銀川市1∶2 000數(shù)據(jù)縮編項(xiàng)目技術(shù)應(yīng)用

張會(huì)平，董軍，張曉東

(銀川市勘察測(cè)繪院，寧夏 銀川 750004)

1 引言

近年來隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、健康的發(fā)展，城市化水平得到不斷的提高，銀川市城市的規(guī)模也變得越來越大。隨著銀川市城區(qū)范圍的擴(kuò)大，城市規(guī)劃和建設(shè)部門對(duì)基礎(chǔ)測(cè)繪工作提出了新的要求。銀川市勘察測(cè)繪院現(xiàn)有的1∶2 000地形圖數(shù)據(jù)還是2003年航攝數(shù)據(jù)，已經(jīng)多年沒有更新，無法滿足城市管理和規(guī)劃的需求，迫切需要對(duì)銀川市城區(qū)的1∶2 000地形圖進(jìn)行更新。

銀川市勘察測(cè)繪院于2009年完成了銀川市規(guī)劃區(qū)繞城高速范圍內(nèi)約500 km2的1∶500地形圖更新測(cè)繪任務(wù)，如何利用最新的1∶500地形圖數(shù)據(jù)，花費(fèi)最少的時(shí)間及經(jīng)費(fèi)，完成1∶2 000地形圖數(shù)據(jù)的更新，達(dá)到數(shù)據(jù)的同步性、一致性，采用內(nèi)業(yè)縮編技術(shù)無疑是最佳選擇，銀川市勘察測(cè)繪院于2010年開始實(shí)施由1∶500數(shù)字地形圖縮編至1∶2 000數(shù)字地形圖的工作。

2 項(xiàng)目目標(biāo)

根據(jù)銀川市勘察測(cè)繪院1∶500到 1∶2 000數(shù)字地形圖縮編工作的需求，出于提高效率、減少人工、加快進(jìn)度的要求，要求計(jì)算機(jī)輔助縮編軟件針對(duì)以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理。

(1)大量重復(fù)的工作，如要素篩選、刪除等;

(2)有明確規(guī)則、規(guī)定的工作，如要素轉(zhuǎn)換、命名，圖框坐標(biāo)角點(diǎn)標(biāo)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(zhuǎn)折線等。

3 設(shè)計(jì)原則

3.1 坐標(biāo)系和高程系統(tǒng)

作為縮編數(shù)據(jù)源的1∶500地形圖采用銀川城市獨(dú)立坐標(biāo)系和1956年黃海高程系，縮編后的1∶2 000地形圖坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)保持不變。

3.2 圖幅分幅原則

1∶2 000數(shù)字地形圖按800 m×1 000 m的實(shí)地范圍矩形分幅，取千米坐標(biāo)線為分幅線。

3.3 圖幅編號(hào)規(guī)則

按照1∶2 000分幅范圍，采用圖幅西南角坐標(biāo)千米數(shù)編號(hào)法，編號(hào)規(guī)則如下:“北坐標(biāo)千米數(shù)－東坐標(biāo)千米數(shù)”(實(shí)際名稱不含雙引號(hào)，下同)。如“28.8－40.0”。

3.4 圖幅命名規(guī)則

采用圖幅內(nèi)一個(gè)具有區(qū)域代表意義的地理名稱命名圖幅，并編制圖幅結(jié)合表作為圖幅命名依據(jù)。

3.5 要素定義、圖層定義、線型、符號(hào)庫(kù)

使用AntuScrdigit V8版提供的要素定義、圖層定義及線型庫(kù)符號(hào)庫(kù)。其中要素定義與圖層定義與1∶500數(shù)字地形圖相同。線型庫(kù)、符號(hào)庫(kù)大部分采用1∶500數(shù)字地形圖的線型庫(kù)和符號(hào)庫(kù)等比例縮放，少量根據(jù)圖式進(jìn)行修改。

3.6 數(shù)據(jù)文件格式及命名規(guī)則

數(shù)據(jù)文件格式為Bentley MicroStation V8格式(不帶屬性庫(kù))，數(shù)據(jù)文件命名規(guī)則為:圖幅編號(hào)去掉小數(shù)點(diǎn)。如:“28.8－40.0”圖幅的數(shù)據(jù)文件名為“288－400”。數(shù)據(jù)文件擴(kuò)展名為MsV8缺省文件名，即“dgn”。

