銀川市1∶2 000數據縮編項目技術應用

張會平，董軍，張曉東

(銀川市勘察測繪院，寧夏 銀川 750004)

1 引言

近年來隨著國民經濟持續、快速、健康的發展，城市化水平得到不斷的提高，銀川市城市的規模也變得越來越大。隨著銀川市城區范圍的擴大，城市規劃和建設部門對基礎測繪工作提出了新的要求。銀川市勘察測繪院現有的1∶2 000地形圖數據還是2003年航攝數據，已經多年沒有更新，無法滿足城市管理和規劃的需求，迫切需要對銀川市城區的1∶2 000地形圖進行更新。

銀川市勘察測繪院于2009年完成了銀川市規劃區繞城高速范圍內約500 km2的1∶500地形圖更新測繪任務，如何利用最新的1∶500地形圖數據，花費最少的時間及經費，完成1∶2 000地形圖數據的更新，達到數據的同步性、一致性，采用內業縮編技術無疑是最佳選擇，銀川市勘察測繪院于2010年開始實施由1∶500數字地形圖縮編至1∶2 000數字地形圖的工作。

2 項目目標

根據銀川市勘察測繪院1∶500到 1∶2 000數字地形圖縮編工作的需求，出于提高效率、減少人工、加快進度的要求，要求計算機輔助縮編軟件針對以下幾個方面實現自動處理。

(1)大量重復的工作，如要素篩選、刪除等;

(2)有明確規則、規定的工作，如要素轉換、命名，圖框坐標角點標注等;

(3)手工無法處理或者很難處理的工作，如房屋合并、植被合并;

(4)其他工作，如圖形合并、縮放、曲線轉折線等。

3 設計原則

3.1 坐標系和高程系統

作為縮編數據源的1∶500地形圖采用銀川城市獨立坐標系和1956年黃海高程系，縮編后的1∶2 000地形圖坐標系統和高程系統保持不變。

3.2 圖幅分幅原則

1∶2 000數字地形圖按800 m×1 000 m的實地范圍矩形分幅，取千米坐標線為分幅線。

3.3 圖幅編號規則

按照1∶2 000分幅范圍，采用圖幅西南角坐標千米數編號法，編號規則如下:“北坐標千米數－東坐標千米數”(實際名稱不含雙引號，下同)。如“28.8－40.0”。

3.4 圖幅命名規則

采用圖幅內一個具有區域代表意義的地理名稱命名圖幅，并編制圖幅結合表作為圖幅命名依據。

3.5 要素定義、圖層定義、線型、符號庫

使用AntuScrdigit V8版提供的要素定義、圖層定義及線型庫符號庫。其中要素定義與圖層定義與1∶500數字地形圖相同。線型庫、符號庫大部分采用1∶500數字地形圖的線型庫和符號庫等比例縮放，少量根據圖式進行修改。

3.6 數據文件格式及命名規則

數據文件格式為Bentley MicroStation V8格式(不帶屬性庫)，數據文件命名規則為:圖幅編號去掉小數點。如:“28.8－40.0”圖幅的數據文件名為“288－400”。數據文件擴展名為MsV8缺省文件名，即“dgn”。

3.7 軟件設計方面

界面、操作簡潔易用，處理過程靈活、可靠、高效。20幅圖的平均處理速度控制在30 min以內完成。

4 設計思路

結合軟件的設計目標和設計原則，設計思路采用MicroStation采編工具開發組件結合專業空間數據互操作軟件FME的數據處理內核，展開二次開發工作，建立針對縮編工作建立的單獨縮編工具。這樣的設計組合不僅保證了縮編工具對數據的處理符合采編數據的標準規范，而且通過專業的空間數據處理算法保證了數據的處理效率。

5 技術路線

項目設計的總體流程圖分為三部分:預處理、縮編處理、縮編后處理。

5.1 預處理

預處理主要是對數據前期的一個整理過程，主要包含:數據格式的升級處理、去掉圖框內容、圖形單元檢查與處理、屬性DMRS刪除處理、復雜鏈打散處理、曲線處理、種子文件與單元庫準備等過程。這些步驟都是經過開發的Ma程序或MS批處理程序來完成。

經過以前步驟處理之后的數據，在利用縮編軟件進行縮編操作時發生意外情況將大大減小。

5.2 縮編處理

縮編部分，已經自動將必要的預處理和后處理整合到縮編流程中，大部分情況下，不需要單獨進行預處理和后處理。

在用縮編軟件進行操作時，需要對縮編參數進行設置，其中包括要素的抽稀參數、重要地物的注記參考、選項中要素刪除和層號設置、要素篩選列表中進行要素取舍設置。

5.3 后處理

對縮編后的結果進行一些必要的處理，處理過程包括軟件執行部分，另外也包括人工操作。為確?？s編的質量，縮編及編輯后的1∶2 000數字地形圖，按照地圖內業作業流程進行檢查及修改。

