成熟，數字化原圖將會被摒棄。
　　（2）全野外數據采集
　　用全站儀、GPS RTK進行實地測量，將野外采集的數據自動傳輸到電子手簿、磁卡或便攜機內記錄，并在現場繪制地形（草）圖，在室內將數據自動傳輸到計算機，人機交互編輯后，由計算機自動生成數字地圖。在基礎地理信息系統中，全野外數字測圖作為測量與更新數據的主要方法，具有機動、靈活、易于修改等特點。這種方法也稱為內外業一體化地面數字測圖。
　　（3）部分原圖數字化，部分全野外數據采集
　　用一部分實測精確坐標代替數字化坐標的地圖數字化方式，在己有地圖地區，在野外采用電子全站儀和電子記錄手簿進行碎部測量，得到一些建筑物點的精確坐標，在地圖數字化作業中，可以用這些點的精確坐標代替相應點的數字化方法得到的坐標。這種方法利用了現有地圖資料，又在一定程度上提高了原有圖解地圖的精度，隨著地圖的不斷更新，具有準確坐標的地物點將逐步增加，地圖精度也相應得到提高。
　　（4）數字攝影測量方法
　　隨著計算機軟、硬件技術的發展以及攝影測量數據處理手段的不斷進步，攝影測量的方法逐漸在數據采集中采用，目前很多城市都己經開始利用航空攝影測量的方法來獲取l：500地形圖數據。該方法作業速度快、覆蓋面積大，對于大范圍、比較開闊地區的基礎數據采集來說，也是一種比較理想的模式，該方式需要進行像控點測量、航片調繪等工作。另外精度比起野外數據直接采集來說要差一些，但可以根據具體情況進行選用。國內大多數城市就是通過以上幾種方式獲取了覆蓋城市范圍或部分范圍的基礎地理圖形數據，給城市基礎地理信息系統的建設提供了空間數據源。
　　
　　 參考文獻
　　[1] 李煉恒、趙俊三，趙耀龍.城市基礎地理信息系統的功能與總體設計研究[J].科技資訊，2002，27(3).
　　[2] 田茂義、盧秀山、張燕等.基于oracle的“數字城市”基礎地理空間數據庫的實現[J].科技創新導報，2005，30(3).
　　[3] 孫怡、陳強、沈玉英、周平、于貴華、徐錫偉. 基于組件對象的地圖數據管理方法[J]吉林大學學報(信息科