3.7 軟件設(shè)計(jì)方面

界面、操作簡(jiǎn)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(nèi)完成。

4 設(shè)計(jì)思路

結(jié)合軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)思路采用MicroStation采編工具開發(fā)組件結(jié)合專業(yè)空間數(shù)據(jù)互操作軟件FME的數(shù)據(jù)處理內(nèi)核，展開二次開發(fā)工作，建立針對(duì)縮編工作建立的單獨(dú)縮編工具。這樣的設(shè)計(jì)組合不僅保證了縮編工具對(duì)數(shù)據(jù)的處理符合采編數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，而且通過專業(yè)的空間數(shù)據(jù)處理算法保證了數(shù)據(jù)的處理效率。

5 技術(shù)路線

項(xiàng)目設(shè)計(jì)的總體流程圖分為三部分:預(yù)處理、縮編處理、縮編后處理。

5.1 預(yù)處理

預(yù)處理主要是對(duì)數(shù)據(jù)前期的一個(gè)整理過程，主要包含:數(shù)據(jù)格式的升級(jí)處理、去掉圖框內(nèi)容、圖形單元檢查與處理、屬性DMRS刪除處理、復(fù)雜鏈打散處理、曲線處理、種子文件與單元庫(kù)準(zhǔn)備等過程。這些步驟都是經(jīng)過開發(fā)的Ma程序或MS批處理程序來完成。

經(jīng)過以前步驟處理之后的數(shù)據(jù)，在利用縮編軟件進(jìn)行縮編操作時(shí)發(fā)生意外情況將大大減小。

5.2 縮編處理

縮編部分，已經(jīng)自動(dòng)將必要的預(yù)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(dú)進(jìn)行預(yù)處理和后處理。

在用縮編軟件進(jìn)行操作時(shí)，需要對(duì)縮編參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其中包括要素的抽稀參數(shù)、重要地物的注記參考、選項(xiàng)中要素刪除和層號(hào)設(shè)置、要素篩選列表中進(jìn)行要素取舍設(shè)置。

5.3 后處理

對(duì)縮編后的結(jié)果進(jìn)行一些必要的處理，處理過程包括軟件執(zhí)行部分，另外也包括人工操作。為確保縮編的質(zhì)量，縮編及編輯后的1∶2 000數(shù)字地形圖，按照地圖內(nèi)業(yè)作業(yè)流程進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的差別，造成有些工作是現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)無法識(shí)別或者實(shí)現(xiàn)的;另一方面，有些處理，用計(jì)算機(jī)處理起來比較困難，但人工識(shí)別卻很簡(jiǎn)單。所以有部分內(nèi)容需要作業(yè)人員憑借實(shí)際的制圖經(jīng)驗(yàn)完成。

6 軟件架構(gòu)

由于軟件著重于本地?cái)?shù)據(jù)處理，并且不需要大量部署，因此采用單機(jī)本地運(yùn)行的C/S結(jié)構(gòu)。軟件基于FME Objects和 MicroStation Objects，在此基礎(chǔ)上對(duì)1∶500數(shù)字地形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如圖1所示。

圖1 軟件設(shè)計(jì)流程

7 縮編作業(yè)過程(如圖2)

圖2 作業(yè)流程

7.1 選取

選取1∶500地形圖。選取方式有如下幾種:

(1)標(biāo)準(zhǔn)1∶2 000分幅選擇

按照1∶2 000比例尺標(biāo)準(zhǔn)分幅，分組選擇1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件。每個(gè)1∶2 000分幅包含不多于16幅的1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件，圖名必須匹配。可以通過輸入1∶2 000圖名從圖庫(kù)中自動(dòng)選取。

(2)任意選取

選取任意位置及數(shù)量(不超過系統(tǒng)限度)的1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件。

7.2 合并

將選取的1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件，合并為若干個(gè)新的數(shù)據(jù)文件。規(guī)則如下:

(1)標(biāo)準(zhǔn)1∶2 000分幅合并

對(duì)選取的1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件，根據(jù)圖名規(guī)則自動(dòng)歸類到相應(yīng)的 1∶2 000分幅，生成若干個(gè)1∶2 000比例尺命名的新數(shù)據(jù)文件。