需要說明的是縮編軟件畢竟不能完全取代人工工作，一方面由于不同比例尺標準的差別，造成有些工作是現階段計算機無法識別或者實現的;另一方面，有些處理，用計算機處理起來比較困難，但人工識別卻很簡單。所以有部分內容需要作業人員憑借實際的制圖經驗完成。

6 軟件架構

由于軟件著重于本地數據處理，并且不需要大量部署，因此采用單機本地運行的C/S結構。軟件基于FME Objects和 MicroStation Objects，在此基礎上對1∶500數字地形數據進行處理，如圖1所示。

圖1 軟件設計流程

7 縮編作業過程(如圖2)

圖2 作業流程

7.1 選取

選取1∶500地形圖。選取方式有如下幾種:

(1)標準1∶2 000分幅選擇

按照1∶2 000比例尺標準分幅，分組選擇1∶500地形圖數據文件。每個1∶2 000分幅包含不多于16幅的1∶500地形圖數據文件，圖名必須匹配?？梢酝ㄟ^輸入1∶2 000圖名從圖庫中自動選取。

(2)任意選取

選取任意位置及數量(不超過系統限度)的1∶500地形圖數據文件。

7.2 合并

將選取的1∶500地形圖數據文件，合并為若干個新的數據文件。規則如下:

(1)標準1∶2 000分幅合并

對選取的1∶500地形圖數據文件，根據圖名規則自動歸類到相應的 1∶2 000分幅，生成若干個1∶2 000比例尺命名的新數據文件。

(2)任意分幅合并

對選取的1∶500地形圖數據文件，合并成一個新的數據文件，由用戶自定義文件名。

7.3 要素處理

數據合并后，圖中的要素依然是1∶500的地形圖(線型可能例外，因為MicroStation會根據當前鏈接的線型庫繪制帶線型的元素)，需要對圖形數據中的要素進行處理，以符合1∶2 000比例尺標準的要求。

7.4 圖幅處理

要素處理完成之后，應該對圖幅進行接邊、裁切、整飾等相應的處理。

(1)接邊

圖幅縮編完成后必須進行圖幅接邊，保證相鄰圖幅間數據的連續性和完整性。

(2)裁切

接邊工作完成后即可按標準或者根據需要分幅裁剪圖形。

(3)整飾

圖框及整飾內容需要變化，如刪除原有的1∶500比例尺圖廓，增加1∶2 000比例尺圖框并修改圖框內外的整飾內容。如果是非標準的圖幅范圍，還需要添加非標準的圖框。

7.5 處理過程

對要素的處理，分為程序自動和手工處理兩個過程。大部分的處理工作將由縮編程序來自動完成。人工參與的部分，主要包括:編寫縮編對應關系(同類縮編只需要編寫一次)、監控程序運行、手工修改少量無法通過程序處理的部分。

另外，由于現有的1∶500地形圖數字化質量問題，會造成一部分本該程序自動處理的工作無法達到預期的效果(如本該合并的房屋，由于間隙、懸掛等數據錯誤，無法合并)。這種情況也需要手工進行二次處理。

7.6 檢查及修改

為確?？s編的質量，縮編及編輯后的1∶2 000數字地形圖，將按照地圖內業作業流程進行檢查及修改。

8 主要功能實現

實現數據縮編，設計的操作多數為不同要素的空間拓撲操作，利用FME提供的核心算法保證了計算過程的效率、精度。綜合這些操作基本可以分為如下內容:

8.1 圖形合并

地物合并處理。合并是指合并同類地物的碎部，以反映地物的主要結構特征。如相連接的或相互之間間隔小于0.3 mm的同層同類建筑物合并，并刪除多余的樓層注記;當房屋拐角小于0.4 mm時，可遵循外擴的原則進行綜合;露天看臺不作中間等分線描繪;有一定規模且分布密集生產性棚房或牲口房進行合并，繪出其外輪廓線并加以標注;墳墓密集時，應繪出范圍線，保留2～3個符號，并注明個數;不同品種種植的相鄰旱地合并，合并種植面積較大的植被符號等。

合并還包括線狀地物或者圖形的連接處理，如原先1∶500地形圖數據中，道路、河流等線狀地物被分幅圖框分割，縮編時應該連接為一個整體。

操作過程要求保持各要素特征點的位置不變、反映各形狀對比、圖形關系協調一致。

8.2 要素刪除

對于1∶2 000地形圖，原圖上部分地物不需表示，如陽臺、飄檐、室外樓梯、門牌注記、路面材料注記、鄉村小道、樓層注記“1”、圖根控制點、檢修井、低壓電桿、路燈、小型廣告牌、宣傳欄、電話亭、郵筒等，要實施刪除處理。查找出這些地物的符號編碼，通過刪除編碼的方式進行批處理。