(2)任意分幅合并

對(duì)選取的1∶500地形圖數(shù)據(jù)文件，合并成一個(gè)新的數(shù)據(jù)文件，由用戶自定義文件名。

7.3 要素處理

數(shù)據(jù)合并后，圖中的要素依然是1∶500的地形圖(線型可能例外，因?yàn)镸icroStation會(huì)根據(jù)當(dāng)前鏈接的線型庫(kù)繪制帶線型的元素)，需要對(duì)圖形數(shù)據(jù)中的要素進(jìn)行處理，以符合1∶2 000比例尺標(biāo)準(zhǔn)的要求。

7.4 圖幅處理

要素處理完成之后，應(yīng)該對(duì)圖幅進(jìn)行接邊、裁切、整飾等相應(yīng)的處理。

(1)接邊

圖幅縮編完成后必須進(jìn)行圖幅接邊，保證相鄰圖幅間數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性。

(2)裁切

接邊工作完成后即可按標(biāo)準(zhǔn)或者根據(jù)需要分幅裁剪圖形。

(3)整飾

圖框及整飾內(nèi)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(nèi)外的整飾內(nèi)容。如果是非標(biāo)準(zhǔn)的圖幅范圍，還需要添加非標(biāo)準(zhǔn)的圖框。

7.5 處理過程

對(duì)要素的處理，分為程序自動(dòng)和手工處理兩個(gè)過程。大部分的處理工作將由縮編程序來自動(dòng)完成。人工參與的部分，主要包括:編寫縮編對(duì)應(yīng)關(guān)系(同類縮編只需要編寫一次)、監(jiān)控程序運(yùn)行、手工修改少量無法通過程序處理的部分。

另外，由于現(xiàn)有的1∶500地形圖數(shù)字化質(zhì)量問題，會(huì)造成一部分本該程序自動(dòng)處理的工作無法達(dá)到預(yù)期的效果(如本該合并的房屋，由于間隙、懸掛等數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，無法合并)。這種情況也需要手工進(jìn)行二次處理。

7.6 檢查及修改

為確保縮編的質(zhì)量，縮編及編輯后的1∶2 000數(shù)字地形圖，將按照地圖內(nèi)業(yè)作業(yè)流程進(jìn)行檢查及修改。

8 主要功能實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)縮編，設(shè)計(jì)的操作多數(shù)為不同要素的空間拓?fù)洳僮鳎肍ME提供的核心算法保證了計(jì)算過程的效率、精度。綜合這些操作基本可以分為如下內(nèi)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(jié)構(gòu)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(dāng)房屋拐角小于0.4 mm時(shí)，可遵循外擴(kuò)的原則進(jìn)行綜合;露天看臺(tái)不作中間等分線描繪;有一定規(guī)模且分布密集生產(chǎn)性棚房或牲口房進(jìn)行合并，繪出其外輪廓線并加以標(biāo)注;墳?zāi)姑芗瘯r(shí)，應(yīng)繪出范圍線，保留2～3個(gè)符號(hào)，并注明個(gè)數(shù);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(hào)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(shù)據(jù)中，道路、河流等線狀地物被分幅圖框分割，縮編時(shí)應(yīng)該連接為一個(gè)整體。

操作過程要求保持各要素特征點(diǎn)的位置不變、反映各形狀對(duì)比、圖形關(guān)系協(xié)調(diào)一致。

8.2 要素刪除

對(duì)于1∶2 000地形圖，原圖上部分地物不需表示，如陽(yáng)臺(tái)、飄檐、室外樓梯、門牌注記、路面材料注記、鄉(xiāng)村小道、樓層注記“1”、圖根控制點(diǎn)、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(shí)施刪除處理。查找出這些地物的符號(hào)編碼，通過刪除編碼的方式進(jìn)行批處理。

8.3 地物取舍

1∶500地形圖符號(hào)擴(kuò)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(guī)模，零散的棚房;刪除零散的籬笆、圍墻;刪除非工業(yè)區(qū)的小水池;刪除建筑區(qū)內(nèi)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(shí)，以陡坎線符號(hào)表示;刪除居民區(qū)的小塊綠化地、小樹符號(hào)、荒草地、臨時(shí)種植地;電桿、電纜標(biāo)示符號(hào)，在走向的轉(zhuǎn)折處予以保留，直線段中間位置予以刪除。

8.4 對(duì)象抽稀

(1)符號(hào)抽稀

符號(hào)抽稀主要針對(duì)高程注記、市政設(shè)施符號(hào)和植被填充符號(hào)。高程標(biāo)注優(yōu)先保留特征點(diǎn)高程值，其他區(qū)域以丘陵地區(qū)高程標(biāo)注點(diǎn)的間距為50 m，居民地可適當(dāng)放寬間距的規(guī)范要求進(jìn)行抽稀;植被填充符號(hào)，對(duì)于大面積地區(qū)所種的植被為同一種品種時(shí)，先刪除其中所有植被符號(hào)，利用植被填充程序按合適間隔比例重新填充，對(duì)于小面積植被按照規(guī)范要求進(jìn)行手工抽稀。

(2)等高線抽稀

1∶500地形圖上的等高線特征點(diǎn)很多，導(dǎo)致的圖形的字節(jié)量很大，通過程序?qū)Φ雀呔€統(tǒng)一進(jìn)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(hào)和注記的尺寸相應(yīng)放大，圖形元素會(huì)出現(xiàn)相互壓蓋、重疊、相交、關(guān)系混亂等情況。如文字注記壓蓋其他地物，獨(dú)立物符號(hào)伸進(jìn)房屋，坎齒線與等高線或房屋線相交等，此時(shí)可依據(jù)各符號(hào)間的距離不應(yīng)小于0.6個(gè)圖形單位的間隔關(guān)系，將次要地物進(jìn)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(hào))、文本等要素的大小變化。對(duì)兩種比例尺下圖示表現(xiàn)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(hào)、文本等進(jìn)行放大4倍處理。

8.7 符號(hào)轉(zhuǎn)換

1∶500地形圖上的很多符號(hào)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(hào)化，使用1∶2 000標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)庫(kù)、線型庫(kù)及字體來重繪要素。

8.8 圖形填充

大面積的植被符號(hào)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(hào)抽稀

按照“符號(hào)抽稀”的方式，設(shè)定合適的參數(shù)進(jìn)行抽稀。使用這種方式比較簡(jiǎn)單快捷，但抽稀后的填充樣式，不能完全符合圖式標(biāo)準(zhǔn)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(hào)，根據(jù)植被范圍，重新進(jìn)行填充。這種方式填充的效果比較好，能夠滿足圖式標(biāo)準(zhǔn)的要求。但經(jīng)過縮編自動(dòng)處理后，需要部分進(jìn)行手工修改。

9 結(jié)論

本系統(tǒng)應(yīng)用于銀川市勘察測(cè)繪院 1∶500到1∶2 000比例尺數(shù)字地形圖的縮編工作，基于同一地圖數(shù)據(jù)庫(kù)高效率的生產(chǎn)輸出其他比例尺的派生地圖，滿足了不同行業(yè)不同部門對(duì)空間數(shù)據(jù)處理的專業(yè)需求，避免多套比例尺地圖重復(fù)生產(chǎn)，縮短空間數(shù)據(jù)資源建設(shè)周期，節(jié)省人力物力資金的投入。具體到銀川市，522 km2的數(shù)字地形圖縮編工作，原來要20多人1年的時(shí)間，現(xiàn)在只需要5個(gè)人10個(gè)月的時(shí)間。

銀川市勘察測(cè)繪院開發(fā)的自動(dòng)縮編系統(tǒng)，能夠廣泛應(yīng)用于大比例尺系列地形圖連續(xù)化生產(chǎn)，不同層次城市規(guī)劃現(xiàn)狀圖的準(zhǔn)備，多級(jí)別土地利用數(shù)據(jù)的匯總。初步解決了當(dāng)前“數(shù)字城市”建設(shè)及空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中對(duì)多比例尺數(shù)據(jù)處理的迫切需求。

通過實(shí)踐檢驗(yàn)，縮編軟件大大提高了以往人工進(jìn)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(cuò)誤以及所引發(fā)的檢查及返工工作量，實(shí)現(xiàn)了人工難以或者費(fèi)時(shí)費(fèi)力的處理工作，有效保證了縮編工作的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

［1］CJJ8－99.城市測(cè)量規(guī)范［S］.

［2］GBT 20257.1－2007.國(guó)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(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典_第1部分1∶500 1∶1000 1∶2000基礎(chǔ)地理信息要素?cái)?shù)據(jù)字典［S］.

［4］GBT 17160－2008.1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖數(shù)字化規(guī)范［S］.

［5］GBT 13923－2006.基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼［S］.

［6］薄正權(quán)，劉建國(guó).長(zhǎng)春市大比例尺地形圖縮編方法研究與應(yīng)用［J］.城市勘測(cè)，2012(2).