8.3 地物取舍

1∶500地形圖符號擴大壓縮至1∶2 000地形圖后，圖形要素信息量很大，需要作大量的取舍。如刪除小于0.6 mm的騎樓、廊房;刪除不成規模，零散的棚房;刪除零散的籬笆、圍墻;刪除非工業區的小水池;刪除建筑區內零散的陡坎線、等高線和高差小于1 m的陡坎線;水涯線與陡坎線在圖上投影距離小于1 mm時，以陡坎線符號表示;刪除居民區的小塊綠化地、小樹符號、荒草地、臨時種植地;電桿、電纜標示符號，在走向的轉折處予以保留，直線段中間位置予以刪除。

8.4 對象抽稀

(1)符號抽稀

符號抽稀主要針對高程注記、市政設施符號和植被填充符號。高程標注優先保留特征點高程值，其他區域以丘陵地區高程標注點的間距為50 m，居民地可適當放寬間距的規范要求進行抽稀;植被填充符號，對于大面積地區所種的植被為同一種品種時，先刪除其中所有植被符號，利用植被填充程序按合適間隔比例重新填充，對于小面積植被按照規范要求進行手工抽稀。

(2)等高線抽稀

1∶500地形圖上的等高線特征點很多，導致的圖形的字節量很大，通過程序對等高線統一進行抽稀，可以很大程度地減少圖面容量。

8.5 移位編輯

由于比例尺的改變，符號和注記的尺寸相應放大，圖形元素會出現相互壓蓋、重疊、相交、關系混亂等情況。如文字注記壓蓋其他地物，獨立物符號伸進房屋，坎齒線與等高線或房屋線相交等，此時可依據各符號間的距離不應小于0.6個圖形單位的間隔關系，將次要地物進行移位處理。

8.6 單元、文本縮放

比例尺變化引起的單元(符號)、文本等要素的大小變化。對兩種比例尺下圖示表現一致的要素，可以采用縮放的方式來處理。一般來說，這種處理都是將符號、文本等進行放大4倍處理。

8.7 符號轉換

1∶500地形圖上的很多符號化表示，與1∶2 000地形圖中不同，因此需要將這部分要素重新符號化，使用1∶2 000標準的符號庫、線型庫及字體來重繪要素。

8.8 圖形填充

大面積的植被符號填充，在縮編過程中，可以采用兩種方式。為了滿足圖式要求，本方案采用重新填充的方式。

(1)符號抽稀

按照“符號抽稀”的方式，設定合適的參數進行抽稀。使用這種方式比較簡單快捷，但抽稀后的填充樣式，不能完全符合圖式標準的要求，因此方案中不采用這種方式。

(2)重新填充

刪除原有填充符號，根據植被范圍，重新進行填充。這種方式填充的效果比較好，能夠滿足圖式標準的要求。但經過縮編自動處理后，需要部分進行手工修改。

9 結論

本系統應用于銀川市勘察測繪院 1∶500到1∶2 000比例尺數字地形圖的縮編工作，基于同一地圖數據庫高效率的生產輸出其他比例尺的派生地圖，滿足了不同行業不同部門對空間數據處理的專業需求，避免多套比例尺地圖重復生產，縮短空間數據資源建設周期，節省人力物力資金的投入。具體到銀川市，522 km2的數字地形圖縮編工作，原來要20多人1年的時間，現在只需要5個人10個月的時間。

銀川市勘察測繪院開發的自動縮編系統，能夠廣泛應用于大比例尺系列地形圖連續化生產，不同層次城市規劃現狀圖的準備，多級別土地利用數據的匯總。初步解決了當前“數字城市”建設及空間數據基礎設施建設中對多比例尺數據處理的迫切需求。

通過實踐檢驗，縮編軟件大大提高了以往人工進行地形圖縮編工作的效率，縮編工作量減少70% ～80%。減少了人工處理錯誤以及所引發的檢查及返工工作量，實現了人工難以或者費時費力的處理工作，有效保證了縮編工作的準確性和科學性。

［1］CJJ8－99.城市測量規范［S］.

［2］GBT 20257.1－2007.國家基本比例尺地圖圖式 第1部分:1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖圖式［S］.

［3］GBT 20258.1－2007.基礎地理信息要素數據字典_第1部分1∶500 1∶1000 1∶2000基礎地理信息要素數據字典［S］.

［4］GBT 17160－2008.1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖數字化規范［S］.

［5］GBT 13923－2006.基礎地理信息要素分類與代碼［S］.

［6］薄正權，劉建國.長春市大比例尺地形圖縮編方法研究與應用［J］.城市勘測，2012(2).